本发明专利技术涉及一种隧道破碎围岩中钻孔装置及方法，钻孔装置包括外层保护筒、内层钻进筒、加长钻筒和尾部连接件，钻孔时，先将内层钻进筒通过螺纹配合同轴的安装在外层保护筒内，然后整体钻进，穿越破碎围岩，之后将内层钻进筒通过加长钻筒和尾部连接件连接至旋转动力机构，继续钻进，外层保护筒留在破碎岩层起到保护作用，内层钻进筒在加长钻筒驱动下继续钻进，形成钻孔；本发明专利技术通过设置内外双层可分离筒式结构，将传统钻孔装置与方法中钻孔步骤分离为保护筒埋设与二次钻孔两个步骤，利用保护筒度过破碎区域围岩，进而保障了破碎围岩钻孔的成功率。因此，本发明专利技术具有如下优点：结构简单、操作易行、实用性强、适用范围广。适用范围广。适用范围广。
【技术实现步骤摘要】
一种隧道破碎围岩中钻孔装置及方法
[0001]本专利技术属于土木工程领域，涉及一种隧道破碎围岩钻孔技术，具体设计一种隧道破碎围岩中钻孔装置及方法。
技术介绍
[0002]围岩钻孔是隧道工程领域的基础技术之一，被广泛应用于隧道锚杆埋设、地应力测量、洞壁深部注浆、围岩深部地质钻探等领域，对获取深部围岩信息、搭建深部围岩支护体系、改善围岩受力状态、指导隧道科学高效掘进施工等方面有着重要影响。然而，深埋高地应力隧道掘进过程中，常由于隧道开挖扰动而导致浅部硬脆性围岩发生静态脆性破坏(片帮、溃屈及板裂)，进而呈现出“洋葱层状破碎”，形成浅部围岩破碎区；或者因隧道开挖穿越断层破碎带等区域，致使部分揭露围岩破碎。现有隧道钻孔设备多为针对完成围岩钻孔进行开发，在破碎围岩钻孔过程中，常因围岩破碎区松动多孔结构或围岩软硬不均而造成塌孔、歪孔、卡钻等事故，严重制约着围岩钻孔的效率及成功率。
[0003]鉴于现存隧道围岩钻孔方法及装置存在上述缺陷，难以实现隧道破碎围岩安全高效钻孔，因而提出一种隧道破碎围岩中钻孔装置及方法。
技术实现思路
[0004]本专利技术是为了解决现有技术所存在的技术问题而进行的，目的在于提供结构简单、操作易行、实用性高、适用范围广的隧道破碎围岩钻孔装置及方法，以切实避免隧道破碎围岩钻孔过程中常出现的因围岩破碎而导致的塌孔、歪孔、卡钻等现象，提高隧道破碎围岩钻孔的效率与成功率，保障破碎围岩锚杆埋设、围岩深部注浆、地应力测量等工作顺利进行。
[0005]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
[0006]一方面，本专利技术提供一种用于隧道破碎围岩的钻孔装置，包括：
[0007]外层保护筒，尾部能通过第一尾部连接件可拆卸的安装在旋转动力机构上，在旋转动力机构驱动下旋转进行钻进；
[0008]内层钻进筒，通过螺纹配合同轴的安装在外层保护筒内，内层钻进筒前端设有用于钻进的钻头；
[0009]加长钻筒，其前端能可拆卸连接在内层钻进筒端部，尾端能通过第二尾部连接件可拆卸的安装在旋转动力机构上，在旋转动力机构提供动力下，驱动内层钻进筒进行钻进；
[0010]当外层保护筒，通过第一尾部连接件与旋转动力机构相连时，内层钻进筒和外层保护筒一起整体钻进；当拆掉第一尾部连接件，将内层钻进筒通过加长钻筒、第二尾部连接件与旋转动力机构相连时，旋转动力机构能驱动内层钻进筒相对于外层保护筒旋转，实现在外层保护筒的保护下二次钻进。
[0011]所述外层保护筒内壁设置全螺纹，所述内层钻进筒外侧设置有对应的全螺纹。
[0012]优选的，通过选择所述内层钻进筒与外层保护筒之间螺纹方向，使得二次钻进的
旋转方向和整体钻进的旋转方向相同。
[0013]优选的，所述第一尾部连接件为第一端盖，所述第一端盖通过螺纹配合与外层保护筒尾部相连。
[0014]优选的，所述加长钻筒通过螺纹配合与内层钻进筒尾部相连；第二尾部连接件为第二端盖，所述第二端盖通过螺纹配合与内层钻进筒的尾部相连。
[0015]优选的，所述第一端盖和第二端盖上分别设有与旋转动力机构相连的连接件。
[0016]优选的，所述连接件包括设置于第一端盖和第二端盖上的连接孔以及与连接孔相连的加长杆。
[0017]优选的，所述内层钻进筒与外层保护筒之间间隙充满防止分离取芯时卡涩的润滑介质。
[0018]优选的，所述外层保护筒上设有至少一个用于注入润滑介质的注入孔。
[0019]另一方面，本专利技术提供一种隧道破碎围岩中钻孔方法，采用上述钻孔装置，钻孔方法包括以下步骤：
[0020]设备安装与调试：将内层钻进筒通过螺纹配合同轴的安装在外层保护筒内，将外层保护筒的尾部通过第一尾部连接件安装在旋转动力机构上；
