[发明专利]通过地面钻孔向地层空洞内填充骨料的装置及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻孔施工工艺，特别涉及一种通过地面钻孔向地层空洞内填充骨料的装置及工艺，属于矿山、交通隧道、水利水电等地质勘探、水害防治、基本建设等技术领域。

背景技术

目前，矿山水害事故尤其是煤矿水害事故是影响职工安全和矿井经济效益的事故之一，每年煤矿透水事故不断发生。在开采下组煤并受煤层底板奥陶系灰岩水威胁比较严重的老矿区，上组煤已形成了煤层采空区。当在地面施工下组煤煤层底板含水层水文观测孔、矿井涌突水后对充水含水层施工地面注浆堵水钻孔，在地面施工煤层底板注浆加固改造钻孔以及在地面施工排水钻孔、电缆钻孔等工程钻孔时，钻孔势必穿过上组煤采空区，采空区的存在给钻孔施工带来很大难度；在喀斯特岩溶发育的南部地区，施工地质勘探钻孔时往往遇到较大的岩溶空洞；在这些空洞中钻进往往出现钻孔偏斜事故、钻孔坍塌掉块引起埋钻事故、钻杆在空洞顶板处被卡事故、钻孔在空洞顶板拉槽夹钻事故、钻杆在空洞内被甩脱掉钻事故以及出现隔离套管在空洞内部分被破碎或脱扣事故等。为减少和杜绝上述事故，有时需要在空洞区填充满骨料并对骨料堆积体注浆封固，人为制造假地层，以保证钻孔的安全顺利施工。另外在某些注浆堵水工程中，需要通过地面钻孔向过水巷道内填充骨料，以拦截过水通道。

专利号为85107683的中国专利公开了一种用岩石填料切断地下空腔和巷道系统中高速水流的方法。为切断地下空腔及巷道系统水流至少设置一根用套管加固的水流导管，导管长轴和水流方向大体一致，水流导管的套管在空腔和巷道系统的水流入口区中，让水自由流入，空腔水流出口区开着。在此空腔的水流入口区及出口区之间或巷道系统的巷道中填入谷粒大小的固体颗粒，以提高阻力，然后经由填料输入孔注浆造成一个切断区，而水流经水流导管改道.最后将填料输入导管彻底堵死。该专利是先用套管加工成的导管泄流，然后在套管部位用碎石堆积形成墙体，墙体内碎石颗粒间注浆加固，固结成一个挡水墙，然后向套管里充填固体颗粒，最终达到在空腔或巷道中阻挡水流的目的。其应该是封堵过水的方法，它解决的是如何切断空腔或巷道内过水的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过地面钻孔向地层空洞内填充骨料的装置及工艺，该种工艺可以实现安全顺利施工。

本发明所采取的技术方案是：

通过地面钻孔向地层空洞内填充骨料的装置，包括伸入钻孔内的中空钻杆柱，钻杆柱下端设喷射头，钻杆柱的上端设有水接头，水接头通过高压胶管与注浆泵连接；钻孔口设有骨料输送皮带机、回转器、水管，钻杆柱插入回转器内，回转器连接钻机，水管连接水泵向钻孔输水，骨料输送皮带机向钻孔输送骨料。

所述的钻杆柱由多节钻杆连接而成。钻杆柱的顶端通过钢丝绳挂在提引器上。所述的喷射头有喷射孔，外侧均匀分布有镶焊切削刃。

使用上述装置通过地面钻孔向地层空洞内填充骨料的工艺，步骤如下：

(1)根据钻孔的深度选取钻杆根数，向钻孔内下放钻杆、连接钻杆安装成钻杆柱；

(2)开动钻机使回转器旋转，带动钻杆柱回转；打开钻孔口的水管，向钻孔内充水；打开注浆泵，通过高压胶管和水接头向钻杆柱内充水；再开动骨料输送皮带机，向钻孔内缓慢填充骨料，骨料在水的冲刷携带和自重的作用下，从钻孔内向采空区空间不断散落，钻杆柱回转过程中同时通过提引器及钢丝绳的提升和下降使钻杆上下串动，串动幅度在1-4m之间，直至填充完毕；

(3)卸开回转器，用提引器及钢丝绳起吊钻杆柱，把钻杆柱提出钻孔，卸掉喷射头，分别撤掉骨料输送皮带机和水管，清理现场，骨料填充施工完成。

上述工艺中：钻杆柱与钻孔内径间隙不得少于60mm，钻杆丝扣(即钻杆的连接螺纹)连接处要求缠绕面纱，上丝扣油，并旋紧，在钻杆内充水时，不应出现钻杆丝扣处漏水现象。