阅读说明：本技术 一种矿山超前探水孔口防突防喷联合控水装置 (Outburst prevention and blowout prevention combined water control device for mine advanced water exploration orifice ) 是由 马安邦 于 2020-03-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种矿山超前探水孔口防突防喷联合控水装置,包括套体,套体上固定套设有孔口管。本发明在套体中设置由延伸器牵引的电机与气缸,在气缸上利用支架设置中空的转盘,使得位于转盘上的钻具在气缸输出端支撑作用下自由伸缩,以使钻具在主孔中便捷出入；通过在套体上套设孔口管,利用孔口管设置环状结构的承重架,以便于在孔口管上设置一一对应的开孔器与填充器,以便于在主孔周边开设强压孔,以为主孔提供坚实的保护结构；通过在孔口管上依次连接分流管、入料管、增压管、防突防雾器与钻具卡瓦,再利用一级可控球阀、可控闸阀、二级可控球阀与增压阀,可根据主孔内水雾情况进行一一调节,以便于进行精准的控水操作。(The invention discloses a outburst prevention and blowout prevention combined water control device for an advanced water detection orifice of a mine. According to the invention, the motor and the air cylinder which are dragged by the extender are arranged in the sleeve body, and the hollow rotary table is arranged on the air cylinder by utilizing the support, so that a drilling tool positioned on the rotary table can freely stretch out and draw back under the supporting action of the output end of the air cylinder, and the drilling tool can conveniently enter and exit from the main hole; the orifice pipe is sleeved on the sleeve body, and the orifice pipe is provided with the bearing frame in an annular structure, so that the orifice pipe is provided with the hole tappers and the stuffers which correspond to each other one by one, and the periphery of the main hole is provided with the strong pressure hole, so that a solid protection structure is provided for the main hole; through connect gradually shunt tubes, pan feeding pipe, pressure boost pipe, outburst prevention antifogging device and drilling tool slips on the orifice pipe, recycle one-level controllable ball valve, controllable gate valve, the controllable ball valve of second grade and pressure boost valve, can carry out the one-by-one according to the downthehole water smoke condition of owner and adjust to in carrying out accurate accuse water operation.)

一种矿山超前探水孔口防突防喷联合控水装置

技术领域

本发明涉及矿山开采技术领域，尤其涉及一种矿山超前探水孔口防突防喷联合控水装置。

背景技术

我国是一个有960万平方公里陆地面积的幅员辽阔的国家，同时也是一个山地大国，其中山地约占全国面积的1/3，山区面积占全国陆地面积的2/3，广阔的山地区域也使得我国不可避免地拥有蕴含丰富的矿产资源，与此同时，广阔的山地区域也使得我国会发生次数较多频率域等级较高的矿山灾害。众所周知的是，在矿山地质灾害中，地壳的轻微震动也会造成地下水资源的大幅度运动，说明了地下水在矿山灾害发生过程中具有着十分重要的破坏作用。同时，丰富的地下水危害性在矿井建设过程中也表现得非常明显，其可能会严重影响工程建设进度、增加工程投入、加大施工成本乃至带来生命财产的重大损失。

随着经济全球化程度的不断提升，对矿产资源的需求量日益有加，诸多地区为了满足经济发展的需要，我国乃至全球大部分地区都曾经对浅部矿产矿产资源进行了深度开发，这种开发方式导致浅部矿床资源已日趋枯竭。而后期的经济发展与生产生活需要仍然离不开各种矿产资源的支持，使得矿山开采由浅入深成必然趋势，随着深度的不断增加，矿山水文地质条件就会越来越复杂，含水层静水压力逐渐增大。在生产过程中面对高压含水层，特别是竖井井筒凿井期间，即便是小流量涌水都会对施工进度和成本有很大影响，甚至会造成淹井。相对而言巷道掘进时抵抗出水风险的能力要高于竖井，但当揭露涌水量超过排水系统最大能力，同样也会造成严重后果，不仅会影响矿产资源的正常开发，甚至会引发一系列的翅膀效应。

为了最大程度地降低深部矿床开采存在的不利性与其所造成的负面影响，矿产开采部门针对此开创了多种技术手段，多数情况下会采取超前探水的预防措施。由专利申请号为CN110374540A提出的一种矿山超前探水孔口防突防喷联合控水装置及控水工艺，该技术方案中明确提出了预防措施具体技术手段：方式一：预先埋设孔口管并在孔口管端部加装高压闸阀；方式二：不预先埋设孔口管待出水后孔内下放安装堵水器控水方式针对低压小流量涌水均可实现控水目的。但上述方法皆有其缺陷：因为深部矿床土壤结构坚硬，相互间的压强极大，导致钻具难以进行进出，两种方式难以在深部矿床中进行有效的钻孔；同时，在开孔之后，土壤之间相互施压，周围的土壤对开挖的坑洞进行全面挤压，极易造成坑洞坍塌，不仅如此，也会对开采设备造成掩埋破坏，更为重要的是，没有足够时间取出钻具而实现控水，极可能会造成严重的财产损失和人员伤亡，存在着严重的安全威胁。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中难以对矿山开采的矿坑进行有效控水的问题，而提出的一种矿山超前探水孔口防突防喷联合控水装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种矿山超前探水孔口防突防喷联合控水装置，包括套体，所述套体上固定套设有孔口管，所述套体内滑动套设有延伸器，且延伸器位于套体内的下端固定连接有电机，所述电机输出端固定连接有气缸，且气缸上固定套设有支架，且支架下端焊接有活动延伸至套体外的转盘，所述转盘上分别周向开设有相对应的伸缩孔与导向孔，且伸缩孔中滑动套设有钻具，所述气缸输出端与钻具之间销轴连接有滑动贯穿导向孔的牵引杆；

