一种涌水封堵装置及其控制方法
技术领域
本发明属于涌水治理的技术领域，特别是指一种涌水封堵装置及其控制方法。
背景技术
随着国内山岭隧道的迅速发展，使用TBM进行隧道施工越来越多，并迅速成为山岭隧道施工的发展趋势。施工过程中当遇到地下水发育的隧道突发涌水，不仅会造成地下水大量流失、环境遭到破坏，而且隧道被淹无法继续掘进，给隧道施工造成极其严重的不良影响。
经检索，现有申请日为2018 .04 .02、申请号为201810281946 .8的发明专利申请公开了一种隧道钻孔涌水阻塞装置及方法，隧道钻孔涌水阻塞装置包括气管和注浆管，所述气管的两端封堵，所述气管的外部沿其轴线方向套设有若干段具有弹性的筒状橡胶膜，所述橡胶膜的两端与所述气管密封连接，每段所述橡胶膜通过开设在所述气管圆周面上的若干出气孔连通所述气管的内部，所述气管的一端连接有与所述气管内部连通的注气管，所述注浆管位于所述气管的内部并贯穿所述气管的两端。
上述技术方案公开的装置在使用时和传统的涌水封堵方法相同，需要作业人员手动将气管和注浆管插入涌水的孔中，该过程存在严重的问题。首先，存在安全隐患，涌水的水压大，特别是封堵作业时其压力更大，涌水处的地层存在不稳定性，因此手动作业存在很大的危险性。其次，作业难度大，一般隧道涌水时，并不只是一两处，而且涌水量很大，作业人员很难直接靠近进行作业。另外，由于安全性和操作难度的原因，传统的涌水封堵方式效率低下，轻则延误工期，重则隧道污染环境、无法继续开挖隧道。
发明内容
针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种涌水封堵装置及其控制方法，解决了在隧道开挖中无法高效便捷封堵涌水的技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种涌水封堵装置，包括止水杆，使用止水杆对涌水孔进行封堵。止水杆连接有油缸，油缸连接在锚杆钻机的旋转件上，油缸通过控制阀组与液压泵站相连。通过锚杆钻机的旋转可带动油缸在隧道内转动，能够将油缸带动至任意需要封堵施工的位置，通过油缸的伸长可带动止水杆插入涌水孔，实现对涌水孔的自动封堵。
进一步地，所述止水杆为中空结构，止水杆的前部设置有注浆孔，后部设置有进浆口，进浆口连接有高压注浆系统，通过高压注浆系统可向止水杆输送封堵用的浆液，既能加强止水杆的强度，又能够对涌水孔处的岩石缝隙进行填充。
进一步地，所述进浆口的四周设置有弧形封板，弧形封板上设置有固定孔，通过固定孔可将弧形封板固定在壁面上。设置弧形封板既能提升封堵效果，又能增强涌水孔处壁面的稳定性。
进一步地，所述弧形封板的背部和止水杆的外周设置有膨胀橡胶层，通过膨胀橡胶的弹性变形或吸水膨胀既便于对不同孔径的涌水孔进行封堵，又能够来填充弧形封板与岩壁的间隙。
进一步地，所述止水杆通过中空的连接件与油缸相连，连接件的内腔与进浆口相通，连接件上设置有与其内腔连通的连通口，高压注浆系统通过连通口与进浆口相通。
进一步地，所述高压注浆系统包括混凝土高压输送单元和速凝剂高压输送单元，混凝土高压输送单元和速凝剂高压输送单元通过混合器与连通口相连。
进一步地，所述连通口与混合器之间的管路上设置有单向阀。
进一步地，所述油缸通过铰接座铰接在锚杆钻机的旋转件上。在止水杆没有对准涌水孔时，随着油缸的伸长，铰接座能够自适应地插入涌水孔中。
一种涌水封堵装置的控制方法，包括以下步骤：
①控制锚杆钻机旋转，直至止水杆达到涌水孔处；
②控制油缸伸长，直至油缸带动止水杆插入涌水孔中，保证弧形封板与涌水孔前端的壁面贴合；
③若涌水得到有效控制，则使用膨胀螺栓将弧形封板固定在所述壁面上；
