一种斜冻结孔用外夹式下冻结管装置

摘要

本发明涉及一种斜冻结孔用外夹式下冻结管装置，其特征在于：包括三部分，第一部分起连接、传扭、密封作用，有中心管，扭力座，Y形密封，导向套；第二部分起外夹冻结管作用，有卡瓦，锥套，弹簧，钢球，衔接套，键销，承载座；第三部分是驱动卡瓦夹紧的油缸，有油缸缸筒，活塞杆。该装置与斜井钻机主轴连接后，通过液压系统可以实现外夹紧冻结管，并有密封圈密封冻结管内径，可以实现下冻结管的同时循环泥浆，同时随主轴旋转实现旋转冻结管柱，实现了在斜冻结孔中安全下入冻结管。

说明书

技术领域

本发明属于钻井机械领域，涉及一种斜冻结孔用外夹式下冻结管装置。

背景技术

目前，我国西部煤矿新建矿井，多采用斜井，斜井开拓成为趋势；如已建好的内蒙的马泰壕矿主井、察哈素矿主井等。在建斜井井筒时由于地层复杂需相继采用冻结法施工凿井。冻结法施工凿井是在预开挖的煤矿斜井井筒周围，钻出和井筒同轴线的几十个均布的冻结孔，孔中下入冻结管，然后，通过人工制冷技术，使地层中的水结冰，将松散含水岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水，在冻结壁的保护下，进行斜井地下工程掘砌作业。

针对斜井冻结，理论上有不同方案，一是全部斜冻结孔、二是全部直冻结孔、三是顶部及两帮用直孔底部用斜孔、四是顶部用斜孔两帮用直孔。有资料显示，全部斜冻结孔方案的打钻工程量和冻结需冷量是最节约的，冻土的挖掘量最小，成本最少；但由于斜孔的钻孔技术及配套工艺技术没有突破，所以，目前，我国西部的斜井井筒在冻结法施工中一直沿用全部直冻结孔方案。

目前，针对斜冻结孔，提供一套安全的下冻结管的装置及工艺方法已十分迫切。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种用于斜冻结孔，外夹式下冻结管的装置，实现安全高效下冻结管。

为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种斜冻结孔用外夹式下冻结管装置，包括三部分，第一部分起连接、传扭、密封作用，有中心管，扭力座，Y形密封，导向套；第二部分起外夹冻结管作用，有卡瓦，锥套，弹簧，钢球，衔接套，键销，承载座；第三部分是驱动卡瓦夹紧用的油缸。中心管上端内螺纹和钻机的主轴连接，下端和扭力座螺纹连接，导向套和扭力座螺纹连接，Y形密封在扭力座和导向套之间；中心管外圆上有一对圆锥滚子轴承，轴承外圈和油缸缸筒配合，中心管在活塞杆中间穿过；活塞杆和承载座上端螺纹连接；承载座下端悬吊着钢球和衔接套，衔接套下端和锥套连接，锥套通过内锥面包着卡瓦，弹簧安装在卡瓦和扭力座中间。

所述的承载座和衔接套之间有钢球。

所述的衔接套中部安装有键销。

所述的卡瓦为三瓣式结构，内表面为锥面。

所述的卡瓦夹紧油缸中的活塞和活塞杆是一体。

由于采用上述技术方案，本装置与斜井钻机主轴相连接，通过液压系统可以实现外夹紧冻结管，Y型密封圈密封冻结管，可以实现下冻结管的同时循环钻井液，同时钻机主轴旋转带动冻结管柱旋转，从工艺上实现安全下冻结管。

附图说明

图1是本斜冻结孔用外夹式下冻结管装置的结构示意图；

图中：1.中心管2.上压盖3.圆螺母4.圆锥滚之轴承5.油缸缸筒6.防转杆7.活塞杆8.衔接套9.钢球10.承载座11.键销12.扭力座13.弹簧14.锥套15.卡瓦16.Y形密封17.导向套18.冻结管

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对斜冻结孔用外夹式下冻结管装置作进一步说明：

如附图1、中心管2、上压盖3、圆螺母4、圆锥滚之子轴承5、油缸缸筒6、防转杆7、活塞杆8、衔接套9、钢球10、承载座11、键销12、扭力座13、弹簧14、锥套 15、卡瓦16、Y形密封17、导向套18、冻结管

首先，把本装置安装于斜井钻机的主轴上，钻机上的吊车吊起冻结管并拖曳至主导轨线上，由夹持器扶正夹持，钻机的给进系统运行带动动力头前移，慢慢将本装置的导向套17及Y形密封16插入冻结管18的内孔中。卡瓦15的内径和冻结管18之间有间隙，启动液压系统，预调定好系统压力，开启换向阀，油缸下腔进入压力油，活塞杆7运动上移，承载座10被带动上移，同时拉动衔接套8，锥套14向上移动；锥套14包裹着卡瓦15，挤压着弹簧13，直至把弹簧13压到位，卡瓦15和冻结管18间隙消除，并继续外夹着冻结管18的外圆，直至液压系统到达调定好的压力。冻结管18前端与已下入的冻结管对接焊接，焊好后，单根冻结管就和整个冻结管柱成整体，启动钻机的泥浆循环系统，钻机前夹持器松开，钻机给进系统运行驱动动力头一起慢速前移，推动整个冻结柱慢速下入斜冻结孔中，过程中，动力头主轴转动带动中心管1旋转，中心管1带动扭力座12旋转，扭力座12通过键销11驱动衔接套8转动，并带动被夹紧的整个冻结管柱旋转。待整个冻结柱基本下入后由前夹持器夹住整个管柱，泥浆循环系统停止。液压系统换向阀换向，油缸上腔进油，推动活塞杆7下行，带动承载座10下行，衔接套8下行，锥套14下行，弹簧13释放力推动卡瓦15下行，卡瓦15不再外夹冻结管18外圆，和冻结管18脱开间隙，给进系统运行带动动力头后移，本装置也从冻结管中起出随动力头后移，进入下一个循环。