一种地下结构施工用裂隙水引流导出装置及方法与流程

本发明涉及地下结构裂隙水抽排领域，具体是一种地下结构施工用裂隙水引流导出装置及方法。

背景技术：

1、矿山、隧道、地下工程中经常会遇到裂隙发育围岩、软弱围岩及渗水围岩，围岩内含有明显软弱夹层、泥化夹层、各类结构面，以及各类复合结构。其中，含泥岩夹层软岩围岩有强膨胀性和风化性的特点，且在水和动压共同作用时，泥岩遇水后极易泥化，常伴随围岩渗水，潮湿质软，巷道易产生底鼓等现象。此类围岩采取底板锚固支护方式时，底板锚杆打设困难且难以形成有效的锚固力，同时，一般采取支护措施以后，渗水条件下仍旧会出现底鼓和巷道底板开裂，影响巷道使用和安全生产。

2、现有技术中公开了部分地下结构裂隙水抽排领域的发明专利，其中申请号为cn201310320119.2的发明专利，公开了一种顶板裂隙水导出装置和方法，包括伸入钻孔内部由多个无缝钢管经钢套袖连接的导水管、依次设在导水管外露端的托盘、垫圈、螺母、闸阀；导水管上间隔钻有若干呈十字形排列的倾斜导水孔，导水管外壁上间隔设有内含膨胀剂的阻水环，导水管尾端的外壁与钻孔的内壁之间设有封孔剂，导水管外露端通过闸阀连接有固定在顶板或巷帮上的引流管，引流管与闸阀连接段上设有u形管，引流管的出口端连接有储水箱。该技术方案通过连通器原理和密封流体吸力将顶板裂隙中的水导出，阻止软岩支护系统水化失效，同时通过设置的闸阀和u形管有效地控制出水量和防止外部空气进入钻孔，风化岩层，确保有裂隙水条件下软岩支护系统的可靠性、安全性和长久性。

3、现有技术中的地下结构施工用裂隙水引流导出装置及方法在运用的过程中仍存在一些不足之处，由于地下结构裂隙内部形势复杂，裂隙水引流管于地下结构裂隙内部处于完全状态，混入裂隙水中的杂质容易沉淀在曲折部位，进而容易对裂隙水引流管造成堵塞，需要二次施工，施工困难。

4、基于此，本发明设计了一种地下结构施工用裂隙水引流导出装置及方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决的问题，提供一种地下结构施工用裂隙水引流导出装置及方法。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种地下结构施工用裂隙水引流导出装置，包括多个首尾相连的裂隙水导出组件，位于尾端的裂隙水导出组件的裂隙水导出管的尾端封堵有导向凸头，所述裂隙水导出管的首端连通有外弹簧管，所述外弹簧管的另一端连通有对接管，裂隙水导出管上开设有多个裂隙水引流孔，多个裂隙水引流孔内卡接有杂质研磨组件，所述杂质研磨组件的裂隙水引流管内嵌入式连接有过滤孔疏通组件；

3、所述裂隙水导出管与对接管之间嵌入式连接有驱动组件，相邻两个驱动组件的驱动软管连接，所述驱动组件与过滤孔疏通组件连接。

4、作为本发明再进一步的方案：所述裂隙水引流管卡接在裂隙水引流孔内，所述裂隙水引流管的端口内卡接有研磨座，所述裂隙水引流管内对应研磨座的位置嵌入式连接有研磨锤，所述研磨锤上套接有第一补偿套，所述第一补偿套的外环面上开设有第一滑行槽，所述第一滑行槽内滑动连接有第一滑行座，所述第一滑行座连接在裂隙水引流管的内壁上，所述第一滑行座上连接有第一补偿弹簧，所述第一滑行座通过第一补偿弹簧与第一滑行槽内部弹性支撑连接，所述研磨锤的端面上开设有裂隙水过滤孔。

