[发明专利]一种孔口防喷阻水系统及其阻水工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种孔口防喷阻水系统及其使用方法，属于矿山、交通、水利等钻探注浆领域。

背景技术

随着各类矿山矿井开采深度不断加大，地下工程涌突水成为施工及采矿安全中的主要安全隐患和亟待解决的问题，地下工程水害防治工作中不可避免的要使用钻探设备，目前钻探设备主要分为井上和井下两种相对应的设备，井下的钻探设备具有体积小、重量轻、方便运输等特点。

注浆堵水原则就是先探后钻。针对水源和过水通道进行注浆充填和封堵。在钻探过程中，当钻孔在穿过含水层、过水通道、溶腔或者采空区等情况时，会有大量的高压水或高温水等随钻孔喷出，容易造成施工人员受伤、钻孔不能正常施工或抽取钻杆时钻杆被高压水喷出淹没巷道等不利情况的发生。为避免这种情况的发生，市场上出现了大量的防喷、阻水、减水等装置，但是这些装置存在缺点是：价格高、结构复杂、体积大或是抗压性能差等

根据市场现状和施工现场的需要，特发明了一种孔口防喷阻水系统及其工艺，避免了上述类似设备的缺点，更有利于施工。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种孔口防喷阻水系统及其阻水工艺。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种孔口防喷阻水系统，包括防喷主管，防喷主管一端连接法兰盘，另一端的内部旋有旋转体，旋转体与法兰盘之间设有阻水钢垫，防喷主管侧面设有泄水口；所述防喷主管内部且位于泄水口的来水方向一侧设有卡紧装置，该卡紧装置连接旋转柄。

由于该系统的卡紧装置设在泄水口来水方向一侧，故其既能卡紧钻杆又可以最大程度减少防喷主管的间隙，降低钻孔涌水量。

当下列情形时需要卡紧钻杆：（1）当遇到高压水、涌水量大需要继续钻进增加钻杆或撤钻杆的时候，此装置和钻机上的卡紧系统相配合来实现施工目的；（2）当钻孔涌水量过大，在撤出钻杆过程中的涌水量大于施工现场排水能力时，为避免涌水淹没施工现场本发明中的卡紧装置卡紧钻杆，撤掉此系统外部的钻杆，通过把手松开旋转体，把钢垫更换为尺寸相同无孔的钢板，然后安装上旋转体并拧紧，最后关闭泄水孔处法兰盘上的阀门，这样可以在钻杆不撤出的情况下实现无涌水。当施工现场排水能力达到或超过钻孔最大涌水量后，撤出钻杆或继续钻进。卡紧钻杆降低涌水量可以：（1）降低现场的施工难度；（2）改善现场施工环境。本发明中的卡紧装置与钻机上的卡紧装置相配合，来实现在高压、涌水量大的情况下安全快速的撤出或增加钻杆。

卡紧装置设在泄水口来水方向一侧除上述情况还存在其它效果：（1）降低整体系统所承受水的压力，提高本发明的寿命；（2）在高压、大涌水时正常钻进施工过程中，既降低涌水量又不影响钻进过程中所产生岩粉顺利排出（不用关闭泄水口处法兰盘上的阀门）；（3）卡紧装置位置靠近钻孔阀门，当卡紧钻杆后，受力长度最短，破坏力最小。

所述卡紧装置沿防喷主管内腔周向设置，并与安装后的钻杆相配合；所述旋转柄穿出防喷主管并与防喷主管螺纹连接。

所述防喷主管内壁设有凹槽，卡紧装置的厚度与该凹槽的深度相一致，且卡紧装置的厚度大于等于钻杆与防喷主管之间间隙的厚度，常态时，卡紧装置位于该凹槽内。由于钻杆与防喷主管之间的间隙较小，因此在防喷主管的内壁上设置凹槽，将卡竖装置旋至该凹槽内，能够在泄水时保证水顺利通过。

所述卡紧装置包括两个呈半圆形的卡紧块，每个卡紧块与旋转柄连接。

所述防喷主管由动件和不动件组成，动件与不动件之间通过连接装置连接，所述动件和不动件在防喷主管泄水口一端的部分截面均呈圆弧形，且动件和不动件扣合在一起形成圆形；其中两个卡紧块分别设在动件和不动件上。卡紧块分别位于动件和不动件上，便于卡紧装置的安装和维修。将卡紧装置的安全性、牢固性提高到最大；降低了此装置的加工制造难度。

所述防喷主管与旋转体的连接面为呈外大内小的锥形。作用是（1）密封性好（因为锥形配合，同轴度为零，间隙为零）；（2）在施工过程中，不易脱扣（锥形通过丝扣配合在施工过程中越来越紧密），安全性高。

所述旋转体上设有把手。

本发明还提供该孔口防喷阻水系统的阻水工艺，步骤如下：

（1）打开法兰盘上连接的阀门，安装上阻水钢垫，拧紧旋转体，然后通过旋转柄松开卡紧装置，开动钻机将钻杆钻进，进行泄水；

（2）通过旋转柄拧紧卡紧装置，卡紧装置卡住钻杆后松开钻机上的卡紧系统，钻机锚头上的立轴前移，然后钻机卡紧装置卡紧；

（3）反向旋转旋转柄，松开卡紧装置，然后钻机立轴后移，带动钻杆移动；