一种防坍塌双向肋翼喷射注浆钻头及其使用方法_2

文档序号:9322465阅读:来源:国知局
向肋翼喷射注浆钻头离开需要注浆加固和钻孔修复的孔段,并解除孔口处密封装置的密闭;向钻孔内注入清水,直到孔口密封装置和外平钻杆之间溢出清水,且钻头在钻孔内回转自如后,钻机停止转动,并在孔口处卸开所述外平钻杆;
[0025]步骤5:卸掉孔口密封装置,将外平钻杆再次连接,通过注浆栗向钻孔内压入清水,当孔口返出清水后,开动钻机慢慢回转并上拉外平钻杆,使双向肋翼喷射注浆钻头上端的肋翼向钻孔外方向切削清除钻孔内凝固的速凝浆液,并逐根卸除外平钻杆,直到把双向肋翼喷射注浆钻头提出钻孔,操作步骤结束。
[0026]在孔口密封装置和钻杆溢出速凝浆液之后再封闭密封装置,可以确保钻孔内的稀水泥浆全部排出钻孔,使速凝浆液充满整个钻孔,并继续进行静压注浆,确保整个钻孔全段的注浆效果。
[0027]步骤3中关闭密封装置后继续注浆达到设定注浆压力,可以保持钻孔内形成静压,在静压状态下对孔壁进行旋喷,一方面对孔壁形成渗透注浆,有利于恢复其稳定性,另一方面使钻头回转搅拌相对顺畅,有力的保证了对孔壁的修复效果。修复环节完成,并解除密闭后,孔内呈开放而不是密闭状态,这时再通过注浆栗改注清水,清水可以从喷射口喷出,一方面可以达到清洗注浆管路、外平钻杆、钻头内眼和喷射口的作用,另一方面可以清洗钻头体以上钻杆周围的孔内空间,防止钻头和钻杆被浆液固结住。
[0028]其中,步骤2中,所述稀水泥浆的密度控制在1.2-1.4g/cm3;注浆栗栗量不超过100L/min ;坑道钻机带动外平钻杆回转的转速不超过150r/min ;孔口密封装置与外平钻杆密闭后,要求在钻孔内注浆压力为1.5MPa时无泄漏;所述速凝浆液的初凝时间控制在20-25min ;所述注浆栗的注浆压力的极限值为1.5MPa ;注入速凝浆液的栗量不得超过40L/min ;向钻孔内注入的所述速凝浆液的体积控制在钻孔内容积的1.5-2.0倍之间。
[0029]稀水泥浆的密度控制在这个区间,一方面不会像清水一样浸泡破坏孔壁,另一方面不会因为密度浆液稠堵塞孔壁围岩空隙,影响到后期速凝浆液的渗透扩散效果。
[0030]钻孔内浆液升压达到1.5MPa为密闭后的抗泄漏压力,可以保证注浆压力达到1.0MPa时密闭处不泄露,并具备一定的安全储备。
[0031]初凝时间控制在20-25min,该时间是保证从注浆到从钻孔内撤出钻头的安全时间。
[0032]向钻孔内注入的所述速凝浆液的体积控制在钻孔内容积的1.5-2.0倍之间,浆液控制在这个范围,一方面可满足固结孔壁使之稳定,固结后的钻孔不坍塌不掉快的要求;另一方面,注入量大于扩散量,会导致孔内迅速升压,超过密闭装置的最高密闭压力值,造成泄露,为旋喷注浆固结安全和效果不利。
[0033]步骤3中,所述注浆压力的设定值为1.0-1.2MPa ;坑道钻机带动外平钻杆回转的转速不超过150r/min ;外平钻杆上下串动速度不超过10m/min。
[0034]注浆栗的注浆压力控制在1.0-1.2MPa,既能满足注浆浆液在孔壁松散破碎围岩空隙内的渗透,又不会因为注浆压力高于松散破碎围岩的极限强度,而对松散破碎围岩的稳定性产生破坏。
[0035]步骤4中,所述复达到的设定时间,为速凝浆液达到速凝前3分钟;注入清水的栗量不低于100L/min ;当清水从孔口处流出,且钻头在钻孔内回转自如时,钻机停止转动。
