申请/专利权人：中煤科工集团西安研究院有限公司

申请日：2021-12-10

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN116254863B

主分类号：E02D19/16

分类号：E02D19/16;E02D19/12;E02D15/02;E21F17/103

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2023.06.30#实质审查的生效;2023.06.13#公开

摘要：本发明公开了一种厚岩层水平孔竖向割缝装置及侧向截水帷幕构建方法，包括钻杆，钻杆上依次设置有脉冲系统、射流结构和割缝结构；所述的割缝结构包括刀盘、驱动轴、驱动轮和射流滚轮，驱动轮与刀盘处于同一平面，所述的驱动轮与刀盘外围设置有链条，链条上设置有锯齿；通过脉冲系统、射流结构和割缝结构，实现了厚岩层钻孔孔底动力割缝，喷射系统实现了喷射注浆，构筑了全封闭或半封闭的厚岩层侧向截水帷幕；同时，孔底动力割缝和喷射注浆同时进行，节省了工序和作业时间；此外，浆液与切削破碎的岩块、岩粉混合为胶结体形成连续的侧向截水帷幕，降低了截水帷幕构建成本，解决了现有技术中岩层帷幕截水率低且截水帷幕构建成本高的技术问题。

主权项：1.一种厚岩层水平孔竖向割缝装置的侧向截水帷幕构建方法，其特征在于，基于所述的厚岩层水平孔竖向割缝装置，包括以下步骤：步骤一，根据矿山水文地质条件和厚岩层特征确定侧向截水帷幕位置，按照投资预算和截水率要求设计全封闭式、半封闭式、落底式或悬挂式截水帷幕；步骤二，在地面安装钻机、施工定向水平钻孔，先施工垂直钻孔穿过松散层、隔水岩层，然后造斜，施工造斜钻孔穿过隔水岩层和富水厚岩层顶部，近水平时在富水厚岩层中施工水平钻孔至设计长度；步骤三，提升钻杆，将安装好的厚岩层水平孔竖向割缝装置下放至已施工水平钻孔终端；在初始下放过程中，割缝结构与钻杆在同一水平上，处于0°的位置，当下放至割缝位置时，割缝结构在射流结构的驱动下由水平位置逐渐抬升、转动至垂向位置，即90°的位置；步骤四，在地面制备截水帷幕注浆浆液，并用注浆泵将浆液注入钻杆中，浆液经过垂直段钻孔钻杆、造斜段钻孔钻杆和水平段钻孔钻杆进入脉冲系统；步骤五，浆液流经脉冲系统内部时，脉冲系统将钻杆输送的液体加压，形成正的液体压力脉冲，进入射流系统；步骤六，浆液经脉冲系统高压喷出进入连接筒的后端，并从连接筒的前端喷出进入射流枪，射流枪在巨大压力作用下射出浆液驱动射流滚轮转动，射流滚轮带动驱动轴和驱动轮旋转，驱动轮链条在驱动轮的带动下绕着刀盘和驱动轮外沿转动，镶嵌在链条上的锯齿跟随链条快速转动、切割岩层，形成切缝，同时射流枪射出的浆液在高压腔内积聚；步骤七，积聚在射流系统高压腔内的浆液通过不断地加压，通过高压喷射管将浆液从高压喷嘴中喷出，高压液体喷射切削前方岩体形成射流注浆区域，浆液与切削破碎的岩块、岩粉在切缝和射流注浆区域混合为胶结体形成连续的侧向截水帷幕；步骤八，由里向外不断提出钻杆，重复步骤四～步骤七，在设定位置不断地切割岩体和喷射注浆，形成垂向上连续的侧向帷幕墙体；步骤九，在已施工的水平孔竖向割缝的侧向截水帷幕下方重复步骤二～步骤八，形成与上一侧向截水帷幕连续的截水帷幕；步骤十，重复步骤二～步骤九，构筑全封闭或半封闭的厚岩层侧向截水帷幕；所述的厚岩层水平孔竖向割缝装置，包括钻杆（1），所述的钻杆（1）上依次设置有脉冲系统（2）、射流结构（3）和割缝结构（4）；所述的割缝结构（4）包括刀盘（401）、驱动轴（402）、驱动轮（403）和射流滚轮（404），所述的驱动轴（402）包括内轴（40201）和外轴（40202），所述的内轴（40201）上固定安装驱动轮（403）和射流滚轮（404），所述的驱动轮（403）与刀盘（401）处于同一平面，所述的驱动轮（403）与刀盘（401）外围设置有链条（405），所述的链条（405）上设置有锯齿（407）；所述的刀盘（401）下侧固定安装有连接盘（406），所述的连接盘（406）可转动安装在外轴（40202）上；所述的刀盘（402）上还设置有喷射系统（5），所述的喷射系统（5）包括设置在刀盘（401）内部的高压喷射管（501）和与高压喷射管（501）相连且伸出刀盘（401）的顶部的高压喷嘴（502）；所述的射流结构（3）包括外壳（301），所述的外壳内部为高压腔（302），所述的高压腔（302）中设置有与脉冲系统（2）相连的连接筒（303），所述的连接筒（303）上设置有射流枪（304）。

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