一种用于声波法在仰孔中进行围岩破坏范围探测时的孔内堵水装置

摘要

本发明公开了一种用于声波法在仰孔中进行围岩破坏范围探测时的孔内堵水装置；它在阻止耦合水顺钻孔向外流出的同时，将耦合水沿缝隙扩散范围限定在特定长度钻孔内，有效控制了钻孔内耦合水的扩散速率。其特征在于：孔内堵水装置由橡胶气囊（10）、气囊保护套筒（9）和环状金属箍（8）组成，并用胶带（6）将气囊保护套筒绑扎在紧靠环状金属箍外侧的钢管上。其主要特点在于：具有良好膨胀性和韧性的橡胶气囊能够充分填充钢管与孔壁之间的空隙；气囊保护套筒能够有效保护橡胶气囊免于因摩擦而损坏，并在排气后保证其有效恢复原状；环状金属箍和其外侧胶带能够有效固定气囊保护套筒和橡胶气囊位置，防止因伸入或拔出钢管导致其挤压堆叠在一起。

说明书

技术领域

本发明涉及隧道（巷道）掘进施工时在仰孔中进行围岩破坏范围探测时的耦合水堵漏技术。 

背景技术

锚杆支护是在隧道（巷道）掘进施工时普遍采用的围岩加固措施，在选择锚杆长度参数时，围岩在爆破掘进影响下的破坏范围是一个重要参考指标；即锚杆是否有效锚固在稳定岩层中，是锚杆能否充分发挥支护加固围岩作用的关键。采用声波法在钻孔内进行岩层破坏范围探测是一项简单方便、行之有效的工程现场测试方法。该技术在俯孔中应用时很顺利，但是在仰孔中应用时涉及到耦合水的堵漏问题，耦合水一方面在重力作用下顺孔向外流出，另一方面沿着破坏围岩的缝隙以钻孔为中心向围岩内扩散，这样导致孔内耦合水无法充分填充在钻孔与探头之间的空隙，达不到测试要求。现有堵漏技术主要是在孔口设置堵水装置，以阻止耦合水顺孔流出；但是其对孔内耦合水沿缝隙向围岩内的扩散起不到控制作用。 

发明内容

为解决现有堵水装置不能有效控制仰孔中耦合水沿缝隙扩散的不足，本发明要解决的技术问题是设计一种能够有效控制仰孔中耦合水流失、扩散的堵水装置，以保证仰孔中耦合水量满足测试要求。 

为了解决上述技术问题，本发明设计一种用于孔内堵水的装置，在有效阻止耦合水顺钻孔向外流出的同时，将耦合水沿缝隙向围岩内的扩散范围限定在特定长度钻孔内，由于耦合水扩散范围不再是钻孔全长，而是在略大于探头长度的有限范围内，这样可以保证耦合水能够有效填充测试范围内的钻孔空间，满足测试要求。 

本发明的技术解决方案是：利用橡胶气囊充气膨胀特性封堵空心钢管与孔壁间空隙，阻止耦合水顺钻孔向外流出，并将堵水装置设置在紧靠探头下方位置，使其与探头一起进入钻孔内，这样可以将耦合水在孔内沿围岩缝隙扩散的范围限定在特定长度内。为解决堵水装置向孔内伸入（或向孔外拔出）时橡胶气囊由于孔壁凹凸摩擦而发生破损事故，在橡胶气囊外加设一层具有强力弹性的保护胶筒；为解决堵水装置向孔内伸入（或向孔外拔出）时保护胶筒和橡胶气囊由于孔壁摩擦而向反方向挤压堆叠现象，在橡胶气囊两端的空心钢管上固定设置环状金属箍，在保证气囊进气管通畅的前提下将保护胶筒用胶带绑扎在紧靠环状金属箍外侧的钢管上。 

本发明的有益效果在于：在阻止耦合水顺孔流出的同时能够显著降低沿围岩缝隙向围岩内的扩散水量，进而降低供水量，加快工作速率，提高测试效率。 

附图说明

附图1为仰孔中孔内堵水探测示意图 

附图2为孔内堵水装置细部结构图

图中1:空心钢管；2:上向钻孔（仰孔）；3:声波发射探头；4:声波接收探头1；5:声波接收探头2；6:封口胶带；7:进（排）气管；8:气囊位置限定箍；9:气囊保护胶筒；10:橡胶气囊

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。 

按照设计要求在隧道（巷道）围岩上打设钻孔（2）。且钻孔直径以大于声发射探头（3）外径15mm为宜，并保证孔壁光滑无浮石，钻孔直度满足要求。 

将预先准备好的橡胶气囊（10）缠绕在接收探头2（5）下方两个固定环状金属箍（8）的中间钢管上，然后将气囊保护胶筒（9）套在缠绕好的橡胶气囊外，并经进气管（7）向气囊内压入少量空气，以检测气囊的通气膨胀情况是否满足要求；满足通气膨胀要求后，用胶带（6）将气囊保护胶筒两侧紧靠环状金属箍外侧缠绕绑扎在钢管上，此时应保证气囊进（排）气管的通气性，绑扎后可通过再次向进气管压入少量气体的方式进行气管通气性检测。此时堵水装置安设完毕。 

根据钻孔探测深度，在堵水装置下方续接若干段空心钢管（1），并根据测试要求连接水管，建立数据采集系统。将探头与堵水装置伸入钻孔前，首先应检查钻孔质量是否满足工作要求，然后将连接好的探头与堵水装置由钢管缓慢伸入钻孔内，到达预定位置后，打开水阀向钻孔内注水，观察到水自由流出钻孔后，经进气管向气囊内压入空气，直至自由流出钻孔的水量明显减小为止，然后开启数据采集工作按钮，待检测波形稳定后保存数据，之后关闭注水阀门停止向钻孔内注水，并打开进气管阀门将气囊内气体放出，待气囊内无压力时，将探头拔出预设长度，进行下一测点的围岩破坏情况检测工作。 

压气时必须按照先注水、后充气的顺序进行，排气时必须按照先停水、后排气的顺序进行。气体完全排出前，不得向外拔钢管和探头。