本發(fā)明涉及地質(zhì)鉆探工程領(lǐng)域，尤其是一種可簡(jiǎn)單快速止?jié){/水的機(jī)械式密封塞及其安裝方法。

背景技術(shù)：
為了滿足巖體加固、防滲水等的需要，巖體高、低壓注漿應(yīng)用已很普遍，某些對(duì)地下水位要求嚴(yán)格的工程，如石油儲(chǔ)備庫(kù)水幕系統(tǒng)封油工程，當(dāng)出現(xiàn)較大的涌水點(diǎn)或達(dá)不到最低水位要求時(shí)，也需要及時(shí)鉆孔進(jìn)行帶壓注水補(bǔ)充，而注漿、注水孔口的帶壓密封一直是止水、止?jié){的一個(gè)難點(diǎn)。以往注漿、注水孔口帶壓密封多采用孔口管封閉和充氣式密封塞的方法，但采用孔口管封閉和充氣式密封塞等傳統(tǒng)帶壓密封方法封口總體效果差、操作復(fù)雜、成本高、工期長(zhǎng)，達(dá)不到預(yù)期效果?？卓诠苊芊獬Ｒ?guī)的做法是在孔口管周圍灌入水泥砂漿凝固固定密封，但在有水環(huán)境下，水泥砂漿往往被沖走或稀釋，很難凝固，注水時(shí)情況更是如此，造成孔口管安裝困難、安裝時(shí)間長(zhǎng)、密封效果差，注漿/水孔內(nèi)壓力無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，注漿/水效果差，漿液/水不能確保完全擴(kuò)散到巖層裂隙中，達(dá)不到巖體加固或水幕油封的要求。公開(kāi)號(hào)為CN103216205A專利申請(qǐng)公開(kāi)的“一種地質(zhì)鉆探用可調(diào)孔口密封裝置”由中心管、上壓盤、承壓環(huán)、密封圈、下壓盤、鎖緊螺栓組成，所述中心管上端、下端均可與鉆桿相連接，承壓環(huán)焊接在中心管上，上壓盤與下壓盤用鎖緊螺栓固定在承壓環(huán)上，密封圈外徑與孔口管內(nèi)徑一致安裝在上壓盤與下壓盤中間的環(huán)形空間中?？卓诿芊庋b置上端、下端連接鉆桿后下入孔口管中形成密封。該申請(qǐng)為地質(zhì)鉆探提供一種地質(zhì)鉆探用可調(diào)孔口密封裝置，可以較便捷地封閉孔口管與鉆桿間的環(huán)狀空間，實(shí)現(xiàn)壓力堵漏作業(yè)，同時(shí)具有保壓、扶正、防噴、保持孔壁穩(wěn)定等作用，能夠提高鉆探效率，有效降低鉆探成本。此外，該發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、成本低、壽命長(zhǎng)，可以長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)使用。充氣式密封塞設(shè)備各部位零部件需特殊加工組合而成，同時(shí)對(duì)橡膠塞有很高的要求，大多需進(jìn)口，且須與充氣泵同時(shí)配套使用，操作復(fù)雜、成本高、工期長(zhǎng)，在高壓注漿/水試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)充氣式密封塞還存在如下兩個(gè)方面缺陷：其一，其“屏漿時(shí)間”短，所謂“屏漿時(shí)間”，就是在規(guī)定的灌漿壓力下，單位時(shí)間內(nèi)的吸漿量已達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，再延續(xù)一定的時(shí)間后結(jié)束灌漿，延續(xù)的時(shí)間稱為“屏漿時(shí)間”。因其內(nèi)管與塞為一體，內(nèi)管容易打死，可造成整個(gè)塞作廢，重復(fù)利用率低；其二，其不能采用“帶壓閉漿/水”措施，造成注漿效果差。所謂“帶壓 閉漿”，就是在灌漿結(jié)束后把灌漿塞上的閥門在設(shè)計(jì)壓力下立即關(guān)閉，使灌入的漿液長(zhǎng)時(shí)間保持受壓狀態(tài)，直至壓力自行消失到零為止，再打開(kāi)閥門，取出灌漿塞。