一种高流速岩溶管道挂网、钩石、注浆联合堵水方法

本申请涉及工程地质勘查、岩土工程注浆、采矿工程注浆技术领域，尤其涉及一种高流速岩溶管道挂网、钩石、注浆联合堵水方法。

我国岩溶分布广泛，岩溶区水文地质条件复杂，岩溶涌水分别威胁地下工程施工和采矿工程开挖安全。为了保证工程区的安全，必须在其周围开展岩溶管道注浆堵漏。然而，对于高流速岩溶管道，由于地下水流速过大、岩溶管道侧壁光滑度高，现有注浆材料难以形成有效注浆体。因此，适用于高流速岩溶管道的堵水方法亟待进一步开发。

本申请的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种高流速岩溶管道挂网、钩石、注浆联合堵水方法。能够快速、有效封堵岩溶管道高流速地下水，减少岩溶涌水对隧道开挖、矿体开采等产生的危害。

为实现上述目标，本申请提供了如下技术方案：

一种高流速岩溶管道挂网、钩石、注浆联合堵水方法，其特征在于，本方法包括五个步骤，步骤一：钻探(现有常规技术)、步骤二：清淤(现有常规技术)、步骤三：挂网固定(本申请特有技术)、步骤四：钩石填料(本申请特有技术)、步骤五：丙烯酸盐注浆(现有常规技术)。

所述的步骤一：钻探(现有常规技术)，指在拟建工程区岩层中开展钻探，保留探测到岩溶管道的钻探孔用于后期堵水。

所述的步骤二：清淤(现有常规技术)，指在钻杆上安装高压喷射头，利用钻杆将其放置到岩溶管道底部，通过喷射头喷射高压清水从而清除岩溶管道底部淤泥。

所述的步骤三：挂网固定(本申请特有技术)，指利用本申请设计的特有装置，通过钻探孔完成岩溶管道底部钻孔、锚固和特制挂网释放；为完成该步骤而设计了特有装置自锚固收纳管；该装置包括外套管、锚固钻头、锁固机构、特制挂网；

所述的外套管外径与钻机钻杆外径一致并可与其直接连接；

所述的锚固钻头是一种自钻式锚具，包括一个钻头、若干个锚固齿、若干个锚固弹簧、若干个锚固卡扣、若干根锚固牵引绳、一个锚固电机、若干个连接臂；所述的钻头位于锚固钻头底部，可在岩石内钻孔；所述的若干个锚固齿，每个锚固齿与多个连接臂铰接；所述的若干个锚固弹簧、若干个锚固卡扣、若干根锚固牵引绳、若干个连接臂数量相等；所述的连接臂尾端均设有凹槽并与锚固弹簧连接，当连接臂尾端凹槽与锚固卡扣卡固时，锚固弹簧处于压缩状态，当连接臂尾端凹槽与锚固卡扣脱开时，锚固弹簧在弹性力作用下伸长，连接臂被锚固弹簧推动向外弹出，锚固齿整体向外弹出；所述的若干个锚固卡扣顶端分别通过同等数量的锚固牵引绳与一个锚固电机转轴连接，当启动锚固电机时，若干根锚固牵引绳同时随一个锚固电机转轴转动而卷起，在锚固牵引绳的带动下锚固卡扣分别沿各自绞接处转动，从而使锚固卡扣与连接臂尾端凹槽脱开；所述的一个锚固电机封闭于锚固钻头内，并且经过防水处理，具有水下工作能力；

所述的锁固机构是指实现外套管与锚固钻头之间锁固、脱开的机构，包括若干个锁固卡扣、若干根锁固牵引绳、若干个锁固电机、若干个锁固凹槽；所述的若干个锁固卡扣、若干根锁固牵引绳、若干个锁固电机、若干个锁固凹槽数量相等；所述的锁固凹槽位于锚固钻头顶部，当锁固卡扣与锁固凹槽卡固时，外套管与锚固钻头锁固，当锁固卡扣与锁固凹槽脱开时，外套管与锚固钻头脱开；所述的锁固卡扣一端通过锁固牵引绳与锁固电机转轴连接，当启动锁固电机时，锁固牵引绳随锁固电机转轴转动而卷起，在锁固牵引绳的带动下锁固卡扣分别沿各自绞接处转动，从而使锁固卡扣与锁固凹槽脱开；锁固机构能够保证在锚固钻头钻孔过程中外套管与锚固钻头之间锁固，待钻孔形成并完成锚固后使外套管与锚固钻头脱开；所述的若干个锁固电机封闭于外套管内，并且经过防水处理，具有水下工作能力；

