[发明专利]一种注射式密封的阀门和通道系统

说明书

本发明大致涉及单个阀门或多个阀门或通道，更具体的，涉及适合控制流体流动的多个阀门和通道。还更具体的，本发明涉及一种适合引导并控制流体通过空心钻杆、空心岩石锚杆或空心自钻岩石锚杆的注射式密封的阀门和通道系统。

背景技术

在采矿业和隧道开挖行业中，流体通常指水、或空气、或水泥浆或树脂，其流动通常由泵送入空心管、空心钻杆、空心岩石锚杆和空心自钻岩石锚杆。通常，当使用空心钻杆进行钻孔时，通常使用水或空气来冲洗在凿孔外的岩石切屑。同样，通常将水泥浆或树脂泵送入空心注射杆的中心孔，用以稳固破损、断裂或软弱的岩石或地面。此外，通常也将水泥浆或树脂泵送入空心岩石锚杆或空心自钻岩石锚杆，使所述岩石锚杆锚固于岩石或土地。专利申请号为PCT/AU91/00503的国际申请公开了一种末端具有钻孔尖端的空心自钻岩石锚杆的实施例。

空心钻杆或空心岩石锚杆可以由任何合适的空心杆制成，包括管子、管道或厚壁空心杆，其通常由钢制成，也可以由玻璃纤维或塑料或碳纤维制成。

当将流体泵送入空心杆，以供上述任意一项应用时，通常在空心杆和流体泵送系统之间设置一密封件。通常，当钻杆用于供钻孔应用时，流体泵送系统通过钻孔机来利用水或空气。

所述密封件很简单，就像在空心杆或空心钻杆或空心岩石锚杆末端设置一螺纹，将螺纹旋入至钻孔机上钻夹头内一相匹配螺纹中。或者，另一种所述密封件通常为设置于空心杆末端或钻夹头内部的O形环。当将流体泵送入空心杆时，所述O形环可防止流体泄漏，这是一种简单、低成本、已证实的方法，适于密封流体的应用。

在某些应用中，为了钻孔应用需要，可同时将两种流体泵送入空心杆。通常，这两种流体是水和空气，并形成一种细微的、用于钻孔的“喷雾”，以减少用水量。另一种方式是，可以将两种流体在不同的时间泵送入空心杆，例如，可以在钻孔周期内利用水来冲洗在凿孔外的岩石切屑，随后再将水泥浆泵送入同一空心杆，用水泥浆填充该凿孔，并将该空心杆锚固至凿孔中。

在民用产业和隧道行业中，该操作通常是这样实现的：首先将一空心杆或空心钻杆或空心岩石锚杆具有螺纹的末端旋入一钻夹头，随后在钻孔周期内旋转该杆。钻孔机的转动使得杆和钻夹头之间的配合螺纹拧紧，并在钻孔周期内形成用于流体的密封件。一旦钻孔周期完成，该杆将从钻夹头上拧开，通常将连接于一灌浆软管的一螺旋接头旋紧至该杆的末端。通常将该螺旋接头手动旋紧于杆的末端，以形成一流体密封件，该流体密封件随后将水泥浆或树脂或其他化学锚固液通过杆泵送进入并填充凿孔。当凿孔填满水泥浆或其他锚固液，将该螺旋接头从该杆旋出并移除。

因此，在采矿业、民用产业和隧道行业中，通过空心杆、空心钻杆、或空心岩石锚杆泵送流体的最常见的密封方式是使用螺纹或O形环。

螺纹的拧紧和旋松是一项缓慢复杂的操作，当使用灌浆软管和螺旋接头时，通常采用手动操作。该操作不仅费时，而且也不适用于灌浆过程自动化。

此外，使用螺纹或O形环，实现对泵送入空心杆的流体的密封，其主要设计是针对密封端自身泄漏的密封，而不是设计成引导和控制钻夹头内或空心杆内流体的流动。

在自钻岩石锚杆的具体实施例中，将水、或空气、或水和空气，统称为“钻孔液”。通常，将钻孔液泵送入锚杆中，以清除钻孔过程中在凿孔内的岩石切屑。专利申请号为PCT/AU2006/001775的国际专利公开了一种自钻岩石锚杆的实施例。采用一种密封装置用于防止钻孔机和锚杆之间钻孔液的泄漏。一旦完成凿孔，且凿孔内所有的岩石切屑都被清除时，则停止泵送钻孔液。随后，将水泥浆、或树脂、或其他化学流体，统称为“锚固液”。通常，将锚固液泵送入锚杆，以填充凿孔，并充分密封凿孔内的锚杆，一旦锚固液固化并硬化，则使凿孔内的锚杆锚固并凝结。通常现有系统是，将钻孔液和锚固液通过单独的软管和配件泵送入自钻岩石锚杆，所述软管和配件只能从自钻岩石锚杆的末端分别连接和断开，且通常是手动实现的。

此外，如果将双组份化学树脂泵送入一空心杆或空心锚杆或空心自钻岩石锚杆，则该双组份化学树脂通常是由一可硬化组分(通称粘胶剂组分)和一硬化组分(通称催化剂组分)组成。通常，一旦粘胶剂组分与催化剂组分相接触，树脂将开始固化，并且其可能在60秒之内硬化，通常是在30秒之内硬化。显然，当树脂的这两种组分被泵送入钻孔机，并通过钻孔机的钻夹头时，所述粘胶剂组分必须与催化剂组分完全分离，否则树脂将发生固化和硬化，并堵塞钻夹头。此外，如果在钻夹头中采用注射喷嘴将双组份树脂注射至空心锚杆中，则化学树脂的双组份，即粘胶剂组分和催化剂组分，应当在注射喷嘴之后或在注射喷嘴上立即分离，否则将过早固化，并导致该注射喷嘴被堵塞。