专利名称：一种钻孔防突水装置及采用该装置的钻孔机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种在井下钻孔突水期间用于封挡突水的钻孔防突水装置及采用该装置的钻孔机，属于矿山、井下施工领域。
背景技术：
在矿山、井下施工过程中，经常会出现矿井水害，即在矿山开发过程中，不同形式、 不同水源的水通过某种途径进入矿井，由于矿山的开采活动，在某种程度上破坏了含水层、 有些施工区域由于富含地下水，并且静水位较高，水压较大，在井下钻地质钻孔或注浆钻孔 时，经常便会发生突水现象，由于突水期间，一般水量较大，若来不及控制突水，就会造成淹 井事故，不但会造成较大经济损失，而且还会危及井下人员生命，导致生产事故。由于矿山、井下施工的特点，一旦发生水害事故，矿井生产将受到影响，损失巨大， 同时还增加了排水费用，增加了人力排水的成本，为了防止水害事故的发生，保证矿井建设 和生产的安全，在对无法确保没有水害威胁地区，一般都是采取探放水措施，即在掘进工作 面时边探边掘，只有在探水后消除了水害威胁再向前掘进。但由于地下水进入井内情况复杂，在钻机掘进时，经常会由于进入井眼的地层水 较多，岩粉吸水太多而导致容易粘糊成块，并附着在井壁和钻具上形成泥环，造成卡钻、钻 具泥包、循环管路被堵等现象，传统的钻孔装置，不能够很好的防止这些现象，从而给工程 施工带来了很多麻烦。因此，需要一种能在突水期间有效的限制突水的涌出的钻孔防突水装置，来解决 大规模的突水而给工程带来的问题。
实用新型内容本实用新型提供了一种能在突水期间有效的限制突水的涌出的钻孔防突水装置， 同时，本实用新型也公开了一种采用上述钻孔防突水装置的钻孔机。本实用新型的技术方案是通过下述方式来实现的一种钻孔防突水装置，由套管和与焊接在套管一端、并与套管连成一体的压紧装 置构成，钻机钻杆从套管中穿过，所述的压紧装置，包括有与套管连为一体的盘根室，填充 在盘根室内部、起压紧密封作用的盘根和一端焊接有法兰底座、一端深入到盘根室中并与 盘根接触的盘根压盖，其中，所述的盘根室上焊接有法兰，法兰上开有孔，盘根压盖的法兰 底座的法兰上也开有与其对应的孔，盘根压紧螺栓从孔中通过，将盘根压盖与盘根室连接 固定。本实用新型钻孔防突水装置，在使用时，通过法兰底座与高压闸阀连接并固定，钻 机钻杆通过压紧装置并进入套管，通过间阀进入到孔口管，最终进入钻井作业区。在钻孔发 生突水时，拧紧盘根压紧螺栓，压紧盘根压盖，此时，盘根产生径向变形，从而将突水密封， 由于盘根具有很好的密封性以及很好的防压性，因此，能够很好的达到防突水的效果，此 夕卜，该装置，在钻机正常钻进期间，钻杆不与压紧装置接触，因此不影响正常钻井施工。[0010]作为本实用新型的一种改进，在所述的套管下面还焊接有一个或多个阀门来充当 排粉泄压阀。 套管上设置了该阀门后，在发生突水时，拧开阀门，水从阀门中流出，能够起到排 粉、泄压的作用，防止了岩粉吸水太多而导致容易粘糊成块，并附着在井壁和钻具上形成泥 环，造成卡钻、钻具泥包、循环管路被堵等现象，由于排水后，对压紧装置的压力较小，进而 能够方便迅速压紧盘根压盖，在盘根压盖压紧后，关闭阀门，即可以进行下一步的工作。作为本实用新型的一种改进，在所述的套管一端还固定有带法兰的底座。作为本实用新型的一种优选，所述的盘根分层缠绕在钻杆上，缠绕的轴向长度为 盘根室长度的三分之二，径向直径充满盘根室。此外，本实用新型同时还公开了一种采用上述钻孔防突水装置的钻孔机，其技术 方案为一种采用上述钻孔防突水装置的钻孔机，包括钻杆、钻头、钻机冲击器和孔口管， 其中孔口管延伸进入到工作区中间，其一端连接有钻孔冲击器，一端连接有高压闸阀，并 且，所述防突水装置一端通过法兰底座与高压间阀连接。