專利名稱：凍結(jié)井可縮性井壁接頭及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及凍結(jié)井井壁接頭，更具體地說是一種用于深厚沖積層中采用凍結(jié)法施工的煤礦立井井筒、設(shè)置在井筒內(nèi)層或外層井壁中、使井壁形成可縮性井壁結(jié)構(gòu)的接頭及接頭的施工方法。
背景技術(shù)：
自1987年以來，在淮北、徐州、大屯、兗州、永夏和東榮等礦區(qū)相繼發(fā)生了70多個煤礦立井井筒破裂事故，主要為凍結(jié)法施工的井筒?，F(xiàn)有研究成果表明這些井筒破壞的主要原因是由于這些礦區(qū)的底部含水層直接覆蓋在煤系地層之上，隨著礦井建設(shè)和生產(chǎn)的進(jìn)行，表土含水層的水位逐漸下降，加之凍結(jié)壁的融沉，土體中有效應(yīng)力逐漸增加，從而引起井筒周圍土層固結(jié)沉降，施加給井筒一個相當(dāng)大的豎向附加力，隨著地層的沉降，豎向附加力逐漸增大，最終導(dǎo)致井壁因強(qiáng)度不足而破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種能長期有效地防止井壁破裂的凍結(jié)井可縮性井壁接頭及其施工方法。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明凍結(jié)井可縮性井壁接頭，其特征是設(shè)置斷面呈″工″字結(jié)構(gòu)的圓環(huán)形筒狀體，頂部為上法蘭盤、底部為下法蘭盤，在所述上法蘭盤和下法蘭盤之間是用于承載縱向力的至少兩圈環(huán)狀立板，在所述圓環(huán)形筒狀體的外周，跨接在上法蘭盤和下法蘭盤之間的是承載水平壓力的弧形板，在所述圓環(huán)狀筒體的內(nèi)周，位于內(nèi)層立板上，開設(shè)有瀝青注入口，各圈環(huán)狀立板上分別開設(shè)有貫通的瀝青注入孔。
本發(fā)明所述的接頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于在所述下法蘭盤的底部固聯(lián)鋼墊板，所述鋼墊板的外緣為齒狀，內(nèi)緣上開設(shè)有混凝土振搗孔。
在所述鋼墊板的底部和上法蘭盤的頂部，分別設(shè)置防水鋼圈。
本發(fā)明接頭施工方法的特點(diǎn)其特征是在其整圈沿圓周方向上分設(shè)為若干節(jié)，在每節(jié)之間焊接連接；其中上法蘭盤和鋼墊板與井壁中的鋼筋之間進(jìn)行焊接；每節(jié)中都設(shè)置有與瀝青注入口連通的瀝青注入管，焊接組裝完成后，通過瀝青注入管灌注熱瀝青；再進(jìn)行注漿養(yǎng)護(hù)。
本發(fā)明通過在井筒沿豎向放置可縮性井壁接頭，當(dāng)作用在井壁上的附加力達(dá)到設(shè)定臨界值時，可縮性井壁接頭便產(chǎn)生壓縮變形，使積聚在井壁內(nèi)的豎向應(yīng)力得以釋放，從而可防止井壁破壞。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在1、本發(fā)明通過在沿凍結(jié)井井壁豎向設(shè)置若干個可縮性接頭，可有效降低豎向作用在井壁上的豎向附加力，確保井筒安全。試驗和現(xiàn)場分析表明，凍結(jié)井可縮性井壁接頭具有良好的豎向可縮性、很高的可卸壓能力、可靠的防水及防漏性能。當(dāng)井筒穿越?jīng)_積層越厚時，這些特點(diǎn)更加明顯。該項技術(shù)的實施，不僅能夠有效的防止井壁因豎向附加力產(chǎn)生破壞，而且節(jié)省了后期修復(fù)破壞井筒的費(fèi)用，從而降低了井筒總造價。
2、本發(fā)明具有廣泛的實用性。
3、本發(fā)明接頭與井壁同步施式，其方法簡單易于實施。


圖1為本發(fā)明截面圖。
圖2本發(fā)明立面圖。