公告號(hào)為CN201326869的實(shí)用新型專利“充氣式密封塞”，它包括支架、通過(guò)拉桿與支架連接的堵塞支架，堵塞支架由一面開(kāi)有圓弧凹槽的兩個(gè)圓臺(tái)相互連接一體而成，在兩個(gè)圓臺(tái)中的任意一個(gè)的另一面上設(shè)有與圓弧凹槽相通的進(jìn)氣通道，在兩個(gè)圓臺(tái)的圓弧凹槽對(duì)接形成的環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)有氣囊，氣囊的接頭通過(guò)進(jìn)氣通道引出。該充氣式密封塞可預(yù)先根據(jù)管徑設(shè)計(jì)制作好，能重復(fù)使用，克服了采用法蘭或盲頭需要定制加工的缺陷；以整體式封堵，安裝方便快捷，能快速在管道或閥門內(nèi)部空腔進(jìn)行隔離，起到防異物和密封作用；解決了管道、閥門等內(nèi)部空間隔離的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決常規(guī)帶壓密封方法的封口效果差、操作復(fù)雜、成本高、工期長(zhǎng)、可重復(fù)利用率低等缺陷，本發(fā)明提供了一種可簡(jiǎn)單快速止?jié){/水的機(jī)械式密封塞及其安裝方法，其具有密封性能好、操作簡(jiǎn)單省力、無(wú)需特殊加工、便于安裝和拆卸、可重復(fù)利用率高等特點(diǎn)。一種可簡(jiǎn)單快速止?jié){/水的機(jī)械式密封塞，包括注漿/水內(nèi)管、套在所述注漿/水內(nèi)管外部的套管；所述注漿/水內(nèi)管的頭部具有套在注漿/水內(nèi)管上的第一鋼墊圈、橡膠塞套和第二鋼墊圈，所述第一鋼墊圈與注漿/水內(nèi)管固定連接，所述橡膠塞套位于第一鋼墊圈、第二鋼墊圈之間，所述注漿/水內(nèi)管的尾部具有外螺紋結(jié)構(gòu)，所述外螺紋部分裝配有第一鋼墊板以及用于防止第一鋼墊板滑動(dòng)的第一螺母；所述套管的頭部與第二鋼墊圈相鄰，所述套管的尾部外側(cè)均勻設(shè)置數(shù)個(gè)翼板和第二鋼墊板；所述第一鋼墊板與第二鋼墊板之間設(shè)有千斤頂。優(yōu)選地，所述注漿/水內(nèi)管尾部的外螺紋部分還設(shè)置有位于第一螺母與套管之間的第二螺母，所述套管尾部的端面上設(shè)有第三鋼墊圈，所述第二螺母與第三鋼墊圈相鄰。優(yōu)選地，所述橡膠塞套的硬度為邵氏硬度60±5度。本發(fā)明所述機(jī)械式密封塞的安裝方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）測(cè)量放樣及施鉆清孔，確定注漿/水內(nèi)管的管徑和長(zhǎng)度、橡膠塞套的管徑和長(zhǎng)度以及套管的管徑和長(zhǎng)度；（2）組裝：依次將第二鋼墊圈、橡膠塞套和第一鋼墊圈套在注漿/水內(nèi)管的頭部，并將第一鋼墊圈固定在注漿/水內(nèi)管上；將尾部焊有多個(gè)翼板的套管套在注漿/水內(nèi)管上，并將套管的頭部頂緊第二鋼墊圈；將注漿/水內(nèi)管插入施鉆孔口內(nèi)并頂緊；將第二鋼墊板套在套管尾部并頂緊翼板；在注漿/水內(nèi)管尾部的外螺紋部分套上第一鋼墊板并用第一螺母裝配到外螺紋部分、頂住第一鋼墊板；在第二鋼墊板與第一鋼墊板之間放置千斤頂；（3）密封：手動(dòng)操作千斤頂提供機(jī)械力，經(jīng)鋼墊板頂推動(dòng)套管向前移動(dòng)，橡膠塞套軸向被壓縮、徑向膨脹與孔壁緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)密封。