作为优选，所述的孔口管内径应比钻头直径大5-10mm。采用这种设计后，该钻孔机够在钻机钻进过程中发生突水时，借助于孔口管和高 压闸阀，能够调节突水量，并进而迅速可靠地封闭突水，从而能够有效预防淹井事故，确保 企业财产和井下作业人员安全。此外，在及时封闭突水后，可以直接利用该钻井机与注浆机 相连接，直接进行注浆治水。经过生产中多次试用，本实用新型在发生突水时，可迅速可靠地封闭突水，从而能 够有效预防淹井事故，确保企业财产和井下作业人员安全，有效的结局了井下钻孔钻进过 程中的突水问题，取得很好的成果，该技术方案值得摊广。
图1为本实用新型钻孔防突水装置的实施例的示意图；图2为本实用新型钻孔机的实施例的示意具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步详细的描述如图1所示，为本实用新型钻孔防突水装置的实施例的示意图，该钻孔防突水装 置，包括套管2及焊接在套管一端的法兰底座4、压紧装置、阀门3，其中，阀门3焊接在套管 2下端，并且阀门3的数目可以一个或者多个。压紧装置，包括盘根室5、盘根6和盘根压盖7，其中，盘根室5与前端套管焊接在 一起，盘根压盖7，通过盘根压紧螺栓1与盘根6连接固定，盘根6包含在盘根室5中，并缠 绕着钻杆，盘根压盖7 —端焊接有法兰底座、一端深入到盘根室中并与盘根6接触，盘根室5 上焊接有法兰，法兰上开有孔，盘根压盖7的法兰底座的法兰上也开有与其对应的孔，盘根 压紧螺栓1从孔中通过，将盘根压盖7与盘根室5连接固定。其中，盘根压盖7的直径略小于盘根室的直径，并能够在自由伸出盘根室5，并能 够在突水时压紧盘根6。[0025]在实施例中，套管2选择无缝钢管，其长度比钻具总长度大50mm，内径比钻具最大外径大5-10mm，壁厚用4. 5_6mm。在钻进过程中发生突水时，停止钻进，拧紧盘根压盖螺栓1，压紧盘根压盖7，盘根 压盖7进而压紧盘根6，使盘根6产生径向变形，进而将突水密封，达到了防止突水的目的。作为本实用新型的一种改进实施例，在所述的套管下面还焊接有一个或多个阀 门。在该实施例中采用了 3个高压球阀，利用它用来排出钻孔时的岩粉和工作水，套 管上设置了该阀门后，在发生突水时，拧开阀门，水从阀门中流出，能够起到排粉、泄压的 作用，防止了岩粉吸水太多而导致容易粘糊成块，并附着在井壁和钻具上形成泥环，造成卡 钻、钻具泥包、循环管路被堵等现象，由于排水后，对压紧装置的压力较小，进而能够方便迅 速压紧盘根压盖，在盘根压盖压紧后，关闭阀门，即可以进行下一步的工作。作为本实用新型的另一种改进实施例，在所述的套管一端还固定有带法兰的底 座。采用法兰底座来进行固定，能够更好的提高该实用新型钻井防突水装置的密封性 及抗压性。作为本实用新型的一种优选实施例，所述的盘根分层缠绕在钻杆上，缠绕的轴向 长度为盘根室长度的三分之二，径向直径充满盘根室。盘根缠绕方向与钻进时钻杆的旋转方向相反为宜，盘根缠绕时不宜过紧，将盘根 压盖装入盘根室上，调节连接螺栓使盘根压盖稍有预紧力，避免盘根对钻杆产生过大的初 始阻力。由于必须考虑到，在正常使用时，盘根不影响正常施工，在发生突水时，又能产生 较好的封水效果，因此，盘根的缠绕必须按照一定的比例来缠绕，在采用上述方案后，能够 很好的产生密封效果，同时又在正常使用时，不影响正常的施工。图2所示，为本实用新型钻孔机的实施例的示意图，如图所示，该实用新型钻孔 机，包括钻杆9、钻头13、钻机冲击器11和孔口管8，其中孔口管8延伸进入到工作区中间， 其一端连接有钻机冲击器11，一端连接有高压间阀12，并且，所述防突水装置一端通过法 兰底座4与高压闸阀12连接。钻杆9通过其套管2、并经由高压闸阀12、孔口管8进入工作区域，防突水装置、高 压闸阀12和孔口管8构成，高压闸阀12处于防突水装置和孔口管8中间，并通过法兰连接 固定；孔口管8延伸进入到工作区中间，其一端连接有钻孔冲击器11。