一种用于预防基岩孔洞上方土层塌陷的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及土层防塌陷领域，具体为一种用于预防基岩孔洞上方土层塌陷的装置及方法。其包括：主管，其竖直设置在预先在土层上钻出的作业孔内，其底端伸入岩层上与作业孔连通的孔洞内；伸缩管组，其绕主管均匀分布多组，其沿远离主管方向倾斜向下分布，其包括沿远离主管方向分布的多个依次滑动连接且直径逐渐减小的侧管，直径最大的侧管与主管连通，侧管上均匀分布多个喷射孔；斜向钻孔装置，其包括能伸出并抵接在伸缩管组中最下方侧管上的钻头机构，以及用于驱动钻头机构移动至伸缩管组内侧或从伸缩管组内侧移出的驱动装置；吊放装置；灌浆装置。本发明专利技术能制造盖状的加固支撑结构从而扩大对土层的承托范围和承托稳定性且能对岩层孔洞进行封盖。层孔洞进行封盖。层孔洞进行封盖。

【技术实现步骤摘要】
一种用于预防基岩孔洞上方土层塌陷的装置及方法


[0001]本专利技术涉及土层防塌陷领域，特别是涉及一种用于预防基岩孔洞上方土层塌陷的装置及方法。

技术介绍

[0002]对于地下基岩层中的孔洞，可能会出现渗入或流入至孔洞内的地下水，地下水会向上扩散并与上方土层接触，土层的土壤会在地下水的浸入作用下变松软并向下方岩层孔洞内塌陷，最终导致上方地表的下陷。
[0003]中国专利公开号CN105064366A公开了一种防渗施工中的高压旋喷灌浆跟管结构及其施工方法，包括覆盖层、钻孔孔洞和基岩，所述覆盖层覆盖于基岩上，覆盖层上开设钻孔孔洞，所述钻孔孔洞中设有PVC套管，并通过备管、钻孔、清理、灌浆等工序，完成防渗体施工。本技术方案通过采用普通材质的套管，该套管的材质或结构使其容易破碎，在高压旋喷灌浆时直接将套管击碎并与浆料混合，成为防渗体中的一部分，起到防渗作用。
[0004]但是，上述方案中，对于浆料和破碎的套管最终形成的防渗体，防渗体大体呈竖直分布的柱形结构，浆料向外扩散的范围有限，则最终形成的防渗体对覆盖层起到的承托范围有限，承托稳定性效果有限。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是针对
技术介绍
中存在的问题，提出一种能制造盖状的加固支撑结构从而扩大对土层的承托范围和承托稳定性且能保证对岩层孔洞进行封盖的用于预防基岩孔洞上方土层塌陷的装置及方法。
[0006]一方面，本专利技术提出一种用于预防基岩孔洞上方土层塌陷的装置，包括：主管，其竖直设置在预先在土层上钻出的作业孔内，其底端伸入岩层上与作业孔连通的孔洞内；伸缩管组，其绕主管均匀分布多组，其沿远离主管方向倾斜向下分布，其包括沿远离主管方向分布的多个依次滑动连接且直径逐渐减小的侧管，直径最大的侧管与主管连通，侧管远离主管的一端沿径向向内方向同轴设置有限位环部，侧管另一端沿径向向外方向同轴设置有挡环部，侧管上均匀分布多个喷射孔；斜向钻孔装置，其呈环形均匀分布多组，其与伸缩管组一一对应，其包括能伸出并抵接在伸缩管组中最下方侧管上的钻头机构，以及用于驱动钻头机构移动至伸缩管组内侧或从伸缩管组内侧移出的驱动装置，从而在土层和岩层内钻出斜向的穿管孔；吊放装置，其能同轴支撑在主管内壁上，用于将斜向钻孔装置吊放至钻头机构对准主管和侧管连通处的高度；灌浆装置，其在斜向钻孔装置和吊放装置从作业孔内撤出后能同轴支撑在主管内壁上，灌浆装置具有向伸缩管组进行灌浆的灌浆管a以及向岩层孔洞内壁和主管内灌浆的灌浆管b。
