CN218716666U - 一种水平钻进孔口防突水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水平钻进孔口防突水装置，水泥板层，用于浇筑且覆盖于钻孔上方；防护管，其下端插入且固定连接于孔洞内；固定管，其下端同轴连接于防护管的上端；在固定管内腔的下端同轴套设有多个固定环，固定环用于封堵固定管的下端；在固定管内腔，且位于上端的固定环的上端同轴套设有多个上下叠放的密封橡胶圈，在固定管内腔，且位于上端的密封橡胶圈上端套设有多个上下叠放挤压环；防护管和固定管的内腔，且位于固定环、密封橡胶圈和挤压环内用于同轴套设钻杆。该防突水装置可以稳定的推动挤压环对密封橡胶圈进行挤压，使密封橡胶圈变形与钻杆和固定管贴合，使密封橡胶圈的下方处于封闭状态，防止钻孔处向上突水。

Description

一种水平钻进孔口防突水装置

技术领域

本实用新型属于钻杆钻进技术领域，具体为一种水平钻进孔口防突水装置。

背景技术

在高海拔、大埋深的山区建设铁路、公路建设中，为了避免传统垂直钻孔地质勘察的缺点，采用水平定向钻进技术进行隧道工程地质勘察的方法应运而生，水平定向钻进工程地质勘察是将垂直孔改为沿隧道轴线的水平钻孔，在超长距离大埋深隧道地质勘察中，沿隧道设计轴线钻进过程中有很大的可能会钻遇富含水地层，在地层产生大量涌水的情况，为了降低损失、减小涌水对环境的影响、保证工程施工的继续进行，则需要在钻孔口安装防涌水装置进行止水。

而实际的现场施工，大多数情况下并没有采用防涌水装置，造成涌水流出；即使采用了防涌水装置，并不能实现有效密封，仍然有涌水和浆液流出，并不能对高压水流进行封堵。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种水平钻进孔口防突水装置，可以稳定的推动挤压环对密封橡胶圈进行挤压，使密封橡胶圈变形与钻杆和固定管贴合，使密封橡胶圈的下方处于封闭状态，防止钻孔处向上突水，且抗压密封性能好。

