一种水下二氧化碳橡胶致裂管的制作方法

1.本实用新型涉及气体膨胀破碎水下岩石的技术领域，具体是一种水下二氧化碳致裂管及其使用方法，适用于水下90mm～150mm不同孔径中使用。


背景技术：

2.目前，所用的钻机船钻孔直径不统一，直径在90mm～150mm均有；目前使用的二氧化碳致裂管结构基本是刚性结构，而且不适用于水下充装，不同的钻孔孔径需配不同的二氧化碳致裂管，造成采购、储存、使用上的不方便，且孔外充装易造成施工事故。因此，有必要提供一种新的水下适用于不同孔径的二氧化碳致裂管解决上述技术问题，


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种水下二氧化碳橡胶致裂管，适用于水下不同孔径的二氧化碳致裂管。
4.本实用新型采用以下技术方案达到上述目的：一种水下二氧化碳橡胶致裂管，组成构件包括单向充气阀、激发管、橡胶致裂管、充气延长管、紧固螺栓、垫片、激发电线、单向充气阀和上部端口，组成构件的具体结构和连接关系为：所述橡胶致裂管上部设有上部端口，激发管从上部端口装入橡胶致裂管内，激发管连接激发电线，橡胶致裂管通过紧固螺栓和垫片与充气延长管压紧连接，充气延长管上安装有单向充气阀，单向充气阀上端与充气钢管连接，充气钢管伸出水面。
5.所述单向充气阀由单向阀芯、复位弹簧以及阀底螺栓构成，复位弹簧一端与单向阀芯连接，另一端与阀底螺栓连接。
6.所述单向充气阀上端为锥形结构，单向阀芯的锥形一端抵住阀口。
7.所述单向充气阀上、下连接螺纹是正反螺纹连接。
8.所述橡胶致裂管适用于90mm～150mm的不同钻孔孔径内充装液态二氧化碳。
9.所述橡胶致裂管与锥形单向充气阀之间设有用于封堵密闭致裂管用的刚性充气延长管。
10.所述的水下二氧化碳橡胶致裂管的使用方法，包括以下步骤：
11.(1)安装激发管，将橡胶致裂管上部连接端口撑大，抽出内部激发电线，将激发管从撑大的上部端口插入橡胶致裂管内，激发管的激发电线留在外面，橡胶致裂管的激发电线与激发管的激发电线连接并包扎牢固，放回橡胶致裂管内；
12.(2)连接橡胶致裂管与充气延长管，将充气延长管有挡圈的一端从撑大的上部端口插入，然后松开让上部端口收紧，套入密封垫片，并将紧固螺栓拧紧；
13.(3)安装单向充气阀，在充气延长管的上端螺纹上缠绕防漏生胶带，然后将单向充气阀拧紧在充气延长管上端并缠绕防漏生胶带在充气延长管的上端螺纹上，再将充气钢管的下螺纹缠绕防漏生胶带，拧紧在单向充气阀上，最后在充气钢管上接上二氧化碳充气软管；
14.(4)初次充气，将安装好的橡胶致裂管通过钻机导管送入孔底，打开二氧化碳充气阀，初次充气让橡胶致裂管膨胀与钻孔壁贴紧，即关闭充气阀；
15.(5)向孔内注入水泥和水玻璃调成的在水中不分散的双液速凝砂浆，注浆高度不超过单向充气阀，并预留强度试块；
16.(6)待试块强度达到10mpa以后，起动二氧化碳充气机向橡胶致裂管二次充装液态二氧化碳，充气压力控在在7～8mpa；
17.(7)将充装好的橡胶致裂管的激发电线连网，移船后接入点火激发器激发，破碎岩石。
18.所述橡胶致裂管内分两次充装液态二氧化碳，初次充装是让其膨胀贴紧孔壁，防止致裂管上浮，在封堵完成后再进行第二次充装。
19.所述橡胶致裂管上部用水泥和水玻璃调制的在水中不分散的双液速凝砂浆注入充填堵孔。
20.本实用新型的突出优点在于：
21.1、本实用新型的致裂管具有利用钻孔中岩石的自身强度约束致裂管，降低致裂管造价。
22.2、能适应90mm～150mm的钻孔中使用，施工中备品、备料品种减少。
23.3、同等长度的致裂管中，由于减少了致裂管与孔壁之间的环向间隙，充装的液态二氧化碳量多，威力更大。
24.4、实现了孔内充装液态二氧化碳，避免了露天充装的危险性。
附图说明
25.图1是本实用新型所述的水下二氧化碳致裂管的结构示意图。
26.图2是本实用新型所述的水下二氧化碳致裂管的单向充气阀的结构示意图。
27.图3是本实用新型所述的水下二氧化碳致裂管的应用布置示意图。
28.图4是本实用新型所述的水下二氧化碳致裂管的入孔状态图。
29.图5是本实用新型所述的水下二氧化碳致裂管的初充气状态图。
30.图6是本实用新型所述的水下二氧化碳致裂管的堵孔状态图。
31.图中标记为：液态二氧化碳储存罐1、液态二氧化碳罐阀2、液态二氧化碳充气机3、液态二氧化碳充气阀4、充气软管5、充气钢管6、单向充气阀7、激发管8、橡胶致裂管9、电激发器10、充气延长管11、钻孔12、紧固螺栓13、垫片14、激发电线15、单向阀芯16、复位弹簧17、阀底螺栓18、橡胶致裂管上部端口19、双液速凝砂浆20。