[0007]优选的，钻头机构包括钻头主体、板状钻头、移动驱动机构a、铰接座和动力装置a，钻头主体为回转形结构，钻头主体的最大直径小于伸缩管组中最下方侧管上限位环部的内径，钻头主体上设置有供板状钻头收入的收纳槽，板状钻头外端轮廓与收纳槽槽口轮廓吻合，板状钻头底端通过铰接座与钻头主体铰接，板状钻头外端具有多个钻磨凸台，板状钻头内侧面设置有凹槽，移动驱动机构a两端分别转动连接在收纳槽内壁和凹槽内壁上，动力装置a包括动力源和外壳，动力源设置在外壳内，动力源与钻头主体驱动连接，外壳底端外边缘设置有导向斜面，外壳通过导向斜面抵接在伸缩管组中最下方侧管上的限位环部上，外壳外周面与该侧管内壁形状吻合且滑动连接。
[0008]优选的，驱动装置包括对称分布的两组链式机构和用于驱动两组链式机构同步伸长或收卷的工位可调式驱动装置；链式机构包括连接架、链条机构、链轮和用于收卷链条机构的卷链辊，连接架一端与外壳连接，连接架另一端连接在链条机构一端，链条机构绕接在链轮上，链条机构另一端与卷链辊连接，卷链辊轴向两端设置有沿径向外延的挡板部，两组链条机构在链轮和连接架之间相互抵接的部分呈斜向下倾斜的直线形。
[0009]优选的，链条机构包括多组链条组件，每组链条组件包括一个抵接架、两个连接辊和两个连接板，连接架与链式机构底端的抵接架固定连接，连接辊贯穿抵接架并与抵接架转动连接，两个连接辊沿径向并排分布，连接板与相邻两组链条组件中的两个相邻连接辊转动连接，同组链式机构中任意两个相邻连接辊之间形成供链轮上的齿卡入的空间，两个连接板分布在抵接架外侧，抵接架上设置有抵紧面、承接面、弧形面和抵接面，承接面为圆弧形曲面，抵接面为平面，承接面和抵接面呈阶梯形分布，且承接面位于阶梯的较低端；同一组链条机构中，一个抵接架的抵紧面抵接在相邻抵接架的承接面上；两组链条机构中，相对的两个抵接架通过抵接面抵接。
[0010]优选的，还包括通讯模块、控制终端和用于检测链轮转动圈数的圈数传感器，圈数传感器与通讯模块通讯连接，通讯模块与控制终端通讯连接，控制终端与钻头机构和驱动装置分别控制连接；预设钻头机构钻进方向上岩层和土层交界处至钻进岩层内的钻进终点距离为m，链轮转动圈数为n，链轮齿数为z，同组链条机构中相邻两个连接辊的轴距为p，斜向钻孔装置在被吊放至钻头机构对准主管和侧管连通处的高度时的位置为钻头机构初始位，钻头机构至作业孔底端的距离为H，作业孔底端为岩层和土层交界处，穿管孔倾斜角度为α，钻头机构初始位至钻进方向上岩层和土层交界处的距离为M，则：通过上面两个公式可得：。
[0011]优选的，工位可调式驱动装置包括齿轮e、动力装置b、移动驱动机构b、安装罩和对称分布的两组传动机构，传动机构包括齿轮a、转动轴a、齿轮b、转动轴b、齿轮c、转动轴c、齿轮d和转动轴d；两组传动机构中，两个齿轮b啮合连接，两个齿轮d啮合连接；移动驱动机构b
设置在安装罩上，移动驱动机构b输出端与动力装置b连接，动力装置b与齿轮e驱动连接，齿轮e与齿轮a或齿轮d啮合连接，链轮和齿轮a同轴设置在转动轴a上，齿轮a与齿轮b啮合连接，齿轮b设置在转动轴b上，卷链辊和齿轮c同轴设置在转动轴c上，齿轮c与齿轮d啮合连接，齿轮d设置在转动轴d上，转动轴a、转动轴b、转动轴c和转动轴d均转动设置在安装罩内；安装罩底部设置有供链条机构穿过的通道，通道处转动设置有托辊，托辊支撑在倾斜的链条机构的斜下侧。