本实用新型采用以下技术方案：一种水平钻进孔口防突水装置，包括：

水泥板层，用于浇筑且覆盖于钻孔上方，且在浇筑时，其位于钻孔的位置开设有与钻孔相连通的孔洞；

防护管，为上下敞口的管体，其下端插入且固定连接于孔洞内；

固定管，为上下敞口的管体，其下端同轴连接于防护管的上端；

在固定管内腔的下端同轴套设有多个固定环，多个固定环依次上下叠放，各固定环的外径与固定管的内径相一致；固定环用于封堵固定管的下端；

在固定管内腔，且位于上端的固定环的上端同轴套设有多个上下叠放的密封橡胶圈；在固定管内腔，且位于上端的密封橡胶圈上端套设有多个上下叠放挤压环；

防护管和固定管的内腔，且位于固定环、密封橡胶圈和挤压环内用于同轴套设钻杆；

挤压环用于向下挤压密封橡胶圈；

密封橡胶圈用于：在其被挤压时，其外侧壁紧密贴合固定管的内壁，其内侧壁紧密贴合钻杆外侧壁，将内腔分为上下两个独立的腔体。

进一步地，在挤压环上部，且绕其一周间隔固定连接有多个支架；各支架均包括一竖直设置的立柱，在立柱的上端连接有一朝向外侧延伸，且贯穿固定管的水平板；

在固定管的外侧壁一周，且位于各水平板上均固定连接有一竖直设置的液压缸；

各液压缸用于向水平板提供向下的压力，以带动立柱向下推动挤压环。

进一步地，在防护管内腔同轴套设有套管，套管的上端用于与钻机相连接，下端贯穿至钻孔的深处；

在套管的位于防护管内的部分，在其侧壁上压力检测组件，且压力检测组件穿出防护管；

压力检测组件4包括：

排渣管，其一端设置于套管侧壁上，且与套管连通；其另一端贯穿防护管；排渣管上设置有泄压阀；排渣管用于将钻探时正常产生的泥浆导流；泄压阀用于将钻孔内泄压；

引流管，其一端设置于套管外侧壁上，且与套管连通；其另一端贯穿防护管。

进一步地，钻杆由多根杆体组成，多根杆体在轴向上顺次通过固定连接头相连接；

固定连接头包括上部接头和下部接头，其中，上部接头位于上部杆体的下端部，下部接头位于下部杆体的上端部；

上部接头和下部接头均为环绕于钻杆一周，且向外侧凸起的圆环体，且由端部沿轴向形成外径变小的中空圆台状；

在圆环体的端部壁面的边缘，且绕其一周间隔开设有多个竖直向的通孔，上部接头和下部接头的通孔的位置相对应，各通孔内用于安装连接螺丝。

进一步地，固定环和密封橡胶圈的厚度均不小于2cm；挤压环的厚度不小于 20cm。

进一步地，防护管包括扣合在一起的两半圆柱管，在各半圆柱管半圆柱管的侧向敞口的两侧壁面均固定有竖直向的安装板，两半圆柱管侧敞口相向贴合，对应的安装板通过螺钉固定安装。

进一步地，安装板通过连接件与水泥板层相连接，连接件包括活动座和牵引件，其中：

活动座，包括设置于水泥板层上的板体，在板体上连接有一立方块，立方块的侧壁上开设有左右相连通的插入孔；

牵引件，为一端开口的口字形金属环，其穿过安装板的螺钉孔中，且开口端卡入活动座的插入孔中。

本实用新型的有益效果是：1.利用固定管内腔设置的密封橡胶圈在受到液压缸挤压推动挤压环，使密封橡胶圈变形向两侧延展，对钻杆与固定管之间的空间进行封堵，使密封橡胶圈的下方处于封闭状态，防止钻孔处向上突水，同时设置有压力检测组件，方便对套管内的水压进行检测，实时掌控水压的变化，方便在水压可控方位内继续钻孔。2.钻孔上方筑且覆盖水泥板层，对钻孔周围的泥土进行加固，防止钻孔周围的泥土塌陷。3.利用防护管对套管进行加固，使套管保持稳定，防止套管在高压水流的带动下向上移动。通过牵引件与安装板连接，方便对防护管进行限位，避免防护管与套管同时向上移动，导致钻孔内的高压水流向上喷涌，使防护管稳稳的与水泥板层接触对套管进行限位。

附图说明

图1为一种水平钻进孔口防突水装置的立体结构示意图；

图2为固定管的剖视立体结构示意图；

图3为一种水平钻进孔口防突水装置的局部分解立体结构示意图。

其中：1、水泥板层；2、套管；3、防护管；31、半圆柱管；32、安装板；4、压力检测组件；41、排渣管；42、泄压阀；43、引流管；44、压力表；45、平行阀；46、截止阀；5、固定管；6、钻杆；7、固定连接头；71、上部接头；72、下部接头；8、固定环；9、密封橡胶圈；10、挤压环；11、支架；12、液压缸； 13、第一法兰；14、第二法兰；15、贯穿孔；16、牵引件；17、活动座；18、限位环；19、密封垫。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

一种水平钻进孔口防突水装置，如图1和2所示，包括：

水泥板层1，用于浇筑且覆盖于钻孔上方，水泥板层1现场浇筑，且在浇筑时，其位于钻孔的位置开设有与钻孔相连通的孔洞；水泥板层1用于对钻孔周围的泥土进行加固，防止钻孔周围的泥土塌陷，且起到阻挡涌水，且还用于固定钻杆6。

防护管3，为上下敞口的管体，其下端插入且固定连接于孔洞内；

固定管5，为上下敞口的管体，其下端同轴连接于防护管3的上端；具体为，防护管3的上端顶部绕其一走固定偶第一法兰13，固定管5的底部绕其一周固定有第二法兰14；第一法兰13和第二法兰14通过螺栓相连接，以实现防护管3 和固定管5在轴向上的连接。

