CN207513618U - 一种止水装置 - Google Patents

Abstract

本实施例提供了一种止水装置，包括：孔口管、倒链、抱杆器、阀件，孔口管的下端口插入开挖层，孔口管通过倒链和水泥浆固定在开挖层上，孔口管的上端口与抱杆器的下端口相连通，抱杆器的上端口与阀件的一端相连通。本实施例提供的一种止水装置，主要用于钻井技术、地下洞室施工领域，针对在超前探水注浆再开挖的施工过程中，出现地下突涌水，特别是大流量高压力地下涌水，造成无法及时退出开挖钻杆、关闭阀件的问题。本实施例提供的一种止水装置可迅速锁住钻杆，以便于利用钻机迅速退出抱杆器外钻杆，关闭阀件，有效防止地下突涌水溢出。

Description

一种止水装置

技术领域

本申请涉及钻井技术、地下洞室施工领域，尤其涉及一种止水装置。

背景技术

随着我国基建工程需求的不断增长，水利水电工程、地下洞室施工工程等作为基建工程的重要组成部分，在建设过程中其可能发生的各种安全问题，受到政府和百姓的关注。地下突涌水问题，作为典型的工程问题，在施工过程中，尤其受到重视。

目前，针对地下突涌水问题，建设过程中采用先超前探水注浆再开挖的施工方式，为避免因地下水影响正常施工，采用超前注浆方式封堵地下涌水，根据涌水类型、涌水量和水压大小，对低压小流量和高压大流量涌水采用不同策略。对于低压小流量涌水，采用注浆法一次性封堵；对于高压大流量涌水，采用分流泄压注浆封堵治理。在施工过程中，通常使用的止水装置包括孔口管、三通管件和阀件，三通管件同轴的接口分别与孔口管和主阀件连接，三通管件的另一垂直接口上接有附加阀件。当发生高压大流量涌水时，利用钻机退出钻杆，然后将接有三通管件的主阀件与孔口管连接，关闭主阀件。

在超前探水注浆再开挖的施工过程中，如果发生地下突涌水，特别是在发生大流量高压力地下涌水的情况下，钻杆较长时，利用钻机退出钻杆，耗时较长，无法实现及时退出钻杆，关闭阀件。如果地下突涌水压力和流量较大，涌水会迅速淹没工作台，严重时甚至会发生淹井事故，造成较大的经济损失，因此，亟待提供一种可及时退出钻杆、关闭阀件的装置，保证施工安全顺利进行。

实用新型内容

本申请提供了一种止水装置，以解决在钻井过程、地下洞室施工过程中，特别是超前探水注浆钻孔中，发生大流量高压力地下突涌水，钻机无法及时退出钻杆、关闭阀件的问题。

一种止水装置，包括：孔口管、倒链、抱杆器、阀件，

所述孔口管下端口插入开挖层；所述孔口管通过所述倒链和水泥浆固定在开挖层上；所述孔口管上端口与所述抱杆器的下端口相连通；所述抱杆器的上端口与所述阀件的一端相连通；

所述抱杆器包括：高压法兰盘、无缝钢管、抱卡台、长螺栓、夹板，所述无缝钢管的两端分别设有所述高压法兰盘；所述无缝钢管的管体上设有所述抱卡台；所述抱卡台为中空的壳体；所述抱卡台的内部空间与所述无缝钢管的内部空间相连通。

所述抱卡台内相对设置至少两个所述夹板，所述夹板的一端设有与钻杆适配的凹槽，所述夹板的另一端通过所述长螺栓活动固定于所述抱卡台的侧壁上。

可选的，所述抱卡台为由多块钢板组成的长方体结构，长方体的侧壁上设置有螺纹孔。

可选的，所述抱卡台为由多块钢板组成的圆柱体结构，圆柱的侧壁上等间距设置有螺纹孔。

可选的，所述夹板为板状结构或柱状结构。

可选的，所述凹槽内壁上设有防滑花纹。

可选的，所述抱杆器还包括凸台，所述凸台设置在所述抱卡台的侧壁上；所述长螺栓穿过所述凸台与所述夹板连接。

可选的，还包括延长管，所述延长管的一端与所述抱杆器的上端口相连通；所述延长管的另一端与所述阀件的一端相连通。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：

本实施例中提供的一种止水装置，包括：孔口管、倒链、抱杆器、阀件，孔口管的下端口插入开挖层，孔口管通过倒链和水泥浆固定在地面上，孔口管的上端口与抱杆器的下端口相连接，抱杆器的上端口与阀件的一端相连接。开挖所用钻杆由多根短节钻杆连接组成。钻杆依次穿过抱杆器、孔口管，在钻机作用下对岩石层进行钻进，在钻孔过程中，一旦出现地下突涌水，可通过手柄拧紧抱杆器上的长螺栓，长螺栓推动夹板锁住开挖钻杆，利用钻机拆除抱杆器外钻杆，迅速连接阀件，并关闭阀件。本实施例提供的一种止水装置可有效防止地下突涌水溢出，避免淹没工作台，甚至是发生淹井事故，造成严重的经济损失。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种止水装置的施工安装图。

