專利名稱：具有鉆孔控制注漿裝置的組合式鉆具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有鉆孔控制注漿裝置的組合式鉆具，其主要應用于礦山、鐵 路、公路、水利生產(chǎn)對于較大通道、大流量、高濃度水氣害進行注漿搶險救災、 生產(chǎn)恢復的定點鉆孔控制注漿工程。
背景技術：
在礦山、鐵路、公路、水利等地下工程行業(yè)生產(chǎn)中常常會遭遇瞬時揭露含 水、氣區(qū)域時的較大通道、高壓力、大流量、高濃度水氣突出災害，對人員、 設備的安全生產(chǎn)起著極大的威脅。而在災害發(fā)生期間及在災害發(fā)生后，如何快 速有效封堵水氣突出通道，給搶險救災提供有力保障，對生產(chǎn)恢復提供有利條 件，最大減小工作面人員、設備的損失， 一直是一個較大的難題。
目前在我國一般采用通過向下鉆孔至水氣害突出通道，投放骨料及其他輔 料(黃豆、海帶、鐵鏈等)，然后注槳(化學注漿、水泥-水玻璃雙液注漿、水 泥單液注漿等)固結的方法對此類災害進行處理。此類方法的明顯缺點是
1) 工程量大、工期長。由于投放骨料的要求，鉆孔選點只能在水氣突出通 道的上方(一般在地面、山區(qū))，需根據(jù)選點位置修路、征用臨時用地等。輔助 工程量非常大。尤其當水氣突出點埋藏較深，對注漿鉆孔精度要求非常高，工 程報廢量較大。
2) 對于動水條件工程因骨料及漿液滯留條件差(尤其在封口時)，工程可 靠性較低。3)注漿范圍難以控制， 一方面造成漿液大量浪費，另一方面造成水氣害突 出通道鄰近區(qū)域工作巷道及設備的大量損害報廢。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種快速、高效的實施控制注漿的具有鉆孔控制注漿 裝置的組合式鉆具。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是
具有鉆孔控制注漿裝置的組合式鉆具，鉆具包括鉆桿、鉆頭、套管，其特 征在于所述的控制注漿裝置設置在鉆桿和鉆頭之間；
所述的鉆桿與套管之間設置鉆桿套管接頭，鉆桿套管接頭一端與鉆桿連接, 鉆桿套管接頭另一端通過隔離接頭與隔離管的一端連通，隔離管的另一端插接 在球座處，與鉆頭連通；
所述的隔離管與套管之間設置高強度無紡布保漿袋，高強度無紡布保漿袋 的兩端開口分別固定在隔離管和球座上；
所述的套管與鉆頭之間設置動力傳輸裝置，動力傳輸裝置由花鍵芯，花鍵 套和固定兩者軸向位置的剪切螺釘構成，所述的動力傳輸裝置通過中間接頭連 接在鉆桿上。
所述的高強度無紡布保漿袋的后端開口通過壓套B和擋環(huán)B固定在隔離管 上，高強度無紡布保漿袋的前端開口通過壓套A和擋環(huán)A固定在和球座上。 所述的隔離管在球座的插接處設置密封圈。
所述的動力傳輸裝置通過中間接頭連接在鉆桿上，所述的中間結構包括連 接套管與花鍵芯的中間接頭A，連接花鍵套與鉆頭的中間接頭B和中間接頭C。 本發(fā)明的相對于現(xiàn)有技術，其優(yōu)點如下本發(fā)明結構獨特，可采用地面鉆機或井下坑道鉆機在地面或井下選點快速 鉆進至欲封堵的水氣害突出通道，然后采用投球方式封堵鉆頭部位鉆進液通道, 向鉆具內(nèi)注入可快速凝膠的漿液，在鉆具內(nèi)形成較大的內(nèi)壓力，其達到一定量 可剪斷剪切螺釘，使前端部分鉆具沿花鍵面脫離并拉出保漿袋，形成可控制范 圍及固結質量的注漿固結體，達到封堵水氣突出通道的目的。
