[实用新型]碳酸盐岩及硬质岩石地埋管钻孔及灌浆装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种钻孔灌浆装置，具体涉及一种碳酸盐岩及硬质岩石地埋管钻孔及灌浆装置。

背景技术

长期以来，地源热泵中央空调系统在地质条件复杂的碳酸盐岩及硬质岩地层中施工地埋管存在成孔困难、周期较长、成本较高等问题。在碳酸盐岩及硬岩地区传统的成孔工艺是机械迥转钻进取芯成孔，其缺点是钻进速度慢、工效低、遇溶洞裂隙和地下水处理困难以及回填质量难以保证等。因此，地源热泵中央空调系统在碳酸盐岩及硬质岩地区的应用存在一定程度的局限性，亟需解决在碳酸盐岩及硬质岩石地埋管钻孔及灌浆的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于，为解决碳酸盐岩及硬质岩地层中施工地埋管存在的成孔困难、回填质量难以保证等技术问题，提供一种碳酸盐岩及硬质岩石地埋管钻孔装置，以及相应的针对该类钻孔的水下压力灌浆回填装置。

本实用新型的技术方案主要是由碳酸盐岩及硬质岩石地埋管的空气气动成孔钻孔装置及水下压力灌浆回填装置组成。

空气气动钻进工艺是以空气作为破岩机具的动力并兼作冲洗介质的一种钻进方法。其特点是对于硬质岩石钻进速度快、不需要取芯，效益高。它包括至少一台空压机，该空压机通过地面风管、立管、软管将高压气流输送给钻头，在空压机与地面风管之间设有放气阀门，用于控制气流，同时，在地面风管旁设置仪表盘，用于观测和与放气阀门结合调节控制气压。其中，软管呈蛇形盘绕设置，软管一端连接立管，另一端连接一个水龙头，并与钻机相连，用于控制气流和水流进入钻头。在钻机与孔的井口位置设置井口装置，用于固定钻机以及调整钻机钻进姿势。在孔内侧开口设置一条回风管，回风管连接一个除尘器，用于降低孔内尘埃。

另外，与钻孔装置相应的，本实用新型还结合了这样的水下压力灌浆回填装置，它是将灌浆管与换热器PE管一起下入孔底，换热器PE管采用双U型管交叉结构沉入孔底，灌浆管靠近换热器PE管伸入孔底中基岩。然后采用一定的压力（1~3MPa）全孔一次性灌注水泥砂浆回填。其特点是安装施工速度快、灌浆质量易保证。

本实用新型的技术效果：采用此施工技术有效解决了在碳酸盐岩及硬质岩地层施工地埋管成孔难、成本高和回填灌浆质量难控制等问题，大大降低了费用和缩短了周期，为在碳酸盐岩及硬质岩地区开展浅层地热能的应用起到积极的推动作用。

附图说明     

图1是本实用新型的钻孔装置布置示意图；

图2是本实用新型的灌浆回填装置布置示意图。

附图标记说明：1-空压机，2-地面风管，3-立管，4-仪表盘，5-放气阀门，6-软管，7-水龙头，8-井口装置，9-回气管，10-除尘器，11-压力灌浆泵，12-灌浆管，13-回填料，14-换热器PE管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型由钻孔装置和灌浆装置组成；先看图1所示的钻孔装置，该钻孔装置包括至少一台空压机1，该空压机1通过地面风管2、立管3、软管6将高压气流输送给钻头，在空压机1与地面风管2之间设有放气阀门5，在地面风管旁设置仪表盘4；

另外，从图中可以看到，软管6呈蛇形盘绕设置。所述软管6一端连接立管3，另一端连接一个水龙头7后与钻机相连。在钻机与孔的井口位置设置井口装置8，用于固定钻机以及调整钻机钻进姿势。在孔内侧开口设置一条回风管9，回风管9连接一个用于降低孔内尘埃的除尘器10。

看图2所示的灌浆装置，该灌浆装置的包括至少一台压力灌浆泵11，该压力灌浆泵11连接灌浆管12，灌浆管12与换热器PE管14一起下入孔底。灌浆管12在孔内靠近换热器PE管14纵向平行布置。换热器PE管14采用双U型管交叉结构沉入孔底。即两根U型管互相在底部交叉形成笼状结构沉入孔底，而灌浆管12则平行布置与其旁侧。从图2中孔口上方的小示意图可以看到，热器PE管14在孔中环向均匀布置，在孔侧面开口设置循环液进口和循环液出口，以进行孔底的热交换循环。

本实用新型实施时，按照如下步骤进行施工：

1、利用专用潜孔锤钻机进行安装施工（如图1），钻进至硬质岩层恒温层（一般30~100米，孔径Φ150~Φ220）；

2、将换热器PE管14（双U型）一同与灌浆管12置入已施工完的孔底，然后用压力灌浆泵11顺从灌浆管12灌入水泥砂浆（水灰比为1：3），浆液回填料13回填至井口，以确保换热器为系统提供冷热源，实现与末端的冷热交换。

当然，以上只是本实用新型的具体应用范例，本实用新型还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求的保护范围之内。