图2为本申请实施例提供的一种止水装置中抱杆器的正视图。

图3为本申请实施例提供的一种止水装置中抱杆器的俯视图。

图4为本申请实施例提供的一种止水装置中长方体抱卡台内部示意图。

图5为本申请实施例提供的一种止水装置中圆柱体抱卡台内部示意图。

附图标记说明：1、孔口管；2、倒链；3、抱杆器；4、延长管；5、阀件；6、钻杆；301、高压法兰盘；302、无缝钢管；303、抱卡台；304、凸台；305、长螺栓；306、夹板；307、凹槽。

具体实施方式

请参考附图1，该图示出了本实施例提供的一种止水装置的施工安装图。该止水装置包括：孔口管、倒链、抱杆器、阀件。孔口管的下端口插入开挖层，孔口管通过倒链和水泥浆固定在地面上，孔口管的上端口与抱杆器的下端口相连通，抱杆器的上端口与阀件的一端相连通。

该抱杆器包括：高压法兰盘、无缝钢管、抱卡台、长螺栓、夹板。无缝钢管的两端分别设有高压法兰盘；无缝钢管的管体上设有抱卡台；抱卡台为中空的壳体；抱卡台的内部空间与无缝钢管的内部空间相连通。

该抱卡台内相对设置有至少两个夹板，夹板的一端设有与钻杆适配的凹槽，夹板的另一端通过长螺栓活动固定于抱卡台的侧壁上。

需要说明的是，在钻井施工前，通常先对钻孔地址开挖层进行分析，根据分析结果确定孔口管的下端口插入开挖层的深度。例如，在岩石层上开挖，钻孔地址的岩石层较为疏松时，可将孔口管插入岩石层较深的位置，比如5m；当钻孔的岩石层较为密实时，可将孔口管插入岩石层相对较浅的位置，比如2m，本申请对此不进行限制。

通常情况下，开挖所用钻杆由多根短节钻杆连接组成。在使用钻杆钻井的过程中，钻杆依次穿过抱杆器、孔口管，在钻机作用下对岩石层进行挖掘。在挖掘过程中，一旦出现地下突涌水，迅速使用手柄拧紧抱杆器上的长螺栓，长螺栓推动夹板锁住钻杆，利用钻机拆除抱杆器外钻杆，然后迅速连接阀件，并关闭阀件。本实施例提供的一种止水装置可有效防止地下突涌水溢出，避免淹没工作台，甚至是发生淹井事故，造成严重的经济损失。

可选的，抱卡台可设置为由多块钢板组成的长方体结构，长方体的侧壁上设置螺纹孔，如图4所示。钢板的形状可以相同，也可以不同。例如相同形状时，可实现大批量生产，在使用过程中，直接拼接，节约工时，提高工作效率；形状不同时，配合选用各个钢板，比如钢板可以为槽钢状、平板状、凹槽状等，抱卡台可以由一块槽钢状钢板和多块板状钢板连接在一起，这样的结构钢板件数少，在运输和连接时能节约工时，提高工作效率。

钢板之间可以通过焊接连接或螺栓连接。焊接连接时，制作工艺简单，使用寿命长；螺栓连接时，可拆卸，便于维修、更换。

长方体结构的抱卡台可以设置为扁平状，例如长方体的长、宽、高分别为36cm、18cm、6cm，这种情况，在宽和高为18cm和6cm的侧壁上开螺纹孔，支撑长螺栓；也可以设置为立柱状，例如长方体的长、宽、高分别为18cm、20cm、36cm，这种情况，在长和高为18cm和36cm的侧壁上开螺纹孔，支撑长螺栓。长方体的长和宽的尺寸要根据无缝钢管的直径来选择，两者至少大于等于无缝钢管的直径，原则上不影响正常工作即可。依据现场施工条件和环境选择抱卡台。

长方体结构的抱卡台可以选用铸铁、不锈钢等材质，根据施工条件和环境以及钻井地址水质等情况，抱卡台的外部设置涂料层，内部设置防锈层、防腐蚀层等。

可选的，抱卡台可设置为由多块钢板组成的圆柱体结构，柱体的侧壁上等间距开有螺纹孔，如图5所示。圆柱体结构可以为多种样式，比如上下两块为圆盘状，中间部位选用弯曲的钢板，或用2块完全一样的盒状半圆壳体组成。钢板可实现批量生产，节约工时，提高效率。