使用本發(fā)明的施工工藝工程量小、工期短；尤其在井下設計時，對注漿鉆 孔精度要求不太高，工程報廢量大大減小。在動水條件下可可靠形成有效漿液 固結體，其滯留條件好，工程可靠性較高。注漿范圍可得到一定的控制， 一方 面節(jié)約了大量工程量，另一方面可有效保護水氣害突出通道鄰近區(qū)域工作巷道 人員(搶險時)及設備。對于搶險工程及礦山恢復工程都具有較大的實用價值。
本發(fā)明的有益效果是可更大程度的保證快速、高效的實施控制注槳，以適 應礦山、鐵路、公路、水利生產(chǎn)對于較大通道、大流量、高濃度水氣害進行注 漿搶險救災、生產(chǎn)恢復的要求并降低施工成本。
圖1為本發(fā)明具有鉆孔控制注漿裝置的組合式鉆具的結構示意圖2為圖1中沿A-A的截面放大視圖3為本發(fā)明的使用狀態(tài)示意圖4為本發(fā)明的保漿袋打開狀態(tài)示意圖。
附圖標號l-鉆桿，2-鉆桿套管接頭，3-隔離接頭，4-隔離管，5-套管，6-高強度無紡布保漿袋，7-中間接頭A， 8-花鍵芯，9-花鍵套，10-球座，11-中間 接頭B， 12-球，13-中間接頭C， 14-鉆頭，15-擋環(huán)A， 16-壓套A， 17-剪切螺釘, 18-壓套B 19-擋環(huán)B。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。
本發(fā)明的內(nèi)藏高強度無紡布保漿袋的組合鉆具，可采用地面鉆機或井下坑 道鉆機在地面或井下選點快速鉆進至欲封堵的水氣害突出通道，然后采用投球 方式封堵鉆頭部位鉆進液通道向鉆具內(nèi)注入可快速凝膠的漿液，在鉆具內(nèi)形成 較大的內(nèi)壓力，其達到一定量可剪斷剪切螺釘，使前端部分鉆具沿花鍵面脫離 并拉出保漿袋。快速凝膠的漿液在保漿袋中形成可控制范圍及固結質量的注漿 固結體，封堵水氣突出通道。
參見圖1，
本發(fā)明包括鉆桿1、鉆頭14、套管5,在鉆桿1與鉆頭14之間設置有控制 注漿裝置，鉆桿1與套管5之間設置設置鉆桿套管接頭2 (俗稱"腦袋")，鉆桿 套管接頭2的一端與鉆桿1連接，另一端通過隔離接頭3與隔離管4的一端連 通，隔離管4的另一端插接在球座10處，與轉頭14相接通，隔離接頭3通過 套管扣安裝于套管5內(nèi)并通過螺紋連接隔離管4,隔離管4與套管5之間設置高 強度無紡布保漿袋6，高強度無紡布保漿袋6的前端開口通過壓套A16和擋環(huán) A15固定在球座10上，后端開口通過壓套B18和擋環(huán)B19固定在隔離管4上， 通過壓套A16、壓套B18壓緊在球座10與隔離管4上，并采用擋環(huán)A15、擋環(huán) B19防止脫落，其壓緊可進行一定的調整，；隔離管4在球座10的插接處設置密 封圈；套管5和鉆頭14之間設置由花鍵芯8、花鍵套9和固定在兩者軸向位置 的剪切螺釘17構成的動力傳輸裝置，其通過中間接頭連接在鉆桿1，中間結構 包括連接套管5與花鍵芯8的中間接頭A7，連接花鍵套9與鉆頭14的中間接 頭Bll和中間接頭C13。鉆桿1為常規(guī)鉆具鉆桿，鉆桿套管接頭2為常規(guī)鉆桿套管接頭俗稱"腦袋"， 隔離接頭3通過套管扣安裝于套管5內(nèi)并通過螺紋連接隔離管4，套管5為常規(guī) 鉆具套管，高強度無紡布保漿袋6，內(nèi)藏于隔離管4與套管5中間，兩頭出口采 用壓套A16、壓套B18壓緊在球座10與隔離管4上，并采用擋板A15、擋板 B19防止脫落，其壓緊可進行一定的調整，中間接頭A7通過套管扣及螺紋連接 套管5與花鍵芯8連接。中間接頭Bll通過套管扣將花鍵套9與球座10連接起 來，前方安裝常規(guī)鉆具鉆頭，在正常鉆時，剪切螺釘17、花鍵芯8和花鍵套9 形成一套整體。
參見圖2，圖2為圖1的A-A的截面放大視圖。
