一种气动跟管钻进防喷防尘渣水分离装置的制作方法

本发明涉及环境污染状况调查技术领域，特别是一种气动跟管钻进防喷防尘渣水分离装置。

背景技术：

目前，在进行污染状况调查地下水采样调查过程中，需要进行地下水监测井建井，在砂卵石或坚硬基岩地层，通常会使用气动跟管钻井设备如潜孔锤钻机进行钻井施工；在钻井施工过程中，地下有污染的岩屑、岩粉和地下水会沿钻机的钻杆与套管的间隙喷出，在钻进至含水层前，喷出多为岩屑、粉尘；在钻进至含水层后，喷出为地下岩屑和地下水，以上情况会对周边环境造成二次污染、同时对周边人员健康造成损害，在现场还需要快速将排出的岩屑和地下水进行分离，进行分类处置。

技术实现要素：

为了克服背景技术中地下钻井装置存在的不足，本发明提供一种气动跟管钻进防喷防尘渣水分离装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种气动跟管钻进防喷防尘渣水分离装置，包括防喷装置和分离装置；

所述防喷装置包括，防喷套管、阻隔胶垫和防喷压块，所述防喷套管内壁设有环状的承台，防喷套管在承台下方的侧壁上设有旁通排渣管，所述防喷套管的外壁上对称铰接有两个用于连接固定防喷压块的螺杆螺母组件；

方形的防喷压块上开设有钻杆孔、底面设有压环，在防喷压块两侧对称设有两个用于螺杆螺母组件进行连接的u形开口；

管状的阻隔胶垫设于防喷套管内的承台上，所述防喷压块底面的压环从上方套入防喷套管内并压紧阻隔胶垫，防喷套管外壁上的两个螺杆螺母组件分别连接在防喷压块的两个u形开口内；

所述分离装置包括，物料管、收集罐和除尘滤袋，所述收集罐顶端的罐口与物料管底部连通，所述物料管内设有滤水隔板，所述滤水隔板的下沿与收集罐的右侧罐口边缘齐平；物料管位于滤水隔板右侧的出料端上设有阀门，所述除尘滤袋设于收集罐内，除尘滤袋的袋口与收集罐罐口相套接，所述岩屑收集罐的侧壁上设有排渣门；

所述防喷装置的旁通排渣管与分离装置的物料管进料端通过设有的柔性管道相连接。

进一步，所述柔性管道与旁通排渣管和物料管通过卡箍连接件连接，卡箍连接件可快速可靠进行管道连接。

进一步，所述阻隔胶垫为弹性橡胶材料制成，其内壁设置有用于加强密封的环形凸台，弹性橡胶材料的阻隔胶垫可在防喷压块的压环压力下适当变形，封闭钻机的钻杆四周与防喷套管之间的空隙，环形凸台加强阻塞封闭效果，同时在钻机工作时，与钻杆之间不会产生较大的摩擦力。

进一步，所述u形开口的宽度大于螺杆螺母组件的螺杆直径且小于螺母的最小的外周宽度，实现稳定的连接强度、并便于装置的快速拆装。

进一步，所述阻隔胶垫的外径小于防喷套管、内径大于或等于其匹配钻机的钻杆外径，便于阻隔胶垫安装在防喷套管，且有效阻塞封闭钻机的钻杆与四周与防喷套管之间的空隙，同时在钻机工作时不会产生较大的摩擦力，不对钻孔施工产生影响。

进一步，所述滤水隔板设有竖直方向排布的条形孔，条形孔为竖直方向排布利于地下水通过，并且不易堵塞，过滤效果好。

进一步，所述滤水隔板上部向收集罐罐口方向倾斜设置，使岩屑因重力落入收集罐，不会在滤水隔板上附着堆积，不易发生堵塞。

进一步，所述除尘滤袋的底部设有拉链式封口，便于对除尘滤袋内收集的粉尘取出处理。

进一步，所述收集罐设有观察窗和罐排气孔，可随时观察收集罐内部容量的剩余，便于及时处置岩屑，也可直接观察是否钻进至含水层，罐排气孔用于罐内排气。

进一步，所述收集罐的罐口内设有用于连接除尘滤袋的环形连接凹槽，可将除尘滤袋与收集罐的罐口牢固连接。

实施过程：进行地下水监测井打井施工，先固定气动跟管钻井设备的钻杆套管，将防喷套管与钻杆套管连接，一般采用法兰连接或套管连接方式，将气动跟管钻井设备的钻杆依此穿过阻隔胶垫和防喷压块的钻杆孔后穿入防喷套管内，管状的阻隔胶垫放置于防喷套管内的承台上，防喷压块的压环从上方套入防喷套管并压紧阻隔胶垫，防喷套管外壁上的两个螺杆螺母组件分别连接在防喷压块的两个u形开口内，拧紧螺杆螺母组件的螺母，阻隔胶垫在防喷压块的压环压力下适当轻微变形，封闭钻机的钻杆四周与防喷套管之间的空隙。