在固定管5内腔的下端同轴套设有多个固定环8，多个固定环8依次上下叠放，各固定环8的外径与固定管5的内径相一致；固定环8用于封堵固定管5的下端；

在固定管5内腔，且位于上端的固定环8的上端同轴套设有多个上下叠放的密封橡胶圈9；在固定管5内腔，且位于上端的密封橡胶圈9上端套设有多个上下叠放挤压环10；

防护管3和固定管5的内腔，且位于固定环8、密封橡胶圈9和挤压环10 内用于同轴套设钻杆6；

挤压环10用于向下挤压密封橡胶圈9；

密封橡胶圈9用于：在其被挤压时，其外侧壁向外紧密贴合固定管5的内壁，其内侧壁向内紧密贴合钻杆6外侧壁，将内腔分为上下两个独立的腔体。

固定环8和密封橡胶圈9的厚度均不小于2cm；挤压环10的厚度不小于20cm。固定环8和密封橡胶圈9的个数为2-5个，固定环8的外侧壁粘贴于固定管5的内壁。挤压环10采用一个，且采用铁质材质，其还用于承受钻孔时上下方向的压力。

在挤压环10上部，且绕其一周间隔固定连接有多个支架11；各支架11均包括一竖直设置的立柱，在立柱的上端连接有一朝向外侧延伸，且贯穿固定管5的水平板；在固定管5的外侧壁一周，且位于各水平板上均固定连接有一竖直设置的液压缸12。

各液压缸12用于向水平板提供向下的压力，以带动立柱向下推动挤压环10。挤压环10在受到液压缸12挤压推动挤压环10的压力时，密封橡胶圈9变形向内外两侧延展，其外侧壁紧密贴合固定管5的内壁，其内侧壁紧密贴合钻杆6外侧壁，对钻杆6与固定管5之间的空间进行封堵，将内腔分为上下两个独立的腔体，使密封橡胶圈9的下方处于封闭状态，防止钻孔处向外突水。

如图3所示，密封橡胶圈9的内径大于上部接头71和下部接头72的外径，密封橡胶圈9的厚度大于上部接头71和下部接头72厚度的总和，通过对密封橡胶圈9与固定连接头7尺寸的限定，方便钻杆6与固定连接头7均可通过密封橡胶圈9相向移动，然后对密封橡胶圈9与上部接头71和下部接头72厚度的限定，方便多个密封橡胶圈9最少有一个可以保障挤压后对钻杆6与固定管5之间的空腔进行封堵密封，以免密封橡胶圈9在与固定连接头7接触时，无法与固定连接头7完全贴合，导致在固定连接头7处有缝隙产生。

防护管3包括扣合在一起的两半圆柱管31，在各半圆柱管半圆柱管31的侧向敞口的两侧壁面均固定有竖直向的安装板32，两半圆柱管31侧敞口相向贴合，对应的安装板32通过螺钉固定安装。防护管3设置为两个半圆柱管31，便于拆卸，方便对排渣管41和引流管43进行安装。

安装板32通过连接件与水泥板层1相连接，连接件包括活动座17和牵引件 16，各安装板32上沿其轴向间隔开设有多个贯穿孔15，其中：

活动座17，包括设置于水泥板层1上的板体，在板体上连接有一立方块，立方块的侧壁上开设有左右相连通的插入孔；

牵引件16，为一端开口的口字形金属环，其穿过安装板32的贯穿孔15，中，且开口端卡入活动座17的插入孔中。方便对防护管3进行限位，避免防护管3 与套管2同时向上移动，导致钻孔内的高压水流向上喷涌，使防护管3稳稳的与水泥板层1接触对套管2进行限位。

在防护管3内腔同轴套设有套管2，套管2的上端用于与钻机相连接，下端贯穿至钻孔的深处；防护管3使套管2在轴向上保持稳定，防止套管2在高压水流的带动下向上移动。

在套管2的位于防护管3内的部分，在其侧壁上压力检测组件4，且压力检测组件4穿出防护管3；

压力检测组件4包括：

排渣管41，其一端设置于套管2侧壁上，且与套管2连通；其另一端贯穿防护管3；排渣管41上设置有泄压阀42；排渣管41用于将钻探时正常产生的泥浆导流；泄压阀42用于将钻孔内泄压；