[0036]在速凝浆液还没初凝前一直修复,保证了充分的修复时间,可对孔壁进行充分修复。
[0037]本发明的有益效果为:
[0038]本发明可以实现直接用防坍塌双向肋翼喷射注浆钻头在不良地层内钻进,遇到出现孔壁缩径,坍塌掉块时孔内事故时,无需提出钻具,直接通过防坍塌双向肋翼喷射注浆钻头的回转,上下串动、切削、挤压和喷射注浆等工序的连续作业,实现不提钻一次性对失稳孔壁围岩注浆加固,并同时修整钻孔,做到了钻进和注浆的同步进行。使用速凝浆液代替水泥浆,大大缩短注浆后的候凝时间;注浆结束后还能利用钻头上端的反向翼片的切削扩充作用,通过回转和拉力,安全顺利把钻具提出钻孔,并对上部钻孔进行修整。
[0039]使用速凝浆液代替水泥浆,大大缩短注浆后的候凝时间;注浆结束后还能利用钻头上端的反向翼片的切削扩充作用,通过回转和拉力,安全顺利把钻具提出钻孔,并对上部钻孔进行修整。
【附图说明】
[0040]图1为A型防塌双向肋翼喷射注浆钻头及其辅助装置安装结构示意图;
[0041]图2为A型防塌双向肋翼喷射注浆钻头工作原理示意图;
[0042]图3为注浆后向钻孔外方向钻进清除钻孔内已固结浆液工作原理图。
[0043]图4为孔口密封装置结构图;
[0044]图5为孔口密封装置装配结构图;
[0045]图6为防塌双向肋翼喷射注浆钻头结构图;
[0046]图7为A型防塌双向肋翼喷射注浆钻头B向视图;
[0047]图8为A型防塌双向肋翼喷射注浆钻头A向视图;
[0048]图9为单向阀结构图;
[0049]图10为肋翼结构示意图;
[0050]图11为B型防塌双向肋翼喷射注浆钻头及其辅助装置安装结构示意图;
[0051]其中:1孔口密封装置,2孔口管,3钻孔,4外平钻杆,5单向阀,6防塌双向肋翼喷射注浆钻头,7孔壁,8岩壁,9紧固螺栓,10拖套,11棉盘根线,12压件,13内丝扣螺眼,14肋翼,15钻头体,16内通眼,17喷射孔,18孔壁缩径坍塌掉块,19正向翼片,20反向翼片,21侧向翼片,22坑道钻机,23高压管路,24注浆栗。
【具体实施方式】
[0052]下面通过具体实施例进一步对本发明进行阐述,应该说明的是,下面的阐述仅是为了解释本发明,并不对本
【发明内容】
有所限制。
[0053]实施例:
[0054]山东菏泽境内某煤矿属于水文地质条件极复杂矿井。该矿总回风上山巷道顶板出现集中和散状涌水,涌水面积大,总涌水量25m3/h左右,涌水水源为细砂岩(M5),治理区域含水层正常水压3.5MPa。在施工对M5注浆堵水钻孔时,因浅部围岩松散破碎,钻孔孔壁坍塌严重,钻探事故频发;利用常规方法通过孔口管全孔注浆加固的办法难以奏效;注浆浆液使用水泥浆,水泥浆固结时间按照设计需72小时,候凝时间长,有时在注浆加固后的钻孔内复钻仍然出现坍塌掉块现象。严重影响了工程进度。后研究应用了不提钻防坍塌双向肋翼喷射注浆钻头,实现了一次性注浆封固成功。大大减少了事故率和封闭时间,效果显著。
[0055]防塌双向肋翼喷射注浆钻头6,其结构主要由与单向阀5配合连接的内丝扣螺眼13,肋翼14,钻头体15,内通眼16和喷射孔17等组成。
[0056]钻头体的侧面沿钻头纵向设有肋翼,肋翼包括设于钻头前端的正向翼片19、设于钻头后端的反向翼片20、和连接正向翼片19和反向翼片20的侧向翼片21,正向翼片19和反向翼片20与侧向翼片21的夹角均为钝角。
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