5、作为本发明再进一步的方案：所述过滤孔疏通组件包括过滤孔疏通座，所述过滤孔疏通座嵌入式连接在裂隙水引流管内，所述过滤孔疏通座上对应裂隙水过滤孔的位置连接有过滤孔疏通刺，所述过滤孔疏通座上套接有第二补偿套，所述第二补偿套的外环面上开设有第二滑行槽，所述第二滑行槽内滑动连接有第二滑行座，所述第二滑行座与裂隙水引流管的内壁连接，所述第二滑行座上连接有第二补偿弹簧，所述第二滑行座通过第二补偿弹簧与第二滑行槽的内部弹性支撑连接。

6、作为本发明再进一步的方案：所述驱动组件包括第一支撑套，所述第一支撑套通过第一支架连接在对接管内，所述第一支撑套的端部连接有内弹簧管，所述内弹簧管的另一端连接有第二支撑套，所述第二支撑套通过第二支架连接在裂隙水导出管内，所述驱动软管套接在第一支撑套、内弹簧管和第二支撑套内。

7、作为本发明再进一步的方案：所述驱动软管上连接有第一转接座，所述第一转接座的内侧转动连接有驱动轴，所述驱动轴的另一端转动连接有第二转接座，所述第二转接座上连接有螺纹轴，所述螺纹轴的螺纹面上螺纹连接有螺纹筒，所述螺纹筒通过第三支架连接在裂隙水引流管内，所述螺纹轴的另一端与过滤孔疏通座连接。

8、作为本发明再进一步的方案：所述裂隙水导出管的端部连接有螺纹套，所述螺纹套上套设有封堵板，所述螺纹筒上对应封堵板的位置螺纹连接有螺母，所述螺纹套的另一端设置有转化组件。

9、作为本发明再进一步的方案：所述转化组件包括转化罐，所述转化罐与螺纹套的另一端连接，所述转化罐内卡接有后支撑环，所述后支撑环的端面上开设有多个凹形槽，所述转化罐内对应多个后支撑环的位置嵌入式连接有驱动座，所述驱动座上对应多个凹形槽的位置开设有圆箍槽，所述圆箍槽内滚动连接有滚珠，所述滚珠滚动连接在凹形槽内，所述驱动座的圆周面上开设有第三滑行槽，所述第三滑行槽内滑动连接有第三滑行座，所述第三滑行座上连接有第三补偿弹簧，所述第三滑行座通过第三补偿弹簧与第三滑行槽的内部弹性支撑连接，所述第三滑行座连接在转化罐的内壁上，所述驱动座的另一端面连接有水轮叶片，所述水轮叶片的内侧卡接有传动轴，所述传动轴的另一端与驱动软管连接。

10、作为本发明再进一步的方案：所述转化罐上对应水轮叶片的位置接通有第一引流管，所述第一引流管的另一端接通在临近裂隙水导出管的位置。

11、作为本发明再进一步的方案：所述转化罐底部对应水轮叶片的位置接通有第二引流管，所述第二引流管的另一端接通有u型管，所述u型管的另一端接通有第三引流管。

12、一种地下结构施工用裂隙水引流导出方法，包括以下步骤：

13、s1、将由多个裂隙水导出组件组合接通形成的地下结构施工用裂隙水导出管道缓慢送入地下结构裂隙中，地下结构施工用裂隙水导出管道被送入的过程中，采用圆头结构设计的导向凸头能够快速绕过地下结构裂隙中的障碍物，由于地下结构裂隙内部形势复杂，单一裂隙水导出组件中的对接管与裂隙水导出管之间采用外弹簧管接通，裂隙水导出管与对接管之间能够通过外弹簧管发生变形，从而更有利于适配地下结构裂隙的内部环境；

14、s2、地下结构施工用裂隙水导出管道被完全送入地下结构裂隙中后，扭动螺母，螺母在螺纹套的螺纹面上转动，直至封堵板贴附在地下结构的施工面上，紧接着向地下结构裂隙内部注入膨胀剂进行封堵，纺织裂隙水发生外泄；

15、s3、地下结构施工用裂隙水导出管道的裂隙水引流孔的水位高于第三引流管出水端的水位，发生虹吸作用，裂隙水通过多个裂隙水引流管汇聚到地下结构施工用裂隙水导出管道，进入地下结构施工用裂隙水导出管道的裂隙水依次流经螺纹套、第一引流管、转化罐、第二引流管和u型管后流入第三引流管，并经第三引流管排出，u型管的设置用于防止发生回流，避免空气进入地下结构施工用裂隙水导出管道内；