優(yōu)選地，步驟（2）中在注漿/水內(nèi)管尾部的外螺紋部分套上第一鋼墊板之前，還包括在套管尾部安裝第三鋼墊圈、以及在注漿/水內(nèi)管尾部安裝第二螺母的步驟；步驟（3）中當(dāng)橡膠塞套與孔壁緊密結(jié)合以后，還包括繼續(xù)手動(dòng)操作千斤頂提供機(jī)械力，使橡膠塞套與鉆井巖壁接觸產(chǎn)生摩擦力，直至摩擦力大于注漿/水壓力，移動(dòng)第三鋼墊圈至套管尾部端面處、旋動(dòng)第二螺母頂緊第三鋼墊圈，以及松動(dòng)第一螺母、第一鋼墊板，取下千斤頂?shù)牟襟E。本發(fā)明提供的械式密封塞與現(xiàn)有技術(shù)相比：具有操作簡(jiǎn)單省力、密封性能好、無(wú)特殊加工零件、易于安裝和拆卸、可重復(fù)利用率高、成本低、工作效率高的特點(diǎn)。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明所述機(jī)械式密封塞的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為所述機(jī)械式密封塞的使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明所述機(jī)械式密封塞的安裝流程圖。圖中：1-注漿/水內(nèi)管，2-套管，3-第一鋼墊圈，4-第二鋼墊圈，5-第三鋼墊圈，6-橡膠塞套，7-翼板，8-第一螺母，9-第二螺母，10-第一鋼墊板，11-第二鋼墊板，12-千斤頂，13-注漿/水設(shè)備。具體實(shí)施方式本發(fā)明所提供的機(jī)械式密封塞操作簡(jiǎn)單省力、能快速止水止?jié){、密封性能好、零件安裝拆卸簡(jiǎn)單快捷，重復(fù)利用率高。下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的機(jī)械式密封塞結(jié)構(gòu)及安裝方法進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。圖1所示為本發(fā)明所提供的機(jī)械式密封塞的一個(gè)實(shí)施例，包括注漿/水內(nèi)管1、套在所述注漿/水內(nèi)管1外部的套管2，所述套管2可以采用無(wú)縫地質(zhì)管。所述注漿/水內(nèi)管1的頭部具有套在注漿/水內(nèi)管1上的第一鋼墊圈3、橡膠塞套6和第二鋼墊圈4，所述第一鋼墊圈3與注漿/水內(nèi)管1固定連接，所述橡膠塞套6位于第一鋼墊圈3、第二鋼墊圈4之間；所述注漿/水內(nèi)管1的尾部具有外螺紋結(jié)構(gòu)，所述外螺紋部分裝配有第一鋼墊板10以及用于防止第一鋼墊板10滑動(dòng)的第一螺母8。所述套管2的頭部與第二鋼墊圈4相鄰，所述套管2的尾部外側(cè)均勻設(shè)置數(shù)個(gè)翼板7和第二鋼墊板11。所述第一鋼墊板10與第二鋼墊板11之間設(shè)有千斤頂12。通過(guò)操作位于第一鋼墊板10與第二鋼墊板11之間的千斤頂12，向前頂進(jìn)第二鋼墊板11，第二鋼墊板11通過(guò)翼板7將推力傳遞給套管2，套管2向前移動(dòng)，壓緊橡膠塞套6，橡膠塞套6軸向被壓縮、徑向膨脹與孔壁緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)密封。由于密封時(shí)，橡膠塞套6需要承受大于注漿/水壓力的作用力，因此，所述橡膠塞套6采用的橡膠應(yīng)具有中硬度高彈力，較佳的 采用邵氏A硬度，最好為邵氏硬度60±5度的橡膠材質(zhì)。完成密封后，即可在注漿/水內(nèi)管1的尾部連接注漿/水設(shè)備13，例如彎頭、球閥、壓力表、流量計(jì)、單向閥等，開(kāi)展注漿/水作業(yè)。