通过柔性管道连接防喷装置的旁通排渣管与分离装置的物料管，先关闭物料管出料端上的阀门。

启动钻机钻杆向下钻进，在钻进含水层前，地下岩屑和灰尘会沿防喷套管侧壁上设有的旁通排渣管进入分离装置，由于物料管的出料端上阀门处于关闭状态，岩屑和灰尘经滤水隔板阻挡后进入收集罐内的除尘滤袋存储。

通过观察窗观察钻进至含水层后，在更换钻杆间隙，可打开排渣门取出除尘滤袋，将收集物集中处理；在进入含水层钻进过程后，打开物料管出料端的阀门，地下岩屑和地下水沿防喷套管侧壁上设有旁通排渣管进入分离装置，地下水通过滤水隔板排出，岩屑被滤水隔板阻挡后落入收集罐集中收集。通过收集罐设有观察窗，可随时观察岩屑收集罐内部的剩余容量，便于及时进对收集的岩屑进行处置。

本发明的有益效果是，防喷装置用于防止地下岩屑和地下水会沿气动跟管钻机的钻杆与套管的间隙喷出，分离装置对含水层以上钻井施工排出灰尘进行收集，对含水层施工中的岩屑与地下水快速分离。防喷装置采用防喷压块的压环从上方套入防喷套管并压紧阻隔胶垫，阻隔胶垫在防喷压块的压环压力下适当轻微变形，封闭钻机的钻杆四周与防喷套管之间的空隙，有效防止灰尘、地下岩屑和地下水会沿钻机的钻杆四周垂直喷出。

分离装置通过阀门进行切换为除尘和渣水分离两种工作模式，除尘滤袋用于过滤含水层以上施工时产生的粉尘，可有效消除了含污染物的粉尘污染，采用了收集罐连通物料管，物料管内设有滤水隔板，滤水隔板的下沿与收集罐的右侧罐口边缘齐平的设计；可对含水层钻井施工排出的岩屑与地下水快速分离。

通过物料管的出料端的阀门开闭，分离装置可切换两种运行模式，关闭阀门，分离装置可在含水层以上钻进施工时进行粉尘收集，在含水层钻进施工时开启阀门，分离装置则对排出的岩屑与地下水进行快速分离状态。

防喷装置内的阻隔胶垫的内壁设置有环形凸台，该结构可保持较好的阻塞封闭效果，同时减小了钻进时与钻杆之间的摩擦。

滤水隔板设有竖直方向排布的条形孔，条形孔为竖直方向排布利于地下水通过，并且不易堵塞，过滤效果好。

滤水隔板设置为其上部向收集罐罐口方向倾斜，使岩屑因重力落入收集罐，不会在滤水隔板上附着堆积，不易发生堵塞。

本装置在用于污染地块施工，可有效避免沿钻机钻杆四周污染粉尘喷出造空气污染和人员的吸入危害；在地热井地块施工时，可避免发生喷出的高温地下水可能对地面人员造成伤害危险，分离装置可在钻进过程中快速的渣水分离，对污染物固体进行集中处理。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是本发明防喷装置结构示意图；

图3是本发明实施示意图；

图4是本发明的分离装置滤水隔板倾斜设置示意图。

图中零部件及编号：

1-防喷装置；2-分离装置；3-柔性管道；101-防喷套管；102-阻隔胶垫；103-防喷压块；111-承台；112-旁通排渣管；113-螺杆螺母组件；131-钻杆孔；132-压环；133-u形开口；201-物料管；202-收集罐；203-除尘滤袋；211-滤水隔板；222-阀门；221-排渣门；152-环形凸台；213-条形孔；233-观察窗；244-环形连接凹槽；255-罐排气孔；300-钻杆套管；400-钻杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1～4所示，一种气动跟管钻进防喷防尘渣水分离装置，包括防喷装置1和分离装置2；

所述防喷装置1包括，防喷套管101、阻隔胶垫102和防喷压块103，所述防喷套管101内壁设有环状的承台111，防喷套管101在承台111下方的侧壁上设有旁通排渣管112，所述防喷套管101的外壁上对称铰接有两个螺杆螺母组件113；

方形的防喷压块103上开设有钻杆孔131、底面设有压环132，在防喷压块103两侧对称设有两个用于螺杆螺母组件113进行连接的u形开口133；

管状的阻隔胶垫102设于防喷套管101内的承台111上，所述防喷压块103底面的压环132从上方套入防喷套管101内并压紧阻隔胶垫102，防喷套管101外壁上的两个螺杆螺母组件113分别连接在防喷压块103的两个u形开口133内；