④若涌水没有得到控制，则控制高压注浆系统向止水杆内进行双液注浆，同时使用膨胀螺栓将弧形封板固定在所述壁面上；
⑤拆除止水杆与油缸的连接，将油缸从锚杆钻机上移除。
本发明的封堵结构不仅能够对大小不同的涌水孔进行可靠封堵，而且能够实现自动控制，避免了人工操作产生的一系列不良影响。另外，本发明能够将止水杆移动至全周向壁面的任意位置，通过控制油缸的伸出代替人工作业，通过膨胀橡胶层和双液注浆实现充分可靠的涌水封堵效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A处的放大图；
图3为图1中止水杆的控制原理图；
图4为图1中止水杆与连接件的结构示意图；
图中：止水杆1；注浆孔11；进浆口12；弧形封板13；膨胀橡胶层14；油缸2；连接件21；连通口22；铰接座23；锚杆钻机3；控制阀组4；液压泵站5；混凝土高压输送单元61；速凝剂高压输送单元62；混合器63；单向阀64。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。
实施例1，一种涌水封堵装置，如图3、4所示，包括由无缝钢管制作的止水杆1，使用止水杆1对涌水孔进行封堵。如图1、2所示，止水杆1连接有油缸2，油缸2连接在锚杆钻机3的旋转件上，油缸2通过控制阀组4与液压泵站5相连。通过锚杆钻机3的旋转可带动油缸2在隧道内转动，能够将油缸2带动至任意需要封堵施工的位置，通过油缸2的伸长可带动止水杆1插入涌水孔，实现对涌水孔的自动封堵。
进一步地，所述油缸2通过铰接座23铰接在锚杆钻机3的旋转件上，铰接座23为万向球铰座，能够适应不同倾斜方向的涌水孔。在止水杆1没有对准涌水孔时，随着油缸2的伸长，通过铰接座23能够自适应地插入涌水孔中。
具体地，所述止水杆1为中空结构，止水杆1的前部设置有注浆孔11，后部设置有进浆口12，进浆口12连接有高压注浆系统，通过高压注浆系统可向止水杆1输送封堵用的浆液，既能加强止水杆1的强度，又能够对涌水孔处的岩石缝隙进行填充。
所述止水杆1通过中空的连接件21与油缸2相连，连接件21的内腔与进浆口12相通，连接件21上设置有与其内腔连通的连通口22，高压注浆系统通过连通口22与进浆口12相通。所述高压注浆系统包括混凝土高压输送单元61和速凝剂高压输送单元62，混凝土高压输送单元61和速凝剂高压输送单元62通过混合器63与连通口22相连。
进一步地，所述连通口22与混合器63之间的管路上设置有单向阀64，防止封堵的注浆液倒流。
进一步地，所述进浆口12的四周设置有弧形封板13，弧形封板13上设置有固定孔，通过固定孔可将弧形封板13固定在壁面上。设置弧形封板13既能提升封堵效果，又能增强涌水孔处壁面的稳定性。所述弧形封板13的背部和止水杆1的外周设置有膨胀橡胶层14，通过膨胀橡胶的弹性变形或吸水膨胀既便于对不通孔径的涌水孔进行封堵，又能够来填充弧形封板13与岩壁的间隙。
实施例2，一种涌水封堵装置的控制方法，包括以下步骤：
①控制锚杆钻机3旋转，直至止水杆1达到涌水孔处；
②控制油缸2伸长，直至油缸2带动止水杆1插入涌水孔中，保证弧形封板13与涌水孔前端的壁面贴合；
③若涌水得到有效控制，则使用膨胀螺栓将弧形封板13固定在所述壁面上；
④若涌水没有得到控制，则控制高压注浆系统向止水杆1内进行双液注浆，同时使用膨胀螺栓将弧形封板13固定在所述壁面上；
⑤拆除止水杆1与油缸2的连接，将油缸2从锚杆钻机3上移除。
本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