引流管43，其一端设置于套管2外侧壁上，且与套管2连通；其另一端贯穿防护管3；引流管43用于将多余的水引出。

在引流管43上设置有压力表44、平行阀45和截止阀46，通过排渣管41可将钻探时正常产生的泥浆导流，同时利用泄压阀42将排渣管41关闭，防止在钻入地下水层时，钻孔的充斥着高压的泥水，导致从排渣管41向外喷射，导致钻孔处淤积大量的泥水，然后压力表44可以对套管2内的水压进行检测，实时监控水压。

钻杆6由多根杆体组成，多根杆体在轴向上顺次通过固定连接头7相连接。

固定连接头7包括上部接头71和下部接头72，其中，上部接头71位于上部杆体的下端部，下部接头72位于下部杆体的上端部；

上部接头71和下部接头72均为环绕于钻杆6一周，且向外侧凸起的圆环体，且由端部沿轴向形成外径变小的中空圆台状；

在圆环体的端部壁面的边缘，且绕其一周间隔开设有多个竖直向的通孔，上部接头71和下部接头72的通孔的位置相对应，各通孔内用于安装连接螺丝。通过上部接头71与下部接头72对接，延长钻杆6的长度。

套管2的顶端固定有限位环18，第一法兰13的顶部开设有可对限位环18 收纳的收纳槽，第一法兰13和第二法兰14之间垫设有密封垫19，通过限位环 18的设置，可以通过第一法兰13与第二法兰14固定时对限位环18进行固定，保障套管2与防护管3保持相对静止稳定，以免防护管3与套管2之间发生位移，容易导致排渣管41与引流管43变形断裂。

采用本实用新型中的一种水平钻进孔口防突水装置，具体如下：

将两片半圆柱管31卡接在套管2的外侧，然后利用螺栓将安装板32固定在一起，使两片半圆管31形成防护管3对套管2进行防护，然后将牵引件16贯穿贯穿孔15，然后与活动座17利用螺栓连接，随后拉紧活动座17使防护套的底部与水泥板层1接触，然后在利用螺栓将活动座17固定在水泥板层1上对防护管3 与套管2进行固定，同时限位环18位于收纳槽内，然后再将固定管5移至防护管3的上方，通过第一法兰13与第二法兰14对防护管3与固定管5进行固定连接，同时第一法兰13与第二法兰14之间垫设密封垫19，钻杆6正常从固定管5的顶端插入，当钻杆6钻入地下水层后，地下水内的高压水流顺着钻孔向上喷涌，此时套管2内的泥浆压强快速升高，压力表44快速偏转反应套管2内的压力值，启动液压缸12，然后液压缸12的活塞杆带动支架11向下移动，同时支架11带动挤压环10向下挤压密封橡胶圈9，然后密封橡胶圈9挤压变形向内外扩张，内部与钻杆6与固定连接头7的表面贴合，外部与固定管5的内腔贴合，对固定管 5进行封堵，防止泥水从固定管5向上喷涌，然后转动泄压阀42关闭排渣管41，防止泥浆从排渣管41向外喷射，导致钻孔周围聚集大量的泥浆与泥水。

Claims (7)

1.一种水平钻进孔口防突水装置，其特征在于，包括：

水泥板层(1)，用于浇筑且覆盖于钻孔上方，且在浇筑时，其位于钻孔的位置开设有与钻孔相连通的孔洞；

防护管(3)，为上下敞口的管体，其下端插入且固定连接于孔洞内；

固定管(5)，为上下敞口的管体，其下端同轴连接于所述防护管(3)的上端；

在所述固定管(5)内腔的下端同轴套设有多个固定环(8)，多个所述固定环(8)依次上下叠放，各所述固定环(8)的外径与所述固定管(5)的内径相一致；所述固定环(8)用于封堵所述固定管(5)的下端；