高压闸阀12通过法兰底座4与孔口管8相连，孔口管8采用无缝钢管，通过注浆 方法预埋工作面围岩中。作为一种优选实施例，孔口管8内径比钻头13直径约大5-10mm。在该实用新型钻井机使用时，首先，先将高压闸阀安装在预埋在工作面上的孔口 管8上，并且所有法兰底座联接均应加高垫，接着，将2节钻杆9及钻杆前端钻头13连接好， 然后将钻杆9从套管2 —侧插入，使钻具完全装入套管2后，再将套管2通过法兰底座4安 装在高压闸阀12上面，打开高压闸阀12，将钻杆9与钻井冲击器11、钻头13连接好即可进 行钻孔作业。[0040]在发生突水时，拧开阀门3，地下水从阀门3中流出，拧紧盘根压紧螺栓1，压紧盘 根压盖7，此时，盘根6产生径向变形，从而将突水密封住。在突水密封住以后，启动钻机，将钻杆头完全退入到套管2内，关闭高压闸阀12， 拆下套管2及其后部部件和钻具，即可进行下一步注浆治水作业或其它方面施工作业，进 而防止了矿井下突水事故发生。需要注意的是，尽管参照本实用新型的多个解释性实施方式对本实用新型作了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和 实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外， 对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
权利要求一种钻孔防突水装置，由套管和与焊接在套管一端、并与套管连成一体的压紧装置构成，钻机钻杆从套管中穿过，其特征在于，所述的压紧装置，包括有与套管连为一体的盘根室，填充在盘根室内部、起压紧密封作用的盘根和一端焊接有法兰底座、一端深入到盘根室中并与盘根接触的盘根压盖，其中，所述的盘根室上焊接有法兰，法兰上开有孔，盘根压盖的法兰底座的法兰上也开有与其对应的孔，盘根压紧螺栓从孔中通过，将盘根压盖与盘根室连接固定。
2.如权利要求1所述的钻孔防突水装置，其特征在于，在所述的套管下面还焊接有一 个或多个阀门。
3.如权利要求1所述的钻孔防突水装置，其特征在于，在所述的套管一端还固定有带 法兰的底座。
4.如权利要求1所述的钻孔防突水装置，其特征在于，所述的盘根分层缠绕在钻杆上， 缠绕的轴向长度为盘根室长度的三分之二，径向直径充满盘根室。
5.一种采用权利要求1 4中任一项所述的钻孔防突水装置的钻孔机，包括钻杆、钻 头、钻机冲击器、高压闸阀和孔口管，其中，孔口管延伸进入到工作区中间，其一端连接有钻 孔冲击器，一端连接有高压间阀，其特征在于，所述防突水装置一端通过法兰底座与高压闸 阀连接。
6.如权利要求5所述的钻孔防突水装置的钻孔机，其特征在于，所述的孔口管内径比 钻头直径大5-10mm。
专利摘要本实用新型涉及到一种钻孔防突水装置，由套管和与焊接在套管一端、并与套管连成一体的压紧装置构成，钻机钻杆从套管中穿过，所述的压紧装置，包括有与套管连为一体的盘根室，填充在盘根室内部、起压紧密封作用的盘根和一端焊接有法兰底座、一端深入到盘根室中并与盘根接触的盘根压盖，其中，所述的盘根室上焊接有法兰，法兰上开有孔，盘根压盖的法兰底座的法兰上也开有与其对应的孔，盘根压紧螺栓从孔中通过，将盘根压盖与盘根室连接固定，本实用新型在发生突水时，可迅速可靠地封闭突水，从而能够有效预防淹井事故，本实用新型同时还涉及了一种采用所述钻孔防突水装置的钻孔机。
文档编号E21B33/10GK201554418SQ20092022254
公开日2010年8月18日 申请日期2009年9月24日 优先权日2009年9月24日
发明者崔庆凯, 李建奇, 纪灵波 申请人:中冶集团华冶资源开发有限责任公司