一种岩溶钻孔裂隙水快速封堵装置及方法与流程

1.本发明涉及岩溶钻孔裂隙水封堵技术领域，具体为一种岩溶钻孔裂隙水快速封堵装置及方法。


背景技术：

2.岩溶地区含有大量地下水，在岩溶地区修建隧道时，难免穿过富水区，隧道空间上方常存在富水空间。由于岩溶水对岩体有腐蚀作用，其在重力作用下对位于下方的岩体作用较大，故富水空间下部的岩体会逐渐形成岩溶裂隙并最终发育连接至隧道空间。由于隧道工程属于隐蔽工程，其对防水要求较高，且水体进入隧道断面后会对交通或隧道结构产生较大影响，故需要对进入隧道空间的岩溶裂隙水尤其是施工阶段沿钻孔孔道进入隧道空间的岩溶裂隙水进行封堵处理。
3.目前我国对岩溶地区地下工程裂隙水渗流病害多采用注浆封堵或者采用冷凝器降温将水体冻结达到封堵效果。
4.注浆封堵大多采用水泥基复合材料、改性化学注浆材料、热沥青等具有一定膨胀性能的材料进行封堵。如将热沥青注入钻孔孔道后，热沥青遇裂隙水后快速冷却，体积膨胀并充满钻孔孔道，由于冷却膨胀后沥青的体积略大于钻孔孔道体积，故对孔壁有挤压作用，因此可以作为裂隙水封堵材料。其他材料大多采用该原理进行裂隙水的封堵。
5.冷凝器冻结处理是采用冷凝系统令裂隙水体降温冻结从而进行封堵。通常将导热性良好的媒介，插入水体中，再对水体实施降温冻结，达到封堵的效果。
6.现大多采用的注浆封堵材料如热沥青或水泥基复合材料改性化学注浆材料等均对水体有一定的污染性，大量使用该种材料对岩溶地区孔道裂隙水进行封堵，必然会对地下水系造成一定的污染，从而导致不可逆的环境污染。
7.由于冷凝器等设备安装难度较高，不易于现场的安装等，且通过冷凝器对水体进行降温冻结时，将环境温度降到所需要的裂隙水的冰点所需时间较长。在冷凝器持续降温期间，并不能有效的对钻孔裂隙水进行封堵，故有一定的局限性。
8.综合以上问题考虑，本发明提出一种一种岩溶钻孔裂隙水快速封堵装置及方法，通过液氮汽化时释放大量冷能，从而降低环境温度，最终达到将裂隙水体冻结，封堵钻孔的目的。由于液氮汽化后为氮气，对环境没有污染，故本发明采用液氮进行列席水的封堵，可以有效避免对环境的污染，同时还可达到一定的封堵效果。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种岩溶钻孔裂隙水快速封堵装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题：注浆封堵材料如热沥青或水泥基复合材料改性化学注浆材料等均对水体有一定的污染性，会对地下水洗造成一定的污染；由于冷凝器等设备安装难度较高，不易于现场的安装等，且通过冷凝器对水体进行降温冻结时，将环境温度降到所需要的裂隙水的冰点所需时间较长、在冷凝器持续降温期间，并不能有效的对钻孔裂隙水进行封堵，故
有一定的局限性。
10.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：岩溶钻孔裂隙水快速封堵方法，所述封堵方法包括：采用液氮汽化释放于岩溶钻孔裂隙中，使岩溶钻孔裂隙水冻结。
11.进一步的，其中，采用液氮汽化释放于岩溶钻孔裂隙中，使岩溶钻孔裂隙水冻结，主要包括：将液氮储存于大容量液氮存储罐中；液氮在低温液体泵的作用下，经液氮输送管输送到分流器中，并在分流器中存储一定量的液氮；打开分流器前端连接的输送管道开关装置，使液氮进入到液氮输送硬管；经过液氮输送硬管将液氮喷到岩溶钻孔裂隙中，使氮气汽化、制冷，将岩溶钻孔裂隙水冻结。
12.一种岩溶钻孔裂隙水快速封堵装置，包括：大容量液氮存储罐；输入端通过液氮输送管与所述大容量液氮存储罐连接的低温液体泵；与所述低温液体泵输出端通过液氮输送管连接的分流器，所述分流器的输出端设置有若干个输送管道开关装置；与所述输送管道开关装置通过液氮输送管连接的液氮输送硬管。
13.进一步优选的，所述大容量液氮存储罐与低温液体泵之间的液氮输送管上还设置有单向阀。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用液氮汽化释放冷能的特点使岩溶地区工程中钻孔裂隙水结冰，阻止其渗出，达到封堵效果。利用液氮汽化释放冷能较大、速度较快的特点，通过液氮输送硬管将液氮输出至钻孔内部，结合狭小空间能量逸散较小的特点，在短时间内降低钻孔内环境温度，令裂隙水快速结冰，从而达到快速封堵的效果，本装置采用低温液体泵提供传输动力，将液氮通过预先冷处理过的液氮输送管输送至钻孔内部进行裂隙水快速封堵。
15.本发明比传统注浆封堵及冷凝管冻结水体封堵裂隙水速度更快。本装置的组件无需定制，较容易获取，且使用效果更显著。本装置所用设备绝大多数可反复利用，作业后设备经济损失较小。
附图说明
16.图1为本装置整体结构示意图。
17.附图标记：1、大容量液氮存储罐；2、液氮输送管；3、低温液体泵；4、分流器；5、输送管道开关装置；6、液氮输送硬管。
具体实施方式
18.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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
19.请一并参阅图1。
20.岩溶钻孔裂隙水快速封堵装置：本发明以液氮汽化释放冷能从而冻结水体的原理，通过控制液氮输出实现岩溶钻孔裂隙水快速封堵，设置有大容量液氮存储罐1、一根有一定长度的液氮输送管2，液氮输送管2前端设置单向阀，单向阀连接一小型低温液体泵3，可控制液氮输入及输出速率，小型低温液体泵3输出端通过液氮输送管2连接一液氮分流器4，分流器4输出端连接若干可控制管道开关的输送管道开关装置5，每根输送管道开关装置5前端通过液氮输送管2连接一根液氮输送硬管6。
21.开启电源后，液氮在低温液体泵3的作用下，由大容量液氮存储罐1流经液氮输送管2，并在低温液体泵3前端的分流器4中存储一定量的液氮。在打开分流器4前端连接的输送管道开关装置5后，分流器4中的液氮通过液氮输送管2进入管道前端连接的液氮输送硬管6，最终进入钻孔深处，停留在钻孔深处汽化、制冷，将孔内裂隙水冻结，从而起到岩溶地区钻孔施工过程中快速封堵裂隙水的效果。
22.由此：本发明利用液氮汽化释放冷能较大、汽化速度较快的特点，将液氮通过液氮输送硬管输出至钻孔内部，结合狭小空间能量逸散较小的特点，在短时间内降低钻孔内环境温度，令裂隙水快速结冰，比传统注浆封堵及冷凝管冻结水体封堵裂隙水速度更快。
23.本装置的组件无需定制，较容易获取，且使用效果更显著。
24.本装置所用设备绝大多数可反复利用，作业后设备经济损失较小。
25.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
26.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。