[实用新型]一种用于取芯的双向循环管道式复合出渣系统

说明书

本实用新型提供一种用于取芯的双向循环管道式复合出渣系统，包括外套管以及可活动设置于外套管中的正循环气动潜孔锤，正循环气动潜孔锤包括首尾连接的潜孔锤本体和钻杆以及设置在潜孔锤本体及钻杆内的取芯通道，在潜孔锤本体和外套管间设有排渣通道，在钻杆和外套管间环设有密封装置，位于密封装置和排渣通道间的密闭腔体为正反循环交互窗口，正反循环交互窗口连通排渣通道和反循环出渣通道，反循环出渣通道穿过密封装置并与出渣口连通。本实用新型驱动正循环气动潜孔锤对岩石做完功后，废气携带岩渣通过排渣通道输送至正反循环交互窗口并通过反循环出渣通道排出。本实用新型确保了取出岩芯的完整度以及管口清洁。

技术领域

本实用新型属于岩层掘进施工技术领域，特别地，涉及一种用于取芯的双向循环管道式复合出渣系统，其目的是利用正循环潜孔锤实现反循环出渣作业。

背景技术

在隧道掘进施工过程中，为了避免突遇大面积涌水或破裂带地层进而给整个工程带来不可估量的损失，通常在作业前会利用专门的取芯设备钻取出一定数量的岩芯。通过对岩芯的分析和研究，可实现对隧道周边一定范围内的地质勘探，进而了解隧道周边岩层的性质及变化规律，以便于指导隧道掘进作业。

目前，凭借着掘进速度快、成孔质量好、施工效率高等优点，气动潜孔锤被广泛应用于岩层取芯设备的成孔过程中。气动潜孔锤的工作原理是通过高压空气的余气，将被破碎的岩石碎屑吹出孔外进行施工。根据进气及排渣方式的不同，现有的气动潜孔锤主要分为正循环式潜孔锤和反循环式潜孔锤；其中，正循环气动潜孔锤的动力气源从潜孔锤的中心位置进入并驱动潜孔锤做功，利用取芯器取出完整的岩芯，而破碎的岩渣则从潜孔锤和孔壁之间的环腔随气体排出；相反，反循环气动潜孔锤的动力气源从潜孔锤和孔壁之间的环腔进入潜孔锤并驱动潜孔锤做功，破碎的岩渣混合岩芯一起从潜孔锤的中心通道排出。

考虑到产品结构设计以及实际施工效果，目前市面上的大直径气动潜孔锤基本上都是正循环式结构，适用于大孔径的作业需求。但由于正循环式结构的出渣口呈环向分布，加之孔道内上返速率高，岩屑向出渣口四周喷出，一方面，既不便于收集分析，又容易造成环境污染，另一方面，返回来的样本顺序杂乱，无法实现对目标地层的有效分析。相比之下，反循环式结构的出渣口位置集中，可在一定程度上减少管口污染，而且钻取的岩芯在巨大的冲击力作用下断开并按照孔深顺序依次排出，有利于施工操作及分析；然而，该取芯方式将岩芯和岩渣混合在一起，岩芯在输送过程中易受到岩渣的影响，降低了岩芯取出时的完整度。

中国专利ZLCN104832082B公开了一种气动潜孔锤反循环出渣施工工艺，采用了泥浆灌注护壁法代替护壁套筒，同时利用泥浆灌注时产生的压力携带岩渣从排渣管中排出，为了确保泥浆顺利回涌，该专利还在排渣管中设置通气管，通过往泥浆混合物中注入空气并不断产生鼓泡，达到减小泥浆回涌端压强的目。该专利配合泥浆灌注压力以及气举抽吸实现泥浆夹带岩渣排出的出渣工艺。但是该专利由于采用了泥浆，对装置的结构设计提出了更多的要求，包括增设水龙头、气举供气管路、泥浆池、泥浆岩渣分离装置等，同时也大大增加了对气动潜孔锤和周围作业环境的清洁工作量；另外，该专利无法解决上述因为岩渣岩芯混合输送而导致岩芯完整度降低的问题，反而由于取出的岩芯全部被泥浆包裹而不能马上进行标记，在经过一系列浆渣分离操作后，岩芯的排列顺序也无法得到保证。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单且可实现管口污染少、岩芯完整度高的出渣系统，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于取芯的双向循环管道式复合出渣系统，包括外套管以及可活动设置于所述外套管中的正循环气动潜孔锤，所述正循环气动潜孔锤在动力源驱动下旋转且锤头一端相对于所述外套管向掘进方向伸出，以实现对岩层的钻孔作业。