抱卡台组装连接时，可以为焊接连接也可以为螺栓连接。焊接连接时，制作工艺简单，使用寿命长；螺栓连接时，可拆卸，便于维修、更换。

圆柱体结构的抱卡台可以设置为平板状，例如圆柱的半径为36cm，高为6cm；也可以设置为柱状，例如圆柱的半径为18cm，高为36cm。在圆柱侧壁上开螺纹孔时，选择等间距设置的方式，比如三个螺纹孔，等间距设置在圆柱侧壁上，每两个螺纹孔的角度为120°。圆柱的半径要根据无缝钢管的半径来选择，通常大于无缝钢管的半径，原则上不影响正常工作即可。

圆柱体结构的抱卡台在选择型号、选材和处理上同长方体结构，本申请在此不再赘述。

可选的，夹板可以为板状结构，也可以为柱状结构如管状结构，以长方体为例，如果长方体的长、宽、高分别为36cm、18cm、6cm，那么夹板的长、宽、厚度可以为15cm、10cm、2.6cm，相对设置的两块夹板尺寸规格一致；如果长方体的长、宽、高分别为18cm、20cm、36cm，那么管状夹板的外半径可以为7.5cm，厚度为4.5cm，高度为33cm，相对设置的两块夹板尺寸规格一致。板状结构的夹板和柱状结构的夹板同样适用于圆柱体结构的抱卡台。夹板可实现批量生产，其大小尺寸、材质等，选用同一规格。

夹板可以选用铸铁、不锈钢等材质，根据施工条件和环境以及钻井地址水质等情况，夹板表面设置防锈层、防腐蚀层等。

可选的，夹板的凹槽内壁上设有防滑花纹。花纹可以为市场上现有的任何形状，例如扁豆形、菱形、圆豆形、扁圆混合形状。防滑花纹增大了摩擦力，使夹板在使用过程中紧紧卡住钻杆，防止地下突涌水水压或流量过大，损坏机械设备或淹没工作台。

在使用过程中夹板凹槽半径与钻杆的直径相匹配，例如，钻杆的直径为60mm的钻杆，那么选择半径为30mm型号的夹板。不同型号钻杆配备不同型号的夹板。对于可拆卸式抱杆器来说，只需更换夹板，即可实现多规格钻杆钻井的工作，节约了成本。

可选的，抱杆器还包括凸台，凸台镶嵌在抱卡台的侧壁上，长螺栓穿过凸台与夹板连接。凸台为开有螺纹孔的柱体，可以为长方体，也可以为圆柱体。凸台上的螺纹孔与长螺栓匹配，凸台可以增强长螺栓的刚性，起一定的保护作用。凸台的长度可依据所选用长螺栓的长度制定，可长可短，主要保证长螺栓正常工作。

对于长方体结构的抱卡台，有2块凸台，与长方体抱卡台侧壁上的螺纹孔相连通；对于圆柱体结构的抱卡台，有3块凸台，3块凸台等间距设置，与圆柱抱卡台侧壁上的螺纹孔相连通。凸台与长螺栓、夹板的数量保持一致。凸台可实现批量生产，其大小尺寸、材质等，选用同一规格。

凸台可以选用铸铁、不锈钢等材质，根据施工条件和环境等情况，凸台表面设置防锈层或涂料层等。

可选的，该止水装置，还包括延长管。延长管的一端与抱杆器的上端口相连通，延长管的另一端与阀件的一端相连通。延长管的两端可设置为法兰盘，分别与抱杆器和阀件的法兰盘连接。利用钻机退出抱杆器外钻杆后，如果留在抱杆器内钻杆伸出较长，影响阀件与抱杆器的正常连接或者影响阀件的正常关闭操作，则加入延长管，保证关闭阀件。否则，不需要加入延长管。

延长管的两端设置为相同结构，在生产中可实现批量生产，在使用过程中可任意连接，节约工时，提高工作效率。延长管的长度可以有不同规格，比如1m/根或0.5m/根，通常选择延长管的长度时，可参考短节钻杆的长度，比如短节钻杆的长度选择为1m/根时，选择1m/根的延长管或0.5m/根的延长管，以保证足够的空间，安装和操作阀件，为避免不必要的浪费，不推荐使用大于短节钻杆长度的延长管，但非硬性规定或要求。

延长管可以选用铸铁、不锈钢、玛钢等材质，根据施工条件和环境以及钻井地址水质等情况，延长管内部设置有防锈层或防腐蚀层，外部设置涂料层。

本实施例中孔口管可以为现有市场上提供的任意形式的孔口管。通过前期对钻井开挖层的分析，根据选好的钻杆尺寸，选择合适的孔口管。孔口管依据前期开挖层的分析情况，插入开挖层一定深度，并通过倒链和水泥浆固定在开挖层上。对于探测到强含水层水或需要收集放水时的水量、水压等资料时，可在孔口管上安装水压表、汇水短管等。孔口管的上端口为法兰盘形式，法兰盘上设有吊环，方便调运和安装倒链。孔口管采用无缝钢管管加工，在使用时，需先对孔口管做一定的检查，选用符合条件的孔口管。

