一种钻孔封孔装置及使用方法

技术领域

本发明属于勘探钻孔技术领域，尤其涉及一种钻孔封孔装置及使用方法。

背景技术

在勘探钻孔施工过程中，会遇见钻孔施工到含水层而出现涌水现象，特别是涌水水压较大而无法封孔，主要是在封孔过程中水压将套管顶出钻孔而导致封孔失败。若无法有效封孔堵水，安全风险极高，因钻孔在施工过程中将含矿层、构造破碎带等导通，若无法有效封孔堵水，基建或采矿过程中将会出现涌水突水安全风险；若在井下施工无法有效封孔堵水，将会出现涌水突水淹没巷的安全风险。

公开号为CN201810738219的专利文献公开了高压大涌水量钻孔快速封堵方法，根据高压涌水钻孔水文地质信息对高压涌水钻孔进行封堵设计，用钻具在高压涌水钻孔的孔壁上施工钻孔孔壁凹槽，在注浆锚杆上加工锚杆凸起，将组装好的套袋锚杆装置固定在高压涌水钻孔内；从套袋注浆导管向锚杆套袋内进行注浆，当达到设定压力时，停止注浆，保持注浆锚杆阀门开启状态，待锚杆套袋内注浆材料凝固稳定后，将注浆锚杆阀门关闭，从而完成高压涌水钻孔的封堵。但是其注浆锚杆通过套袋注浆体与钻孔固定，需要控制套袋注浆体与注浆锚杆、钻孔之间的摩擦力，且对套袋注浆体的可靠性要求高，若产生破损则影响封堵工作。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种钻孔封孔装置及使用方法，提供一种针对勘探钻孔过程中出现较大水压的涌水的封孔装置。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种钻孔封孔装置，包括注浆泵、封口部件和套管，所述封口部件一端与注浆泵连接，封口部件另一端与套管连接。

优选地，所述封口部件包括法兰和连接管，所述法兰一端与连接管连接，法兰另一端与套管连接，所述连接管一端与注浆泵连接。

优选地，所述连接管上设置有阀门和压力表。

优选地，所述注浆泵为混凝土注浆泵。

优选地，所述阀门为球阀。

一种钻孔封孔装置的使用方法，包括以下步骤：

S1：使用钻头钻出开孔段，在开孔段钻孔未见涌水之前将套管伸入钻孔内，将混凝土注入套管与钻孔孔壁基岩之间的间隙，混凝土注入完成后待混凝土固结后继续使用钻头从套管中穿过并正常钻进至见涌水孔深为止，

S2：钻孔施工至含水层见涌水后，将法兰与套管连接，关闭阀门，启动注浆泵将混凝土注入钻孔内，将涌水压至含水层内直至钻孔封孔。

优选地，所述步骤S1中，在钻孔孔深20-30m且未见涌水之前将套管伸入钻孔内。

优选地，所述步骤S1中，套管外径＜开孔段钻孔孔径。

优选地，所述步骤S2中，注浆泵的泵压必须大于需封孔涌水的水压。

本发明的有益效果在于：

本发明通过套管与钻孔孔壁基岩形成稳固固结，保障套管稳固不被涌水水压顶脱出钻孔，再使用注浆泵通过套管进行混凝土的注入，并通过压力表检测涌水水压，保持混凝土注入压力大于涌水水压，保证封堵的进行。本发明的钻孔封孔装置使用方便，可靠性高，能够有效封堵涌水钻孔。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图中：1-注浆泵，2-封口部件，3-套管，4-法兰，5-连接管，6-阀门，7-压力表，8-未固结混凝土，9-固结混凝土，10-基岩，11-涌水压力。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

实施例1：

如图1所示，一种钻孔封孔装置，包括注浆泵1、封口部件2和套管3，所述封口部件2一端与注浆泵1连接，封口部件2另一端与套管3连接。

所述封口部件2包括法兰4和连接管5，所述法兰4一端与连接管5连接，法兰4另一端与套管3连接，所述连接管5一端与注浆泵1连接，注浆泵1注入的混凝土通过连接管5进入套管3。套管3的外表面可打毛粗糙处理，或增加锚钉以加大摩擦力。

所述连接管5上设置有阀门6和压力表7。

所述注浆泵1为混凝土注浆泵，能够设置不同的泵压将混凝土注入套管3内。

所述阀门6为球阀，以方便快速开关。

一种钻孔封孔装置的使用方法，包括以下步骤：

S1：使用钻头钻出开孔段，钻孔深为30m的钻孔，在开孔段钻孔未见涌水之前将套管3伸入钻孔内，将未固结混凝土注入套管3与基岩10之间的间隙，待混凝土固结后得到固结混凝土9，此时套管3通过固结混凝土9固定在基岩10上(套管3与基岩10的摩擦力需大于注浆泵1封孔注浆的压力)，继续使用钻头从套管3中穿过并正常钻进至见涌水孔深为止；

S2：钻孔施工至含水层见涌水后，将法兰4套装在套管3外露端连接，关闭阀门6，通过压力表7监测涌水水压，设置注浆泵1的泵压>涌水水压并与连接管5连接，打开阀门6并启动注浆泵1将未固结混凝土8注入钻孔内，将涌水压至含水层内直至钻孔封孔。

所述步骤S1中，在钻孔孔深30m且未见涌水之前将套管3伸入钻孔内；其中，根据预计涌水水压和孔口基岩10破碎程度确定套管3长度，若预计水压大，岩石破碎，则套管3长度加长；步骤S1中的钻孔孔深越深，对应深度的管套3通过固结混凝土9与基岩10的接触面越大，所形成的摩擦力越大，利于应对越大涌水水压的情况，避免进行步骤S2的混凝土注入时出现管套3从钻孔脱出的现象。

所述步骤S1中，套管3外径＜开孔段钻孔孔径，若开孔段钻孔孔径开孔为HQ，则套管3规格≦NQ，保证套管3与基岩10间有足够空间固结混泥土，使其产生的摩擦力大于注浆泵1封孔注入未固结混凝土8的压力。

所述步骤S2中，注浆泵1的泵压必须大于需封钻孔涌水的水压，保证未固结混凝土8能够顺利注入钻孔内实现封闭。

其中，钻孔孔径规格可为RQ、EQ、AQ、BQ、NQ、HQ、PQ和SQ中的一种，套管3规格＜开孔段钻孔孔径规格即可，具体如表1所示。

表1规格代号对应公称口径表

本申请的钻孔封孔装置分别与作为最接近的现有技术：高压大涌水量钻孔快速封堵方法(201810738219.X)、一种煤矿探放水涌水孔双液混合返浆堵水封孔装置(202021031900.X)进行对比。对于高压大涌水量钻孔快速封堵方法，其注浆锚杆通过套袋注浆体与钻孔固定，需要合理控制套袋注浆体与注浆锚杆、钻孔之间的摩擦力大于涌水压力，且对套袋注浆体的可靠性要求高，若产生破损则影响封堵工作；对于一种煤矿探放水涌水孔双液混合返浆堵水封孔装置，装置通过第一注浆泵、第二注浆泵分别将A液和B液注入钻孔后形成混合液再封堵钻孔，受涌水的影响A液和B液的混合不一定能达到理想程度，进而影响封堵效果，装置与钻孔的紧固连接的部件未做详细公开；上述两个现有技术均未有对涌水水压监测的功能，无法根据涌水水压实时调整填充物料泵压压力，影响调整到适合注入钻孔的泵压的效率。