[0021]整体钻进：开启旋转动力机构，对隧道破碎围岩进行整体钻进，在螺纹连接和第一尾部连接件的限位下，内层钻进筒与外层保护筒同步旋转钻进；
[0022]内外分离、继续钻进：当整体钻进穿过围岩破碎层或者达到设定深度时，暂停旋转动力机构，拆掉第一尾部连接件，将加长钻筒连接在内层钻进筒的尾部，将加长钻筒的尾部通过第二尾部连接件安装在旋转动力机构上，在旋转动力机构驱动下相对于外层保护筒旋转继续钻进，实现内外分离、继续钻进。
[0023]因此，与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0024]通过设置内外双层可分离式筒式结构，将钻孔分为保护筒埋设与二次钻孔两个步骤，增加外层保护筒对破碎岩层钻孔进行保护，避免了常规钻孔方法在隧道破碎围岩钻孔过程中常出现的因围岩破碎而导致的塌孔、歪孔、卡钻现象。本专利技术结构简单、操作易行、实用性强、适用范围广，提高了隧道破碎围岩钻孔的效率与成功率，保障了破碎围岩锚杆埋设、围岩深部注浆、地应力测量等工作顺利进行。
附图说明
[0025]图1是本专利技术实施例中用于隧道破碎围岩的钻孔装置结构示意图。
[0026]图2是本专利技术中钻孔装置连接第一尾部连接件示意图。
[0027]图3是本专利技术中钻孔装置连接第二尾部连接件示意图。
[0028]图4是本专利技术实施例中外层保护筒结构示意图。
[0029]图5是本专利技术实施例中内层钻进筒结构示意图。
[0030]图6是本专利技术实施例中加长钻筒结构示意图。
[0031]图7是本专利技术实施例中尾部连接装置示意图，其中图7中A为第一尾部连接件示意图，图7中B为第二尾部连接件示意图，图7中C为加长杆示意图。
[0032]图8是本专利技术实施例中进行穿越破碎围岩钻孔方法流程示意图，其中，图8中A为整体钻进示意图，图8中B为整体钻进达到设定深度示意图，图8中C为整体钻进后内层钻进筒
连接加长钻筒及第二尾部连接件示意图，图8中D为加长钻筒连接内层钻进筒继续钻进示意图；图8中E为内层钻进筒反转退出后形成钻孔示意图。
[0033]图9为本专利技术实施例中钻头示意图。
[0034]1‑
隧道破碎围岩，11
‑
中浅层破碎围岩，12
‑
深部完整围岩，2
‑
钻孔装置，21
‑
外层保护筒，211
‑
第一内螺纹，22
‑
内层钻进筒，221
‑
第一外螺纹，222
‑
第二内螺纹，23
‑
加长钻筒，231
‑
第一连接螺纹，232
‑
第二连接螺纹，3
‑
旋转动力机构，4
‑
钻孔，51
‑
第一尾部连接件，511
‑‑
第一端盖，512
‑
第一凸台，513
‑
连接孔，52
‑
第二尾部连接件，521
‑
第二端盖，522
‑
第二凸台，53
‑
加长杆，6
‑
注入孔，7
‑
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于隧道破碎围岩的钻孔装置，其特征在于：包括外层保护筒，尾部能通过第一尾部连接件可拆卸的安装在旋转动力机构上，在旋转动力机构驱动下旋转进行钻进；内层钻进筒，通过螺纹配合同轴的安装在外层保护筒内，内层钻进筒前端设有用于钻进的钻头；加长钻筒，其前端能可拆卸连接在内层钻进筒端部，尾端能通过第二尾部连接件可拆卸的安装在旋转动力机构上，在旋转动力机构提供动力下，驱动内层钻进筒进行钻进；当外层保护筒，通过第一尾部连接件与旋转动力机构相连时，内层钻进筒和外层保护筒一起整体钻进；当拆掉第一尾部连接件，将内层钻进筒通过加长钻筒、第二尾部连接件与旋转动力机构相连时，旋转动力机构能驱动内层钻进筒相对于外层保护筒旋转，实现在外层保护筒的保护下二次钻进。2.根据权利要求1所述的钻孔装置，其特征在于：所述外层保护筒内壁设置全螺纹，所述内层钻进筒外侧设置有对应的全螺纹。3.根据权利要求2所述的钻孔装置，其特征在于：通过选择所述内层钻进筒与外层保护筒之间螺纹方向，使得二次钻进的旋转方向和整体钻进的旋转方向相同。4.根据权利要求1所述的钻孔装置，其特征在于：所述第一尾部连接件为第一端盖，所述第一端盖通过螺纹配合与外层保护筒尾部相连。5.根据权利要求4所述的钻孔装置，其特征在于：所述加长钻筒通过螺纹配合与内层钻进筒尾部相连；第二尾部连接件为第二端盖，所述第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：王浩杰，张晓平，唐少辉，张旗，李馨芳，刘勇斌，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。