[0012]优选的，主管内壁竖直设置有导向条，导向条绕主管中心轴均匀分布多个；吊放装置包括滚动组件、吊放机构和安装架，滚动组件呈圆环形均匀设置多组，滚动组件与导向条一一对应，滚动组件包括滚轮a和轮架a，滚轮a上设置有能卡到导向条上的滚槽a，滚轮a转动设置在轮架a上，滚轮a沿竖直方向并排设置多个，轮架a设置在吊放机构上，安装架设置在吊放机构底部，安装罩设置在安装架上。
[0013]优选的，主管内壁竖直设置有导向条，导向条绕主管中心轴均匀分布多个；灌浆装置上呈圆环形均匀设置有多组定位导向组件，定位导向组件与导向条一一对应，定位导向组件包括滚轮b和轮架b，滚轮b上设置有能卡到导向条上的滚槽b，滚轮b转动设置在轮架b上，滚轮b沿竖直方向并排设置多个，轮架b设置在灌浆装置上。
[0014]优选的，作业孔上部套放有防护管，防护管支撑在土层顶面，防护管外周面抵接在作业孔内壁；主管包括由上至下依次同轴连接的主体管部、扩管部和探管部，主体管部与侧管连通，扩管部外径大于主体管部外径和探管部外径，扩管部外径小于防护管内径，扩管部底端抵接在作业孔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于预防基岩孔洞上方土层塌陷的装置，其特征在于，包括：主管（2），其竖直设置在预先在土层（200）上钻出的作业孔内，其底端伸入岩层（100）上与作业孔连通的孔洞内；伸缩管组，其绕主管（2）均匀分布多组，其沿远离主管（2）方向倾斜向下分布，其包括沿远离主管（2）方向分布的多个依次滑动连接且直径逐渐减小的侧管，直径最大的侧管与主管（2）连通，侧管远离主管（2）的一端沿径向向内方向同轴设置有限位环部，侧管另一端沿径向向外方向同轴设置有挡环部，侧管上均匀分布多个喷射孔；斜向钻孔装置，其呈环形均匀分布多组，其与伸缩管组一一对应，其包括能伸出并抵接在伸缩管组中最下方侧管上的钻头机构，以及用于驱动钻头机构移动至伸缩管组内侧或从伸缩管组内侧移出的驱动装置，从而在土层（200）和岩层（100）内钻出斜向的穿管孔；吊放装置，其能同轴支撑在主管（2）内壁上，用于将斜向钻孔装置吊放至钻头机构对准主管（2）和侧管连通处的高度；灌浆装置（31），其在斜向钻孔装置和吊放装置从作业孔内撤出后能同轴支撑在主管（2）内壁上，灌浆装置（31）具有向伸缩管组进行灌浆的灌浆管a（32）以及向岩层（100）孔洞内壁和主管（2）内灌浆的灌浆管b（33）。2.根据权利要求1所述的用于预防基岩孔洞上方土层塌陷的装置，其特征在于，钻头机构包括钻头主体（9）、板状钻头（10）、移动驱动机构a（11）、铰接座（12）和动力装置a（13），钻头主体（9）为回转形结构，钻头主体（9）的最大直径小于伸缩管组中最下方侧管上限位环部的内径，钻头主体（9）上设置有供板状钻头（10）收入的收纳槽（901），板状钻头（10）外端轮廓与收纳槽（901）槽口轮廓吻合，板状钻头（10）底端通过铰接座（12）与钻头主体（9）铰接，板状钻头（10）外端具有多个钻磨凸台，板状钻头（10）内侧面设置有凹槽（101），移动驱动机构a（11）两端分别转动连接在收纳槽（901）内壁和凹槽（101）内壁上，动力装置a（13）包括动力源和外壳，动力源设置在外壳内，动力源与钻头主体（9）驱动连接，外壳底端外边缘设置有导向斜面，外壳通过导向斜面抵接在伸缩管组中最下方侧管上的限位环部上，外壳外周面与该侧管内壁形状吻合且滑动连接。