參見圖3，在使用過程中，鉆進施工時鉆孔沖洗液可通過鉆桿、鉆桿套管接 頭、導向套、導向管及球座進入鉆頭滿足鉆進沖洗液循環(huán)要求，通過花鍵傳遞 扭矩滿足鉆進切削巖體要求，通過剪切螺釘連接上下鉆具滿足中間提鉆處理事 故要求以保證正常鉆進。
參見圖4，鉆進至欲封堵區(qū)域，從鉆具中投入球12封堵中球座中心孔，球 12采用鋼球(下斜孔)或塑料球(上斜孔)。向鉆具內(nèi)注入可快速凝膠的漿液， 在鉆具內(nèi)形成較大的內(nèi)壓力，其達到一定量可剪斷剪切螺釘17，使前端部分鉆 具沿花鍵面脫離并拉出保漿袋。隨后快速凝膠的漿液充填入保漿袋中并很快初 凝，達到控制注漿的目的，最后強力拉出其余鉆具。
本發(fā)明可更大程度的保證快速、高效的實施控制注漿，以適應礦山、鐵路、 公路、水利生產(chǎn)對于較大通道、大流量、高濃度水氣害進行注漿搶險救災、生 產(chǎn)恢復的要求并降低施工成本。
權利要求
1、具有鉆孔控制注漿裝置的組合式鉆具，鉆具包括鉆桿(1)、鉆頭(14)、套管(5)，其特征在于所述的控制注漿裝置設置在鉆桿(1)和鉆頭(14)之間；所述的鉆桿(1)與套管(5)之間設置鉆桿套管接頭(2)，鉆桿套管接頭(2)一端與鉆桿(1)連接，鉆桿套管接頭(2)另一端通過隔離接頭(3)與隔離管(4)的一端連通，隔離管(4)的另一端插接在球座(10)處，與鉆頭(14)連通；所述的隔離管(4)與套管(5)之間設置高強度無紡布保漿袋(6)，高強度無紡布保漿袋(6)的兩端開口分別固定在隔離管(4)和球座(10)上；所述的套管(5)與鉆頭(14)之間設置動力傳輸裝置，動力傳輸裝置由花鍵芯(8)，花鍵套(9)和固定兩者軸向位置的剪切螺釘(17)構成，所述的動力傳輸裝置通過中間接頭連接在鉆桿(1)上。
2、 根據(jù)權利要求1所述的具有鉆孔控制注漿裝置的組合式鉆具，其特征在 于所述的高強度無紡布保漿袋(6)的后端開口通過壓套B (18)和擋環(huán)B(19)固定在隔離管(4)上，高強度無紡布保漿袋(6)的前端開口通過壓套A (16)和擋環(huán)A (15)固定在和球座(10)上。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的具有鉆孔控制注漿裝置的組合式鉆具，其特 征在于所述的隔離管(4)在球座(10)的插接處設置密封圈。
4、 根據(jù)權利要求3所述的具有鉆孔控制注漿裝置的組合式鉆具，其特征在 于所述的動力傳輸裝置通過中間接頭連接在鉆桿(1)上，所述的中間結構包括連接套管(5)與花鍵芯(8)的中間接頭A (7)，連接花鍵套(9)與鉆頭 (14)的中間接頭B (11)和中間接頭C (13)。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有鉆孔控制注漿裝置的組合式鉆具。目前我國一般采用注漿固結的方法，其缺點是工程量大、工期長；對于動水條件工程因骨料及漿液滯留條件差，工程可靠性較低；注漿范圍難以控制。本發(fā)明包括鉆桿、鉆頭、套管，鉆桿和鉆頭之間設置有控制注漿裝置，隔離管與套管之間設置高強度無紡布保漿袋，套管與鉆頭之間設置動力傳輸裝置，通過中間接頭連接在鉆桿上中間。本發(fā)明可更大程度的保證快速、高效的實施控制注漿，以適應礦山、鐵路、公路、水利生產(chǎn)的隧道、巷道工程對于突遇較大通道、大流量、高濃度水氣害進行注漿搶險救災、生產(chǎn)恢復的要求并降低施工成本。
文檔編號E21B7/00GK101634218SQ200910023630
公開日2010年1月27日 申請日期2009年8月19日 優(yōu)先權日2009年8月19日
發(fā)明者徐拴海, 朱明誠, 董書寧 申請人:煤炭科學研究總院西安研究院