[实用新型]高压富水充填溶腔超前钻孔装置

说明书

技术领域

本实用新型属于岩溶隧道超前探测技术领域，尤其是涉及一种高压富水充填溶腔超前钻孔装置。

背景技术

在对岩溶隧道进行超前探测时，超前钻孔探测是一种最直观、最有效、最准确的手段。但是，传统的超前钻孔方法在对高压富水充填溶腔中钻孔时，常常因为钻孔突水突泥造成钻孔无法进行，或者高压富水充填溶腔内充填物堵塞冲击器造成钻孔被迫中止。

岩溶隧道超前钻孔探测中，常采用中高风压空压机产生的高压风带动煤矿用液压钻机(如MKD-5S)或大型液压钻机(如意大意CANSSAGRAND6钻机)进行钻孔。如图1所示，在岩溶隧道进行超前钻孔探测时，为防止钻孔突泥突水，均需在钻孔前安装好孔口管4和高压止水闸阀3，当钻孔内突泥突水时，可退钻关闭高压止水闸阀3，阻止突泥突水继续进行，防止突泥突水伤及施工作业人员、毁坏钻孔等其他设备设施，反坡施工时还要防止发生淹井事故。

施工过程中，安装孔口管4和高压止水闸阀3的施工顺序为：先采用比设计钻孔直径大15～30mm的钻头钻进2～3m；然后退钻，安装孔口管4和高压止水闸阀3；之后，再换用与设计钻孔直径相当的钻头向前钻进。例如：超前钻孔需要钻一深度为30m、直径为φ90mm的孔，则先用φ120mm钻头钻孔3m，然后退钻，安装内径φ108mm孔口管和高压止水闸阀；然后换用φ90mm钻头继续向前钻剩余27m。

采用现有超前钻孔方法进行钻孔时，存在以下缺陷和不足：第一、当钻进高压富水充填溶腔或富水地层时，若钻孔突水突泥，虽可以通过关闭装在孔口管4上的高压止水闸阀3进行止水，但关闭高压止水闸阀3须待钻孔内水被溶腔内充填物淤注后方可进行，否则操作人员仍不能接近掌子面，因而钻孔内钻头钻杆尚不能退出。第二、当通过高压止水闸阀3将水止住后，钻孔仍不能进行，否则将再次面临突水突泥。第三、由于充填物堵塞冲击器，导致在钻头在溶腔内不能钻进，因而钻不穿溶腔。

综上所述，现有现有超前钻孔方法和装置存在以下切需解决的问题：1、当钻孔发生突水突泥时，能够将水导流出掌子面，解决泥水混合物喷向钻机问题和关闭高压止水闸阀3前将钻头钻杆退出的问题；2、将水导流出掌子面后，解决钻机仍能进行钻孔的问题；3、解决充填物堵塞冲击器，钻不穿溶腔问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高压富水充填溶腔超前钻孔装置，其设计合理、操作方便且施工成本较低、钻孔效果好，能有效解决现有高压富水充填溶腔超前钻孔方法钻孔过程中所存在的多种实际问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种高压富水充填溶腔超前钻孔装置，包括安装在待探测高压富水充填溶腔或富水地层中待处理掌子面上的孔口管和钻孔用的钻机，其特征在于：还包括安装在孔口管外端部的“丁”字形防排水管，所述防排水管为带有两个正对的前后接口和一个开口朝下的侧部接口的三通管，其中防排水管的后接口与孔口管相接且其前接口上安装有一钻孔时防止突泥突水从正面冲出的橡胶止水板，防排水管的侧部接口与一个钻孔时将突泥突水从侧面导流走并减小突泥突水对橡胶止水板冲击力的导流管相接；所述防排水管的前后接口与孔口管位于同一直线上；所述钻机的钻杆从防排水管的前接口插入并逐渐插至孔口管的内侧底部；所述钻机的钻头直径与所设计钻孔直径一致.

所述孔口管与防排水管相接的节段上安装有一个高压止水闸阀。

所述钻机为液压钻机。

所述防排水管的侧部接口与其前后接口相垂直。

所述孔口管与防排水管相接的节段上安装对孔口管内部压力进行检测的压力表。

所述液压钻机为以高压风为动力的冲击式钻机。

所述防排水管的后接口与孔口管之间、前接口与橡胶止水板之间以及侧部端口与导流管之间分别通过法兰盘一、法兰盘二和法兰盘三进行固定连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、设计合理、钻孔步骤简单、操作方便且施工成本较低。

2、所采用的防排水管结构简单、设计合理且使用效果好，其通过原孔口管上接一个“丁”字形防排水管，并且在“丁字形防排水管”的前端(即正面)装一耐高压的橡胶止水板，并且橡胶止水板上预留一钻孔，仅能穿过钻机钻杆，同时在“丁”字形防排水管的下端(即侧面)装一导流管，钻孔时再用另外的排水管将导流管与洞内预设的排水管相连。具体而言：本实用新型首先通过橡胶止水板将孔口管的正面封住，使钻孔突水突泥不能从正面喷出；其次通过与防排水管侧部接口相接的导流管，引导钻孔突水突泥从侧面流出。