[发明专利]一种地面注浆钻孔内浆液混合装置及其使用方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种地面注浆钻孔内液浆混合装置及其使用方法。属于矿山、隧道及其它地下工程，利用地面钻孔对地层深部地下工程围岩注浆堵水和加固领域。

技术背景：

矿山、隧道及地下工程在建设过程中不可避免的遇到不良地质体。不良地质体主要包括断层、陷落柱、岩溶等地质构造和围岩松软破碎等，这些异常地质条件的存在，给地下水的储存和运动提供了良好的空间。地下工程建设中一旦沟通这些空间，就会出现涌突水现象，甚至出现灾难性透水、围岩坍塌或突水突泥等自然灾害；地下工程当遇到较大规模的；在一些露天开采的矿井中，当矿井围岩为岩溶裂隙发育地层，地层内的地下水或地表水也会通过岩溶裂隙等空间进入到矿坑中，不仅影响开采安全，还将耗费巨资用于排水。

为预防或消除上述不良地质条件引起的各类地质灾害，必须对围岩中的异常地质体进行注浆堵水或注浆加固。当在地面具备钻探注浆条件且经济合理时，一般在地面施工钻孔，并通过钻孔进行注浆。以往通过地面钻孔注入单液水泥浆来达到封堵涌水和地层加固的目的。工程中也有注入水泥-水玻璃双液浆(C-S浆)的案例。但是因为没有解决好钻孔内水泥-水玻璃两种浆液混合和灌注技术，而是采用简单的孔口混合工艺，在深孔注浆中，因为浆液输送距离较远，造成混合后的浆液来不及进入受注地层，就达到了初凝时间，浆液就在钻孔内凝固发生堵塞钻孔的注浆事故；有的尽管采用孔内混合工艺，但是因为混合装置设计不科学不合理，致使两种浆液混合不充分，两种浆液混合后难以实现完全反应，不仅影响到浆液的反应质量，影响注浆效果，还造成了浆液的大量浪费。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种地面注浆钻孔内浆液混合装置及其使用方法，该装置及方法通过对混合浆液产生一种震荡和搅拌作用，使两种浆液混合更加充分，化学反应更加彻底，注浆效果更加明显。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种地面注浆钻孔内浆液混合装置，包括：芯棒，护套和集浆器；所述芯棒设置在护套内部，并且芯棒两端穿出护套；所述芯棒底端固定在护套上，上端通过短管与钻杆连接；所述护套上端与集浆器连接；在所述芯棒上分别交替设置右旋叶片和左旋叶片，所述右旋叶片和左旋叶片开始的位置均处于其上级叶片的中间位置处；

水泥浆和水玻璃浆液通过集浆器混合后进入护套，通过右旋叶片和左旋叶片不断变换浆液旋流方向，并在旋流变向时被切割分解，所述右旋叶片和左旋叶片开始的位置均处于其上级叶片的中间位置处，使两种浆液在不断被旋流变向和被切分分解中充分混合。

所述芯棒、护套、集浆器、短管、右旋叶片和左旋叶片均采用塑料材质。比如：聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和改性聚苯乙烯(ABS)等塑料材质。

所述短管上端加工有内芯异径接头，短管底端设置有喷射孔，喷射孔全部位于集浆器内部，水玻璃浆通过喷射孔喷出。

所述护套包括护管，所述护管底端设有底盘，底盘上设置泄浆孔；所述护管内径大于螺旋叶片回转外径；底盘中心开有圆孔，所述芯棒从圆孔穿过并固定在底盘上。

所述芯棒上端通过十字支撑与护管连接，芯棒轴线和护管轴线重合。

一种地面注浆钻孔内浆液混合装置的使用方法，包括以下步骤：

(1)施工钻孔，钻孔须揭露地下工程围岩内向地下工程涌水的过水通道，或钻孔进入到需加固的松散软弱围岩内；

(2)将地面注浆钻孔内浆液混合装置送入钻孔套管内的设定深度位置；

(3)地面注浆钻孔内浆液混合装置送入设定深度并固定好钻杆后，通过孔口密封装置对钻孔套管和钻杆进行密封；

(4)钻杆上端连接水玻璃浆注浆管；孔口密封装置上的注浆接头和水泥浆注浆管连接；水玻璃浆注浆管和水泥浆注浆管的另一端均连接注浆泵；

(5)注浆操作。

进行注浆操作之前，分别通过水泥浆注浆管路和水玻璃浆注浆管路向套管和钻杆内注入清水，观察两个管路上安装的压力表的压强值，确定初始压力。

注浆操作时，先通过水泥浆注浆管路向套管内注入水泥浆，水泥浆液到达集浆器时被集浆器收集，通过浆液混合装置后进入到受注岩体内；此过程为进行水泥浆单液注浆；

当需要双液浆注浆时，通过水玻璃浆注浆管路向钻杆内注入水玻璃浆，水玻璃浆通过喷射孔喷出，在集浆器内与水泥浆液混合形成双液浆后进入浆液混合装置；浆液通过右旋叶片和左旋叶片的交替旋流与叶片切割的作用下，充分混合后注入到受注岩体中。