所述孔口管法兰连接有承重架，且承重架下端等距连接有承重支腿，所述孔口管上安装有一级可控球阀，所述孔口管上端开口固定连通有套设于延伸器上的分流管，且分流管一侧连通有入料管，所述入料管上安装有可控闸阀，且分流管上安装有二级可控球阀，所述分流管上端开口固定连接有套设于延伸器上的增压管，且增压管上安装有增压阀，所述增压管上端开口固定连通有套设于延伸器上的防突防雾器，且防突防雾器上端开口法兰连接有套设于延伸器上的钻具卡瓦；

所述承重架中固定安装有可拆装的开孔器或与分流管相连接的填充器，且钻具与开孔器分别对应有主孔与强压孔。

优选地，所述电机两侧对应焊接有导向块，且套体内壁两侧均垂直开设有滑动套设导向块的导向槽。

优选地，所述套体为下端开口的中空结构，所述支架转动且滑动贯穿套体下端开口。

优选地，所述伸缩孔与导向孔一一对应分别开设于转盘侧壁与上端，且气缸输出端与转盘之间固定连接有强力弹簧。

优选地，所述承重架为环状结构，且开孔器与填充器位于承重架的同一安装位置。

优选地，所述开孔器与填充器数量均为四个，且四个开孔器与填充器周向等距分布于孔口管外侧。

优选地，所述延伸器远离电机的上端延伸至套体外，且分流管、增压管、防突防雾器与钻具卡瓦自下而上依次分布。

优选地，所述入料管位于分流管中部，且可控闸阀位于一级可控球阀与二级可控球阀之间。

与现有技术相比，本发明具备以下优点：

1、本发明在套体中设置由延伸器驱动上下移动的电机与气缸，并通过在气缸上套设支架，利用支架连接中空结构的转盘，通过在转盘内周向安装钻具，利用气缸使钻具在转盘中可实现自由伸缩，使得在钻具在闲置与钻孔时进行伸缩调节，从而实现钻具机构的便捷进入。

2、本发明通过在套体上套设孔口管，并在空口管上法兰连接承重架，通过在承重架上设置便于拆装的开孔器与填充器，利用开孔器在主孔周边等距开设强压孔，利用与分流管相连通的填充器向强压孔中注浆，以便于增强主孔周围的结构坚固强度，确保主孔开口坚实性。

3、本发明通过在孔口管上依次连通分流管、入料管、增压管、防突防雾器与钻具卡瓦，并在孔口管、分流管、入料管与增压管上分别安装一级可控球阀、二级可控球阀、可控闸阀与增压阀，可根据主孔内是否存在喷水喷雾现象进行逐个操控，从而对主孔内环境进行有效的控水操作。

综上所述，本发明在套体中设置由延伸器牵引的电机与气缸，在气缸上利用支架设置中空的转盘，使得位于转盘上的钻具在气缸输出端支撑作用下自由伸缩，以使钻具在主孔中便捷出入；通过在套体上套设孔口管，利用孔口管设置环状结构的承重架，以便于在孔口管上设置一一对应的开孔器与填充器，以便于在主孔周边开设强压孔，通过在强压孔中注浆，以为主孔提供坚实的保护结构；通过在孔口管上依次连接分流管、入料管、增压管、防突防雾器与钻具卡瓦，再利用一级可控球阀、可控闸阀、二级可控球阀与增压阀，可根据主孔内水雾情况进行一一调节，以便于进行精准的控水操作。