16、s4、裂隙水通过第一引流管流入转化罐的过程中会直接作用在水轮叶片上，水轮叶片在裂隙水的作用下发生转动，水轮叶片转动同时带动传动轴和驱动座转动，驱动座转动带动多个滚珠在后支撑环上滚动，由于后支撑环上开设有多个凹形槽，而驱动座又收到第三补偿弹簧的弹性支撑作用，在当滚珠滚动至凹形槽内时，驱动座通过第三滑行槽在第三滑行座上滚动，此时的第三补偿弹簧开始做弹性复位运动，当滚珠由凹形槽内滚出时，驱动座再次通过第三滑行槽在第三滑行座上滑动，第三补偿弹簧被压缩，以此规律进行，驱动座将会在转化罐内做往复运动，在此过程中，驱动座将会通过传动轴对驱动软管施加推力和拉力，在推力和拉力的作用下驱动软管将会带动第一转接座做线性往复运动，第一转接座对驱动轴施加推力时，驱动轴的两端分别在第一转接座和第二转接座的内侧转动，并将推力通过第二转接座传输至螺纹轴上，螺纹筒在推力的作用下推动过滤孔疏通座以及多个过滤孔疏通刺向研磨锤方向移动，待过滤孔疏通刺完全进入裂隙水过滤孔内后，完成对裂隙水过滤孔的疏通处理。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、1、本发明，螺纹筒在推力的作用下推动过滤孔疏通座以及多个过滤孔疏通刺向研磨锤方向移动，待过滤孔疏通刺完全进入裂隙水过滤孔内后，完成对裂隙水过滤孔的疏通处理，接着螺纹轴上的外螺纹面与螺纹筒的内螺纹面发生螺纹连接关系，螺纹轴开始转动，螺纹轴转动通过过滤孔疏通座上的过滤孔疏通刺带动研磨锤向研磨座方向靠近，并带动研磨锤转动，研磨锤初始阶段对研磨座内的杂质进行捶打破碎处理，后续阶段研磨锤对研磨座内的杂质进行研磨粉碎处理，通过对混入裂隙水中杂质进行过滤和粉碎处理，能够在较高的程度上避免杂质在地下结构施工用裂隙水导出管道内的拐角处发生对接造成堵塞，利用虹吸原理对地下结构裂隙内的裂隙积水进行有效抽吸，无需任何外部动力，无需人工维护；

19、2、本发明，地下结构施工用裂隙水导出管道的裂隙水引流孔的水位高于第三引流管出水端的水位，发生虹吸作用，裂隙水通过多个裂隙水引流管汇聚到地下结构施工用裂隙水导出管道，进入地下结构施工用裂隙水导出管道的裂隙水依次流经螺纹套、第一引流管、转化罐、第二引流管和u型管后流入第三引流管，并经第三引流管排出，u型管的设置用于防止发生回流，避免空气进入地下结构施工用裂隙水导出管道内，以便于保证地下结构裂隙中的裂隙水水位再次升高时，虹吸作用再次发生，第三引流管再次发生排水；

20、3、本发明，地下结构施工用裂隙水导出管道被完全送入地下结构裂隙中后，扭动螺母，螺母在螺纹套的螺纹面上转动，直至封堵板贴附在地下结构的施工面上，紧接着向地下结构裂隙内部注入膨胀剂进行封堵，纺织裂隙水发生外泄；

21、4、本发明，由于地下结构裂隙内部形势复杂，单一裂隙水导出组件中的对接管与裂隙水导出管之间采用外弹簧管接通，裂隙水导出管与对接管之间能够通过外弹簧管发生变形，从而更有利于适配地下结构裂隙的内部环境，不仅进一步提升了地下结构施工用裂隙水导出管道送入过程的便利性，同时有利于地下结构施工用裂隙水导出管道对地下结构裂隙中的裂隙水进行引流。