在所述固定管(5)内腔，且位于上端的所述固定环(8)的上端同轴套设有多个上下叠放的密封橡胶圈(9)；在所述固定管(5)内腔，且位于上端的所述密封橡胶圈(9)上端套设有多个上下叠放挤压环(10)；

所述防护管(3)和固定管(5)的内腔，且位于固定环(8)、密封橡胶圈(9)和挤压环(10)内用于同轴套设钻杆(6)；

所述挤压环(10)用于向下挤压所述密封橡胶圈(9)；

所述密封橡胶圈(9)用于：在其被挤压时，其外侧壁紧密贴合固定管(5)的内壁，其内侧壁紧密贴合钻杆(6)外侧壁，将内腔分为上下两个独立的腔体。

2.如权利要求1所述的一种水平钻进孔口防突水装置，其特征在于，在挤压环(10)上部，且绕其一周间隔固定连接有多个支架(11)；各所述支架(11)均包括一竖直设置的立柱，在立柱的上端连接有一朝向外侧延伸，且贯穿固定管(5)的水平板；

在所述固定管(5)的外侧壁一周，且位于各所述水平板上均固定连接有一竖直设置的液压缸(12)；

各所述液压缸(12)用于向所述水平板提供向下的压力，以带动所述立柱向下推动挤压环(10)。

3.如权利要求2所述的一种水平钻进孔口防突水装置，其特征在于，在所述防护管(3)内腔同轴套设有套管(2)，所述套管(2)的上端用于与钻机相连接，下端贯穿至钻孔的深处；

在所述套管(2)的位于防护管(3)内的部分，在其侧壁上压力检测组件(4)，且压力检测组件(4)穿出防护管(3)；

所述压力检测组件(4)包括：

排渣管(41)，其一端设置于所述套管(2)侧壁上，且与套管(2)连通；其另一端贯穿防护管(3)；排渣管(41)上设置有泄压阀(42)；所述排渣管(41)用于将钻探时正常产生的泥浆导流；所述泄压阀(42)用于将所述钻孔内泄压；

引流管(43)，其一端设置于所述套管(2)外侧壁上，且与所述套管(2)连通；其另一端贯穿防护管(3)。

4.如权利要求3所述的一种水平钻进孔口防突水装置，其特征在于，所述钻杆(6)由多根杆体组成，多根所述杆体在轴向上顺次通过固定连接头(7)相连接；

所述固定连接头(7)包括上部接头(71)和下部接头(72)，其中，上部接头(71)位于上部杆体的下端部，下部接头(72)位于下部杆体的上端部；

所述上部接头(71)和下部接头(72)均为环绕于所述钻杆(6)一周，且向外侧凸起的圆环体，且由端部沿轴向形成外径变小的中空圆台状；

在圆环体的端部壁面的边缘，且绕其一周间隔开设有多个竖直向的通孔，所述上部接头(71)和下部接头(72)的通孔的位置相对应，各通孔内用于安装连接螺丝。

5.如权利要求4所述的一种水平钻进孔口防突水装置，其特征在于，所述固定环(8)和密封橡胶圈(9)的厚度均不小于2cm；所述挤压环(10)的厚度不小于20cm。

6.如权利要求5所述的一种水平钻进孔口防突水装置，其特征在于，所述防护管(3)包括扣合在一起的两半圆柱管(31)，在各半圆柱管半圆柱管(31)的侧向敞口的两侧壁面均固定有竖直向的安装板(32)，两半圆柱管(31)侧敞口相向贴合，对应的所述安装板(32)通过螺钉固定安装。

7.如权利要求6所述的一种水平钻进孔口防突水装置，其特征在于，所述安装板(32)通过连接件与水泥板层(1)相连接，所述连接件包括活动座(17)和牵引件(16)，其中：

所述活动座(17)，包括设置于水泥板层(1)上的板体，在板体上连接有一立方块，立方块的侧壁上开设有左右相连通的插入孔；

所述牵引件(16)，为一端开口的口字形金属环，其穿过所述安装板(32)的螺钉孔中，且开口端卡入所述活动座(17)的插入孔中。

Images