附图说明

图1为本发明提出的一种矿山超前探水孔口防突防喷联合控水装置的结构示意图；

图2为本发明提出的一种矿山超前探水孔口防突防喷联合控水装置的填充器安装结构示意图；

图3为本发明提出的一种矿山超前探水孔口防突防喷联合控水装置的A部分结构示意图；

图4为本发明提出的一种矿山超前探水孔口防突防喷联合控水装置的主孔与强压孔分布示意图；

图5为本发明提出的一种矿山超前探水孔口防突防喷联合控水装置的转盘结构示意图。

图中：1套体、2孔口管、3延伸器、4电机、5导向块、6导向槽、7气缸、8支架、9转盘、10伸缩孔、11导向孔、12钻具、13牵引杆、14强力弹簧、15承重架、16承重支腿、17一级可控球阀、18分流管、19入料管、20可控闸阀、21二级可控球阀、22增压管、23增压阀、24防突防雾器、25钻具卡瓦、26开孔器、27填充器、28主孔、29强压孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-5，一种矿山超前探水孔口防突防喷联合控水装置，包括套体1，套体1上固定套设有孔口管2，套体1内滑动套设有延伸器3，且延伸器3位于套体1内的下端固定连接有电机4，电机4输出端固定连接有气缸7，电机4选用产品型号为HC-SFS121B伺服电机，气缸7可选用产品型号为SCD50x100-100-LB的电控设备，且气缸7上固定套设有支架8，在延伸器3的牵引作用下，使得电机4与气缸7在套体1内实现自由伸缩，以便于转盘9与钻具12的深度推进，且支架8下端焊接有活动延伸至套体1外的转盘9，转盘9上分别周向开设有相对应的伸缩孔10与导向孔11，且伸缩孔10中滑动套设有钻具12，气缸7输出端与钻具12之间销轴连接有滑动贯穿导向孔11的牵引杆13，在牵引杆13的带动作用下，可使钻具12在转盘9中实现任意长度的伸缩，以便于钻具12在主孔28中的进出；

孔口管2法兰连接有承重架15，且承重架15下端等距连接有承重支腿16，孔口管2上安装有一级可控球阀17，孔口管2上端开口固定连通有套设于延伸器3上的分流管18，且分流管18一侧连通有入料管19，入料管19上安装有可控闸阀20，且分流管18上安装有二级可控球阀21，分流管18上端开口固定连接有套设于延伸器3上的增压管22，且增压管22上安装有增压阀23，增压管22上端开口固定连通有套设于延伸器3上的防突防雾器24，且防突防雾器24上端开口法兰连接有套设于延伸器3上的钻具卡瓦25，通过钻具卡瓦25可对延伸器3进行操作，以使钻具12进行自由延伸与旋转；

承重架15中固定安装有可拆装的开孔器26或与分流管18相连接的填充器27，且钻具12与开孔器26分别对应有主孔28与强压孔29，强压孔29数量为四个，周向等距分布于主孔28外侧，以便于在周边为主孔28提供坚实的保护结构。

电机4两侧对应焊接有导向块5，且套体1内壁两侧均垂直开设有滑动套设导向块5的导向槽6，以确保电机4与气缸7带动钻具12上下移动的稳定性。

套体1为下端开口的中空结构，支架8转动且滑动贯穿套体1下端开口。

伸缩孔10与导向孔11一一对应分别开设于转盘9侧壁与上端，且气缸7输出端与转盘9之间固定连接有强力弹簧14，以确保转盘9的稳定性。

承重架15为环状结构，且开孔器26与填充器27位于承重架15的同一安装位置，通过拆装开孔器26与填充器27，以便于在主孔28周边开设强压孔29，并在强压孔29中填充具有强固作用的浆料。

开孔器26与填充器27数量均为四个，且四个开孔器26与填充器27周向等距分布于孔口管2外侧。

延伸器3远离电机4的上端延伸至套体1外，且分流管18、增压管22、防突防雾器24与钻具卡瓦25自下而上依次分布。

入料管19位于分流管18中部，且可控闸阀20位于一级可控球阀17与二级可控球阀21之间，通过依次控制一级可控球阀17、可控闸阀20、二级可控球阀21与增压阀23实现精准控水。

本发明可通过以下操作方式阐述其功能原理：

通过承重支腿16架设承重架15，以垂直设置孔口管2与套体1；

第一，通过延伸器3使电机4带动导向块5在导向槽6中下移，电机4带动导向块5在导向槽6中下移，电机4带动气缸7向套体1下端外延伸；

第二，开启气缸7，气缸7输出轴延伸对牵引杆13进行挤压，使得牵引杆13在导向孔11中滑动，并对与之相连接的钻具12进行挤压，使得钻具12经伸缩孔10向外延伸；

第三，开启电机4，电机4输出轴通过气缸7与转盘9带动钻具12进行旋转从而实现钻孔以形成主孔28；

第四，在承重架15上安装开孔器26，开孔器26在主孔28的周边等距开设四个强压孔29；

第五，主孔28未出水时，关闭一级可控球阀17，开启二级可控球阀21，同时将防突防雾器24与钻具卡瓦25都开至最大；

第六，主孔28出水时，开启一级可控球阀17，关闭可控闸阀20，再关闭二级可控球阀21与增压阀23，以实现控水，使水位上升至安全高度；

第七，开启钻具卡瓦25，从孔口管2中将延伸器3与钻具12及其安装结构取出；

第八，在孔口管2上拆除增压管22及以上部分，并在承重架15上安装填充器27；

第九，经入料管19送入浆料，关闭二级可控球阀21，开启一级可控球阀17与可控闸阀20，经孔口管2向主孔28、经填充器27向四个强压孔29中注入浆料。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。