所述的特制挂网是指由高强度鱼线编织而成的网，其一端与锚固钻头固定，其余部分收纳在外套管内，当外套管与锚固钻头之间脱开时，收纳在外套管内的特制挂网可以自由脱离。

所述的步骤四：钩石填料(本申请特有技术)，指利用本申请设计的特有装置，通过钻探孔实现石料投放，并将其固定于岩溶管道中已锚固的特制挂网上；为完成该步骤而设计了特有装置串珠状石料，该装置包括若干个带孔石料、一根高强度鱼线、若干个挂钩；

所述的串珠状石料是指利用一根高强度鱼线将若干个带孔石料穿成串珠状，并且在一定间隔距离处安装若干个挂钩；当若干个串珠状石料沿钻探孔下落到岩溶管道中时，挂钩将勾住已经锚固好的特制挂网，从而将带孔石料固定于步骤三中已锚固的特制挂网上。

通过重复步骤三、四操作，直至岩溶管道被特制挂网和串珠状石料填满。

所述的步骤五：丙烯酸盐注浆(现有常规技术)，指向岩溶管道内充填丙烯酸盐注浆浆液；该浆液包括主料和引发剂两部分，分别通过单独岩溶管道被输送到岩溶管道位置，并在此处实现喷射混合，从而形成注浆浆液，浆液随着地下水流流入特制挂网和串珠状石料缝隙并固化堵水；注浆直至岩溶管道内水流被完全堵住。

与现有技术相比，本申请提供的技术方案，作为举例而非限定，具有如下有益效果：本申请涉及工程地质勘查、岩土工程注浆、采矿工程注浆技术领域，能够快速、有效封堵岩溶管道高速地下水流，减少涌水对岩土体开挖、矿体开采等产生的危害。

图1为本申请实施例提供的一种高流速岩溶管道挂网、钩石、注浆联合堵水方法的技术流程图；

图2为本申请实施例中为完成步骤三：挂网固定而设计的自锚固收纳管锁固状态下的结构示意图；

图3为本申请实施例中为完成步骤三：挂网固定而设计的自锚固收纳管脱开状态下的结构示意图；

图4为本申请实施例中为完成步骤四：钩石填料而设计的串珠状石料的结构示意图；

图5为本申请实施例中步骤三：挂网固定实施过程中自锚固收纳管锁固状态下钻孔的状态示意图；

图6为本申请实施例中步骤三：挂网固定实施过程中自锚固收纳管脱开、特制挂网散开的状态示意图；

图7为本申请实施例中步骤四：钩石填料实施过程中串珠状石料与特制挂网勾住固定的状态示意图；

图8为本申请实施例中重复步骤三、四操作特制挂网与串珠状石料形成堆积体的状态示意图；

图9为本申请实施例中步骤五：丙烯酸盐注浆实施过程中注浆完成形成堵水体的状态示意图。

附图标记说明

1为自锚固收纳管、2为钻探孔、3为岩溶管道、4为岩溶管道底部淤泥、5为串珠状石料、6为钻杆、7为浆液、8为岩层、9为钻机；

11为外套管、12为锚固钻头、13为锁固机构、14为特制挂网；

121为钻头、122为锚固齿、123为锚固弹簧、124为锚固卡扣、125为锚固牵引绳、126为锚固电机、127为连接臂；

131为锁固卡扣、132为锁固牵引绳、133为锁固电机、134为锁固凹槽；

51为带孔石料、52为高强度鱼线、53为挂钩。

下面将结合具体实施例及其附图对本申请提供的技术方案作进一步说明。结合下面说明，本申请的优点和特征将更加清楚。

需要说明的是，本申请的实施例有较佳的实施性，并非是对本申请任何形式的限定。本申请实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。本申请优选实施方式的范围也可以包括另外的实现，且这应被本申请实施例所属技术领域的技术人员所理解。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限定。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

本申请的附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本申请实施例的目的，并非是限定本申请可实施的限定条件。任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的效果及所能达成的目的下，均应落在本申请所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。且本申请各附图中所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

如图1所示，一种高流速岩溶管道挂网、钩石、注浆联合堵水方法，本方法包括五个步骤，步骤一：钻探(现有常规技术)、步骤二：清淤(现有常规技术)、步骤三：挂网固定(本申请特有技术)、步骤四：钩石填料(本申请特有技术)、步骤五：丙烯酸盐注浆(现有常规技术)。

如图2、图3所示，为完成步骤三：挂网固定，实现在岩溶管道底部钻孔、锚固和特制挂网释放，本申请设计了特有装置自锚固收纳管1；该装置包括外套管11、锚固钻头12、锁固机构13、特制挂网14；

