[发明专利]承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置

说明书

本发明公开承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，包括第一管道、第二管道、储浆罐、可调自动泄压阀和储渣槽；所述第一管道的入口与孔口管导通，所述第一管道的出口与所述第二管道的侧向入口导通；所述第二道管一端连接阀门，另一端连接朝向下方的90°弯头；所述第二管道的弯头出口深入储浆罐腔内，与所述储浆罐的入口导通，所述可调自动泄压阀安装在所述储浆罐顶部的泥浆出口处；所述储渣槽通过阀门密封安装在储浆罐底部排渣处。本发明承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置应用于在承压水地层中进行钻孔施工过程中，泥浆与地层的水土压力平衡可减缓或避免钻孔施工对原有地层的扰动影响，减少水土流失，保证钻进正常推进。

技术领域

本发明涉及承压水地层钻孔施工技术领域的设备，特别涉及承压水地层钻孔施工泥浆循环系统中保压条件下固液分离装置。

背景技术

在市政隧道、深基坑以及地铁建设施工中，钻孔施工的部分工作面位于地下水位以下或开孔位置位于承压水地层中，未采取措施施工时，多出现涌水、涌砂等事故，造成地层水土流失严重，甚至地面塌陷，损害周围结构物。因此，在承压水地层中进行水平钻孔施工过程中，泥浆与地层的水土压力平衡可减缓或避免钻孔施工对原有地层的扰动影响，减少水土流失。如在地勘或煤矿垂直钻孔过程中，泥浆比重产生的水土压力平衡可避免塌孔等事故发生。

现今常用的解决方法是采用孔口管、阀门及压紧装置进行密封钻进(如图1所示)。在该钻孔装置下施工，存有以下弊端：1)孔内泥浆压力不稳定，难以形成泥浆与地层的水土压力平衡；2)钻孔排渣只能依靠孔口管旁通阀的开启，易造成涌水、涌砂。因此，在稳定泥浆压力下孔内排渣是重点，如何在泥浆保压下能有效排渣成为承压水地层钻孔施工的关键。

发明内容

有鉴于此，本发明在于提供一种既不造成水土流失又不影响钻孔在泥浆保护的情况下正常推进的固液分离装置。

本发明是通过如下技术方案实现的：

承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，包括第一管道、第二管道、储浆罐和可调自动泄压阀；所述第一管道的入口与孔口管导通，所述第一管道的出口与所述第二管道的入口导通；所述第二管道的出口与所述储浆罐的入口导通，所述可调自动泄压阀安装在所述储浆罐顶部的泥浆出口处。

上述承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，所述第二管道的管孔横截面积大于所述第一管道的管孔横截面积,所述储浆罐的横截面积大于所述第二管道的管孔横截面积。所述第一管道的管孔横截面积、所述储浆罐的横截面积以及所述第二管道的管孔横截面积三者之间的大小比例，其确定原则是保证流体降速后能够将泥浆中的钻屑等固体与泥浆充分分离。本领域普通技术在获知本发明技术方案的基础上，不需要花费任何创造性劳动就可以具体确定，因此在本发明中不再根据具体施工情况详细进行一一赘述。但是，根据通过改变流速实现固液分离的经验，所述第二管道的管孔横截面积与所述第一管道的管孔横截面积之比最小为2:1；所述储浆罐的横截面积与所述第二管道的管孔横截面积之比最小为9:1。

上述承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，所述储浆罐的底部设置有出渣口，所述出渣口处安装有出渣阀门。

上述承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，所述出渣阀门的下方安装有储渣槽，所述储渣槽的入口与所述出渣阀门的出口连通。

上述承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，所述储浆罐的顶部安装有泥浆流出管，所述泥浆流出管的旁侧导管上安装有排气阀及压力表。

上述承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，所述泥浆流出管的出口与所述可调自动泄压阀的入口导通，所述可调自动泄压阀的出口与泥浆池导通。

上述承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，所述第二管道包括固定连接并相互导通的直管段和弯管段，所述直管段的一端穿过所述储浆罐中部的罐壁并深入到所述储浆罐内，所述弯管段位于所述储浆罐内，所述弯管段的出口朝向所述储浆罐的底部。