所述分离装置2包括，物料管201、收集罐202和除尘滤袋203，所述收集罐202顶端的罐口与物料管201底部连通，所述物料管201内设有滤水隔板211，所述滤水隔板211的下沿与收集罐202的右侧罐口边缘齐平；物料管201位于滤水隔板211右侧的出料端上设有阀门222，所述除尘滤袋203设于收集罐202内，除尘滤袋203的袋口与收集罐202罐口相套接，所述收集罐202的侧壁上设有排渣门221；

所述防喷装置1的旁通排渣管112与分离装置2的物料管201进料端通过设有的柔性管道3相连接。

所述柔性管道3与旁通排渣管112和物料管201通过卡箍连接件连接，卡箍连接件可快速可靠进行管道连接。

所述阻隔胶垫102为弹性橡胶材料制成，其内壁设置有用于加强密封的环形凸台152，弹性橡胶材料的阻隔胶垫102可在防喷压块103的压环132压力下适当变形，封闭钻机的钻杆四周与防喷套管101之间的空隙，环形凸台152加强阻塞封闭效果，同时在钻机工作时，与钻杆之间不会产生较大的摩擦力。

所述u形开口133的宽度大于螺杆螺母组件113的螺杆直径且小于螺母的最小的外周宽度，实现稳定的连接强度、并便于装置的快速拆装。

所述阻隔胶垫102的外径小于防喷套管101、内径大于或等于其匹配钻机的钻杆外径，便于阻隔胶垫102安装在防喷套管101，且有效阻塞封闭钻机的钻杆与四周与防喷套管101之间的空隙，同时在钻机工作时不会产生较大的摩擦力，不对钻孔施工产生影响。

所述滤水隔板211设有竖直方向排布的条形孔213，条形孔为竖直方向排布利于地下水通过，并且不易堵塞，过滤效果好。

如图4所述，所述滤水隔板211上部向收集罐202罐口方向倾斜设置，使岩屑因重力落入收集罐202，不会在滤水隔板211上附着堆积，不易发生堵塞。

所述除尘滤袋203的底部设有拉链式封口，便于对除尘滤袋203内收集的粉尘取出处理。

所述收集罐202设有观察窗233和罐排气孔255，可随时观察收集罐202内部容量的剩余，便于及时处置岩屑，也可直接观察是否钻进至含水层，罐排气孔255用于罐内排气减压。

所述收集罐202的罐口内设有用于连接除尘滤袋203的环形连接凹槽244，可将除尘滤袋203与收集罐202的罐口牢固连接。

实施过程：如图3所示，进行地下水监测井打井施工，先固定气动跟管钻井设备的钻杆套管300，将防喷套管1与钻杆套管300连接，一般采用法兰连接或套管连接方式，将气动跟管钻井设备的钻杆400穿过阻隔胶垫102和防喷压块103的钻杆孔131后穿入防喷套管101内，管状的阻隔胶垫102放置于防喷套管101内的承台111上，防喷压块103的压环132从上方套入防喷套管101并压紧阻隔胶垫102，防喷套管101外壁上的两个螺杆螺母组件113分别连接在防喷压块103的两个u形开口133内，拧紧螺杆螺母组件113的螺母，阻隔胶垫102在防喷压块103的压环132压力下适当轻微变形，封闭钻机的钻杆400四周与防喷套管101之间的空隙。

通过柔性管道3连接防喷装置1的旁通排渣管112与分离装置2的物料管201，先关闭物料管201出料端上的阀门222。

启动钻机的钻杆400向下钻进，在钻进含水层前，地下岩屑和灰尘会沿防喷套管101侧壁上设有的旁通排渣管112进入分离装置2，由于物料管201的出料端上阀门222处于关闭状态，岩屑和灰尘经滤水隔板211阻挡后进入收集罐202内的除尘滤袋203存储。

通过观察窗233观察钻进至含水层后，在更换钻杆间隙，可打开排渣门221取出除尘滤袋203，将收集物集中处理；在进入含水层钻进过程后，打开物料管201出料端的阀门222，地下岩屑和地下水沿防喷套管101侧壁上设有旁通排渣管112进入分离装置2后，地下水通过滤水隔板211后经物料管201出料端排出，岩屑被滤水隔板211阻挡后落入收集罐202的除尘滤袋203中收集。除尘滤袋203可透气和透水，钻进过程产生的压力空气通过罐排气孔255排出；通过收集罐202设有观察窗233，可随时观察收集罐202内部的剩余容量，便于及时进对除尘滤袋203收集的岩屑进行处置。

分离装置2通过阀门222进行切换为除尘和渣水分离两种工作模式，除尘滤袋203用于过滤含水层以上施工时产生的粉尘，可有效消除污染地层的含污染物的粉尘污染，采用了收集罐202连通物料管201，物料管201内设有滤水隔板211，滤水隔板211的下沿与收集罐202的右侧罐口边缘齐平的设计，可对含水层钻井施工排出的岩屑与地下水快速分离。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。