本实施例中倒链可以为现有市场上提供的任意形式的倒链。倒链的数量至少为1根，根据孔口管法兰盘上吊环的设置，适当增减倒链的数量，一般有2根或3根。倒链的作用包括两方面，一方面用于将孔口管顶入岩石层，另一方面为固定孔口管。倒链的一端钩住孔口管法兰盘上的吊环，另一端通过地面固定销、地脚螺栓、锚杆等其他方式固定在地面上，固定销、地脚螺栓、锚杆至少为1根，一般有2根或3根。开启传动装置，拉紧倒链的链条，孔口管被推入开挖层，到达指定深度后，自锁装置开启锁住链条，此时同时起到固定孔口管的作用。

本实施例中阀件可以为现有市场上提供的各种阀件，如闸阀、球阀、蝶阀等，具有开关切断和密封功能，阀件一般为铸铁、黄铜等材质制作而成，根据现场水质、施工条件等，在其表面设置防锈层或防腐蚀层。

本实施例中高压法兰盘可以为现有市场上提供的各种高压法兰盘结构，法兰盘选用材料可以为铸铁或不锈钢等材质，根据施工条件和环境以及钻井地址水质等情况，在其表面设置防锈层、防腐蚀层、涂料层等。

本实施例中无缝钢管可以为现有市场上提供的各种无缝钢管，无缝钢管选用材料可以为铸铁或不锈钢等材质，根据施工条件和环境以及钻井地址水质等情况，在其表面设置防锈层、防腐蚀层、涂料层等。

本实施例中长螺栓可以为现有市场上提供的各种螺栓。长螺栓的螺杆部分可以为全螺纹或半螺纹形式，头部可以为六角头或带孔形式。例如抱杆器选用带孔螺栓作为长螺栓时，在使用过程中，在两侧带孔螺栓眼环内插入手柄，顺时针转动手柄，可以推进长螺栓，进而推动夹板，使得夹板锁住钻杆。逆时针转动手柄时，可以拉出长螺栓，进而使夹板松开钻杆。长螺栓可选用低碳合金钢或中碳合金钢等材质，并经过热处理。在其表面设置有防锈层、涂料层等。

本实施例在基建工程斜井、竖井、地下洞室施工过程中，已经成功应用，效果显著，能够快速关闭阀件。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种止水装置，其特征在于，包括：孔口管(1)、倒链(2)、抱杆器(3)、阀件(5)，

所述孔口管(1)下端口插入开挖层；所述孔口管(1)通过所述倒链(2)和水泥浆固定在开挖层上；所述孔口管(1)上端口与所述抱杆器(3)的下端口相连通；所述抱杆器(3)的上端口与所述阀件(5)的一端相连通；

所述抱杆器(3)包括：高压法兰盘(301)、无缝钢管(302)、抱卡台(303)、长螺栓(305)、夹板(306)；

所述无缝钢管(302)的两端分别设有所述高压法兰盘(301)；所述无缝钢管(302)的管体上设有所述抱卡台(303)；所述抱卡台(303)为中空的壳体；所述抱卡台(303)的内部空间与所述无缝钢管(302)的内部空间相连通；

所述抱卡台(303)内相对设置有至少两个所述夹板(306)，所述夹板(306)的一端设有与钻杆适配的凹槽(307)；所述夹板(306)的另一端通过所述长螺栓(305)活动固定于所述抱卡台(303)的侧壁上。

2.根据权利要求1所述的一种止水装置，其特征在于，所述抱卡台(303)为由多块钢板组成的长方体结构，长方体的侧壁上设置有螺纹孔。

3.根据权利要求1所述的一种止水装置，其特征在于，所述抱卡台(303)为由多块钢板组成的圆柱体结构，圆柱体的侧壁上等间距设置有螺纹孔。

4.根据权利要求1所述的一种止水装置，其特征在于，所述夹板(306)为板状结构或柱状结构。

5.根据权利要求4所述的一种止水装置，其特征在于，所述凹槽(307)内壁设有防滑花纹。

6.根据权利要求1所述的一种止水装置，其特征在于，所述抱杆器(3)还包括凸台(304)，

所述凸台(304)设置在所述抱卡台(303)的侧壁上；所述长螺栓(305)穿过所述凸台(304)与所述夹板(306)连接。

7.根据权利要求1所述的一种止水装置，其特征在于，还包括延长管(4)，

所述延长管(4)的一端与所述抱杆器(3)的上端口相连通；所述延长管(4)的另一端与所述阀件(5)的一端相连通。