如图2所示，所述的外套管11外径与钻机9钻杆6外径一致并可与其直接连接；所述的锚固钻头12是一种自钻式锚具，包括一个钻头121、两个锚固齿122、四个锚固弹簧123、四个锚固卡扣124、四根锚固牵引绳125、一个锚固电机126、四个连接臂127；所述的钻头121位于锚固钻头12底部，可在岩石内钻孔；所述的两个锚固齿122，每个锚固齿122铰接两个连接臂；所述的四个连接臂127尾端均设有凹槽并分别与四个锚固弹簧123连接；所述的四个锚固卡扣124与四个连接臂127尾端凹槽卡固；所述的四个锚固弹簧123均处于压缩状态；所述的四个锚固卡扣124顶端分别通过四根锚固牵引绳125与一个锚固电机126转轴连接，可同时实现四根锚固牵引绳125的卷起与释放；所述的一个锚固电机126封闭于锚固钻头12内，并且经过防水处理，具有水下工作能力；

所述的锁固机构13是指实现外套管11与锚固钻头12之间锁固、脱开的机构，包括两个锁固卡扣131、两根锁固牵引绳132、两个锁固电机133、两个锁固凹槽134；所述的两个锁固卡扣131与两个锁固凹槽134卡固，能够保证在锚固钻头12钻孔过程中外套管11与锚固钻头12之间锁固；所述的两个锁固卡扣131一端分别通过两根锁固牵引绳132与两个锁固电机133转轴连接，两个锁固电机133转轴转动可以分别带动两个锁固牵引绳132的卷起与释放；所述的两个锁固电机133封闭于外套管11内，并且经过防水处理，具有水下工作能力；

所述的特制挂网14是指由高强度鱼线编织而成的网，其一端与锚固钻头12固定，其余部分收纳在外套管11内；

在优选的实施方式中，可以在外套管11和钻杆6中开设贯通的穿线孔，用于穿设电缆，通过所述电缆分别连接一个锚固电机126、两个锁固电机133及外接电源；所述的电缆、一个锚固电机126、两个锁固电机133均经过防水处理，具备水下工作能力；通过控制外接电源的开关分别为一个锚固电机126、两个锁固电机133通电或断电。

如图3所示，当启动锚固电机126时，四根锚固牵引绳125同时随锚固电机126转轴转动而卷起，在四根锚固牵引绳125的带动下四个锚固卡扣124分别沿各自绞接处转动，从而使四个锚固卡扣124与四个连接臂127尾端凹槽脱开，四个锚固弹簧123在弹性力作用下伸长，四个连接臂127被四个锚固弹簧123推动向外弹出，两个锚固齿122整体向外弹出；

当同时启动两个锁固电机133时，两根锁固牵引绳132分别随两个锁固电机133转轴转动而卷起，在两根锁固牵引绳132的带动下两个锁固卡扣131分别沿各自绞接处转动，从而使两个锁固卡扣131与两个锁固凹槽134脱开；

当向上提起外套管11时，当外套管11与锚固钻头12之间脱开时，收纳在外套管11内的特制挂网14可以自由脱离。

如图4所示，为完成步骤四：钩石填料，实现石料投放，并将其固定于岩溶管道3中已锚固的特制挂网14上，本申请设计了特有装置串珠状石料5；该装置包括六个带孔石料51、一根高强度鱼线52、四个挂钩53；所述的串珠状石料5是指利用一根高强度鱼线52将六个带孔石料51穿成串珠状，并且在一定间隔距离处安装四个挂钩53。

图5至图9为本申请步骤三、四、五的状态示意图，工程区总体为岩层8，在地表放置钻机9开展工作。

如图5所示，步骤三：挂网固定实施过程中，利用锁固状态下(图2)的自锚固收纳管1的锚固钻头12在岩溶管道3底部钻孔。

如图6所示，步骤三：挂网固定实施过程中，启动锚固电机126，四根锚固牵引绳125随锚固电机126转轴转动而卷起，在四根锚固牵引绳125的带动下四个锚固卡扣124分别沿各自绞接处转动，从而使四个锚固卡扣124与四个连接臂127尾端凹槽脱开，四个锚固弹簧123在自身弹性力作用下将四个连接臂127向外弹出，两个锚固齿122整体向外弹出(图3)，直至两个锚固齿122与钻孔壁紧密接触锚固；同时启动两个锁固电机133时，两根锁固牵引绳132分别随两个锁固电机133转轴转动而卷起，在两根锁固牵引绳132的带动下两个锁固卡扣131分别沿各自绞接处转动，从而使两个锁固卡扣131与两个锁固凹槽134脱开；当向上提起外套管11时，外套管11与锚固钻头12脱开，特制挂网14从外套管11内自由脱离(图3)，特制挂网14自由展开于岩溶管道3底部。