3.根据权利要求2所述的用于预防基岩孔洞上方土层塌陷的装置，其特征在于，驱动装置包括对称分布的两组链式机构和用于驱动两组链式机构同步伸长或收卷的工位可调式驱动装置；链式机构包括连接架（14）、链条机构、链轮（18）和用于收卷链条机构的卷链辊（23），连接架（14）一端与外壳连接，连接架（14）另一端连接在链条机构一端，链条机构绕接在链轮（18）上，链条机构另一端与卷链辊（23）连接，卷链辊（23）轴向两端设置有沿径向外延的挡板部，两组链条机构在链轮（18）和连接架（14）之间相互抵接的部分呈斜向下倾斜的直线形。4.根据权利要求3所述的用于预防基岩孔洞上方土层塌陷的装置，其特征在于，链条机构包括多组链条组件，每组链条组件包括一个抵接架（16）、两个连接辊（15）和两个连接板（17），连接架（14）与链式机构底端的抵接架（16）固定连接，连接辊（15）贯穿抵接架（16）并与抵接架（16）转动连接，两个连接辊（15）沿径向并排分布，连接板（17）与相邻两组链条组件中的两个相邻连接辊（15）转动连接，同组链式机构中任意两个相邻连接辊（15）之间形成供链轮（18）上的齿卡入的空间，两个连接板（17）分布在抵接架（16）外侧，抵接架（16）上设置有抵紧面（161）、承接面（162）、弧形面（163）和抵接面（164），承接面（162）为圆弧形曲面，
抵接面（164）为平面，承接面（162）和抵接面（164）呈阶梯形分布，且承接面（162）位于阶梯的较低端；同一组链条机构中，一个抵接架（16）的抵紧面（161）抵接在相邻抵接架（16）的承接面（162）上；两组链条机构中，相对的两个抵接架（16）通过抵接面（164）抵接。5.根据权利要求4所述的用于预防基岩孔洞上方土层塌陷的装置，其特征在于，还包括通讯模块、控制终端和用于检测链轮（18）转动圈数的圈数传感器，圈数传感器与通讯模块通讯连接，通讯模块与控制终端通讯连接，控制终端与钻头机构和驱动装置分别控制连接；预设钻头机构钻进方向上岩层（100）和土层（200）交界处至钻进岩层（100）内的钻进终点距离为m，链轮（18）转动圈数为n，链轮（18）齿数为z，同组链条机构中相邻两个连接辊（15）的轴距为p，斜向钻孔装置在被吊放至钻头机构对准主管（2）和侧管连通处的高度时的位置为钻头机构初始位，钻头机构至作业孔底端的距离为H，作业孔底端为岩层（100）和土层（200）交界处，穿管孔倾斜角度为α，钻头机构初始位至钻进方向上岩层（100）和土层（200）交界处的距离为M，则：通过上面两个公式可得：。6.根据权利要求4所述的用于预防基岩孔洞上方土层塌陷的装置，其特征在于，工位可调式驱动装置包括齿轮e（28）、动力装置b（29）、移动驱动机构b（30）、安装罩（8）和对称分布的两...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云峰，赵志强，刘文，赵成，李传磊，徐聪聪，柳浩然，闫子庆，李岩，刘春伟，
申请(专利权)人：山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队山东省地矿工程勘察院，
类型：发明
国别省市：