具体实施方式
32.以下通过附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。
33.首先需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.实施例1
36.如图1至图4所示，本实用新型所述的水下二氧化碳致裂管，组成构件包括液态二氧化碳储存罐1、液态二氧化碳罐阀2、液态二氧化碳充气机3、液态二氧化碳充气阀4、充气软管5、充气钢管6、单向充气阀7、激发管8、橡胶致裂管9、电激发器10、充气延长管11、钻孔12、紧固螺栓13、垫片14、激发电线15、单向阀芯16、复位弹簧17、阀底螺栓18、橡胶致裂管上部端口19、双液速凝砂浆20。组成构件的具体结构和连接关系为：
37.所述二氧化碳储存罐1通过液态二氧化碳罐阀2与充气软管连接到液态二氧化碳充气机3上，液态二氧化碳充气机3的出口连接在液态二氧化碳充气阀4，然后通过充气软管5连接充气钢管6。充气钢管6通过螺纹拧紧在单向充气阀7上，单向充气阀7安装在充气延长管11的顶部，用于充气完成后封闭充气口，防止二氧化碳泄漏。充气延长管11通过紧固螺栓13和垫片14连接到橡胶致裂管9的上端口19。
38.所述的水下二氧化碳致裂管，包括单向充气阀7、激发管8、橡胶致裂管9、充气延长管11、紧固螺栓13、垫片14、激发电线15、单向充气阀7和橡胶致裂管上部端口19。所述橡胶致裂管9设有上部端口19，激发管8从上部端口19装入橡胶致裂管9内，激发管8连接激发电线15，橡胶致裂管9通过紧固螺栓13和垫片14与充气延长管11压紧连接，充气延长管11上端安装有单向充气阀7，单向充气阀7上、下连接螺纹是正反螺纹连接，单向充气阀7上端与充气钢管6连接，充气钢管6伸出水面。
39.所述单向充气阀由单向阀芯16、复位弹簧17以及阀底螺栓18构成，复位弹簧17一端与单向阀芯16连接，另一端与阀底螺栓18连接，所述单向阀芯16上端为锥形结构，单向阀芯16的锥形一端抵住阀口，保持密封状态。
40.所述橡胶致裂管上部用水泥和水玻璃调制的在水中不分散的双液速凝砂浆注入充填堵孔。注入充填堵孔的双液速凝砂浆20是在初次充气后再注入孔内，注入高度小于单向充气阀7的高度，且不宜小于1000mm。
41.实施例2
42.本实施例为本实用新型所述的水下二氧化碳致裂管的使用方法，包括以下步骤：
43.(1)安装激发管，将橡胶致裂管9上部连接端口19撑大，抽出内部激发电线15，将激发管8从撑大的上部端口19插入橡胶致裂管9内，注意激发管8的激发电线15留在外面，然后将橡胶致裂管9的激发电线15与激发管1的激发电线连接并包扎牢固，放回橡胶致裂管9内。
44.(2)连接橡胶致裂管9与充气延长管11，将充气延长管11有挡圈的一端从撑大的上部端口19插入，然后松开让上部端口19收紧；套入密封垫片14、并将紧固螺栓13拧紧，防止漏气。
45.(3)安装单向充气阀7及充气延长管11，将单向充气阀7拧紧在充气延长管11上端已缠绕防漏生胶带的螺纹上，再将充气钢管6拧紧在单向充气阀7上，并在充气钢管6上接上
二氧化碳充气软管5。
46.(4)初次充气，将安装好的橡胶致裂管9通过钻机导管送入孔底，打开二氧化碳充气阀(不起动充气机)初次充气让橡胶致裂管9膨胀，与钻孔壁贴紧。即关闭充气阀。
47.(5)向孔内注入水泥和水玻璃调成的在水中不分散的双液速凝砂浆20，注浆高度以不超过单向充气阀7，并预留强度试块。
48.(6)待试块强度达到10mpa以后，起动二氧化碳充气机3向橡胶致裂管9二次充装液态二氧化碳，充气压力控在在7～8mpa之间。
49.(7)将充装好的橡胶致裂管9的激发电线15连网，移船后接入点火激发器10激发，破碎岩石。
50.工作原理及过程：
51.该橡胶致裂管内包含有储存液态二氧化碳空腔、点火加热的激发管、封堵段的充气延长管和单向充气阀。施工中从钻爆船向水底岩石钻凿钻孔，然后将组装好的水下二氧化碳致裂管安装在孔内，初次充气膨胀是防止水下二氧化碳致裂管上浮；向孔内注入水泥和水玻璃调成的在水中不分散的双液速凝砂浆是防止激发后气体过早泄漏，加大气体压力的作用时间。在激发管点火引燃激发管内的高能燃烧剂，产生大量热量，使橡胶致裂管内液态二氧化碳气化相变成气态，并伴随着二氧化碳气体升温，孔内压力急剧上升，在巨大的气体压力作用下，岩石产生破碎、抛掷。相对于炸药爆破来说，该破岩机理是准静态破岩，产生的振动、噪声、水中冲击波很小，个别飞石距离近；对附近的建筑物、构筑物、设施及水中生物具有良好的保护作用。