如图7所示，步骤四：钩石填料实施过程中，通过钻探孔2向岩溶管道3内投放若干个串珠状石料5；当串珠状石料5沿钻探孔2下落到岩溶管道3中时，挂钩53将勾住步骤三中已经锚固好的特制挂网14，从而将串珠状石料5固定在岩溶管道3中。

如图8所示，重复步骤三、四操作，直至岩溶管道3被特制挂网14和串珠状石料5填满。

如图9所示，步骤五：丙烯酸盐注浆实施过程中，向岩溶管道3内充填丙烯酸盐注浆浆液7；该浆液7包括主料和引发剂两部分，分别通过单独岩溶管道被输送到岩溶管道3位置，并在此处实现喷射混合，从而形成注浆浆液7(现有常规技术)，浆液7随着地下水流流入特制挂网14和串珠状石料5缝隙并固化堵水；注浆直至岩溶管道内水流被完全堵住。

申请提供的一种高流速岩溶管道挂网、钩石、注浆联合堵水方法，其工作流程如下：

工作前，自锚固收纳管1处于锁固状态(图2)，即四个连接臂127尾端凹槽被四个锚固卡扣124卡固，四个锚固弹簧123处于压缩状态，两个锚固齿122处于收起状态；两个锁固卡扣131与两个锁固凹槽134卡固，保证钻孔过程中外套管11与锚固钻头12之间锁固。

步骤一：钻探(现有常规技术)，首先在拟建工程区岩层8中开展钻探，保留探测到岩溶管道3的钻探孔2用于后期堵水。

步骤二：清淤(现有常规技术)，在钻杆6上安装高压喷射头，利用钻杆6将其放置到岩溶管道3底部，通过喷射头喷射高压清水从而清除岩溶管道3底部淤泥4。

步骤三：挂网固定(本申请特有技术)，待岩溶管道3底部淤泥4清除干净后，将处于锁固状态的自锚固收纳管1安装在钻机9钻杆6上，通过钻探孔2下放到岩溶管道3底部，利用锚固钻头12在岩溶管道3底部钻孔。

待岩溶管道3底部钻孔完成后，启动锚固电机126，四根锚固牵引绳125同时随锚固电机126转轴转动而卷起，牵动四根锚固牵引绳125使四个锚固卡扣124分别沿各自绞接处转动，四个锚固卡扣124与四个连接臂127尾端凹槽脱开，四个锚固弹簧123在自身弹性力作用下将两个锚固齿122整体向外弹出。

待锚固钻头12与钻孔壁紧密接触锚固后，同时启动两个锁固电机133，两根锁固牵引绳132分别随两个锁固电机133转轴转动而卷起，牵动两根锁固牵引绳132使两个锁固卡扣131分别沿各自绞接处转动，使两个锁固卡扣131与两个锁固凹槽134脱开。

待外套管11与锚固钻头12之间锁固机构13完全脱开后，利用钻机9钻杆6向上提起外套管11，使外套管11与锚固钻头12脱开；此过程中，特制挂网14从外套管11内自由脱离。

步骤四：钩石填料(本申请特有技术)，待特制挂网14自由展开于岩溶管道3底部后，通过钻探孔2向岩溶管道3内投放若干个串珠状石料5；当串珠状石料5沿钻探孔2下落到岩溶管道3中时，挂钩53将勾住步骤三中已经锚固好的特制挂网14，从而将串珠状石料5固定在岩溶管道3中。

重复步骤三、四操作，直至岩溶管道3被特制挂网14和串珠状石料5填满。

步骤五：丙烯酸盐注浆(现有常规技术)，向岩溶管道3内充填丙烯酸盐注浆浆液7；该浆液7包括主料和引发剂两部分，分别通过单独岩溶管道被输送到岩溶管道3位置，并在此处实现喷射混合，从而形成注浆浆液7，浆液7随着地下水流流入特制挂网14和串珠状石料5缝隙并固化堵水；注浆直至岩溶管道内水流被完全堵住。

上述描述仅是对本申请较佳实施例的描述，并非是对本申请范围的任何限定。任何熟悉该领域的普通技术人员根据上述揭示的技术内容做出的任何变更或修饰均应当视为等同的有效实施例，均属于本申请技术方案保护的范围。