本實(shí)施例中，在所述注漿/水內(nèi)管1尾部的外螺紋部分還設(shè)置有位于第一螺母8與套管2之間的第二螺母9，所述套管2尾部的端面上設(shè)有第三鋼墊圈5，使所述第二螺母9與第三鋼墊圈5相鄰。如此設(shè)置，當(dāng)橡膠塞套6與孔壁緊密結(jié)合后，繼續(xù)頂進(jìn)千斤頂12，使橡膠塞套6與鉆井巖壁接觸產(chǎn)生摩擦力，直至摩擦力大于注漿/水壓力，當(dāng)使橡膠塞套6與鉆井巖壁之間的摩擦力大于注漿/水壓力，如圖2所示，保證沒(méi)有外力的作用下，橡膠塞套6也不會(huì)由于注漿/水壓力而喪失密封作用。移動(dòng)第三鋼墊圈5至套管2尾部端面處、旋動(dòng)第二螺母9頂緊第三鋼墊圈5，以及松動(dòng)第一螺母8、第一鋼墊板10，取下千斤頂12。如此設(shè)置，方便后續(xù)的注漿/水工序的進(jìn)行。下面以上述實(shí)施例為例，說(shuō)明本發(fā)明所述機(jī)械式密封塞的安裝方法，如圖3所示。（1）測(cè)量放樣及施鉆清孔，根據(jù)鉆孔的尺寸確定注漿/水內(nèi)管1的管徑和長(zhǎng)度以及套管2的管徑和長(zhǎng)度：注漿/水鉆機(jī)就位，根據(jù)設(shè)計(jì)點(diǎn)位安排施鉆，成孔需豎直、圓順，防止孔位偏心、孔口坍塌。按設(shè)計(jì)要求，鉆孔至設(shè)計(jì)深度。使用鉆機(jī)采用高壓風(fēng)及水將孔內(nèi)清洗干凈。根據(jù)設(shè)計(jì)要求、現(xiàn)場(chǎng)加工條件及地質(zhì)情況，確定注漿/水內(nèi)管1管徑及長(zhǎng)度，確定橡膠塞套6的管徑及長(zhǎng)度，確定套管2的管徑及長(zhǎng)度，并現(xiàn)場(chǎng)加工注漿/水內(nèi)內(nèi)管尾部的外螺紋以及在套管2尾部焊接翼板7。（2）組裝所述機(jī)械式密封塞：依次將第二鋼墊圈4、橡膠塞套6和第一鋼墊圈3套在注漿/水內(nèi)管1的頭部，并將第一鋼墊圈3固定在注漿/水內(nèi)管1上。將尾部焊有多個(gè)翼板7的套管2套在注漿/水內(nèi)管1上，并將套管2的頭部頂緊第二鋼墊圈4。將注漿/水內(nèi)管1插入施鉆孔口內(nèi)并頂緊；然后將第二鋼墊板11套在套管2尾部并頂緊翼板7，在套管2尾部安裝第三鋼墊圈5、以及在注漿/水內(nèi)管1尾部安裝第二螺母9，使第二螺母9頂緊第三鋼墊圈5。在注漿/水內(nèi)管1尾部的外螺紋部分套上第一鋼墊板10并用第一螺母8裝配到外螺紋部分、頂住第一鋼墊板10。最后在第二鋼墊板11與第一鋼墊板10之間對(duì)稱放置兩臺(tái)千斤頂12，完成所述機(jī)械式密封塞的組裝，如圖1所示。（3）密封：如圖1所示，千斤頂12的底座頂住注漿/水內(nèi)管1尾部的第一鋼墊板10，千斤頂12的前部推桿頂緊套管2上的第二鋼墊板11；手動(dòng)操作千斤頂12提供機(jī)械力，經(jīng)鋼墊板頂推動(dòng)套 管2向前移動(dòng)，橡膠塞套6軸向被壓縮、徑向膨脹與孔壁緊密結(jié)合，繼續(xù)操作千斤頂12提供機(jī)械力，使橡膠塞套6與鉆井巖壁接觸產(chǎn)生摩擦力，直至摩擦力大于注漿/水壓力，保證沒(méi)有外力的作用下，橡膠塞套6也不會(huì)由于注漿/水壓力而喪失密封作用，如圖2所示。然后，移動(dòng)第三鋼墊圈5至套管2尾部端面處、旋動(dòng)第二螺母9頂緊第三鋼墊圈5，松動(dòng)第一螺母8、第一鋼墊板10，取下千斤頂12，完成機(jī)械式密封塞安裝。當(dāng)完成機(jī)械式密封塞安裝后，即可在注漿/水內(nèi)管1尾部連接注漿/水設(shè)備13，如彎頭、球閥、壓力表、流量計(jì)、單向閥等，進(jìn)行后續(xù)的注漿/水作業(yè)。上述實(shí)施例是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。