圖3為本發(fā)明下部鋼墊板平面圖。
圖中標(biāo)號1上法蘭盤、2下法蘭盤、3環(huán)狀立板、4弧形板、5內(nèi)層立板、6瀝青注入口、7瀝青注入孔、8鋼墊板、9混凝土振搗孔、10防水鋼圈、11井壁。
以下通過具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步描述
具體實施例方式參見圖1、圖2，設(shè)置斷面呈“工”字結(jié)構(gòu)的圓環(huán)形筒狀體，頂部為上法蘭盤1、底部為下法蘭盤2，在上法蘭盤1和下法蘭盤2之間是用于承載縱向力的至少兩圈環(huán)狀立板3，在圓環(huán)形筒狀體的外周，跨接在上法蘭盤1和下法蘭盤2之間的是承載水平壓力的弧形板4，在圓環(huán)狀筒體的內(nèi)周，位于內(nèi)層立板5上，開設(shè)有瀝青注入口6，各圈環(huán)狀立板3上分別開設(shè)有貫通的瀝青注入孔7。
具體實施中，圖1、圖3所示，在下法蘭2的底部固聯(lián)鋼墊板8，鋼墊板8的外緣為齒狀，相鄰齒狀之間預(yù)留的空間可用來振搗混凝土，內(nèi)緣上也開設(shè)有混凝土振搗孔9。圖1、圖2所示，在鋼墊板8的底部和上法蘭盤1的頂部，分別設(shè)置防水鋼圈10，可防止地下水的滲入。
具體實施中，接頭豎向臨界荷載應(yīng)小于井壁臨界荷載，即接頭應(yīng)在井壁11發(fā)生破裂之前產(chǎn)生壓縮，使得井壁11的內(nèi)部應(yīng)力得以釋放，從而防止井壁11造到破壞。
為使得凍結(jié)井可縮性井壁接頭防止井壁破壞的特點(diǎn)得到更好的發(fā)揮，接頭設(shè)置在井筒內(nèi)層井壁居多?？煽s性井壁接頭的施工與井壁11施工同步。
具體實施中，可縮性接頭根據(jù)井筒深度及所穿越土層情況可以在井筒中串聯(lián)設(shè)置為多個。
具體施工過程中，接頭在其整圈沿圓周方向上分設(shè)為若干節(jié)，每節(jié)由鋼板焊接而成；其中上法蘭盤1和鋼墊板8與內(nèi)層井壁11中的鋼筋之間進(jìn)行焊接；每節(jié)中都設(shè)置有與瀝青注入口連通的瀝青注入管，鋼板焊接組裝完成后，通過瀝青注入管灌注熱瀝青；再進(jìn)行注漿養(yǎng)護(hù)。
權(quán)利要求
1.凍結(jié)井可縮性井壁接頭，其特征是設(shè)置斷面呈“工”字結(jié)構(gòu)的圓環(huán)形筒狀體，頂部為上法蘭盤(1)、底部為下法蘭盤(2)，在所述上法蘭盤(1)和下法蘭盤(2)之間是用于承載縱向力的至少兩圈環(huán)狀立板(3)，在所述圓環(huán)形筒狀體的外周，跨接在上法蘭盤(1)和下法蘭盤(2)之間的是承載水平壓力的弧形板(4)，在所述圓環(huán)狀筒體的內(nèi)周，位于內(nèi)層立板(5)上，開設(shè)有瀝青注入口(6)，各圈環(huán)狀立板(3)上分別開設(shè)有貫通的瀝青注入孔(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述凍結(jié)井可縮性井壁接頭，其特征是在所述下法蘭盤(2)的底部固聯(lián)鋼墊板(8)，所述鋼墊板(8)的外緣為齒狀，內(nèi)緣上開設(shè)有混凝土振搗孔(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述凍結(jié)井可縮性井壁接頭，其特征是在所述鋼墊板(8)的底部和上法蘭盤(1)的頂部，分別設(shè)置防水鋼圈(10)。
4.一種權(quán)利要求1所述接頭的施工方法，其特征是所述接頭在其整圈沿圓周方向上分設(shè)為若干節(jié)，在每節(jié)之間焊接連接；其中上法蘭盤(1)和鋼墊板(8)與井壁(11)中的鋼筋之間進(jìn)行焊接；每節(jié)中都設(shè)置有與瀝青注入口連通的瀝青注入管，焊接組裝完成后，通過瀝青注入管灌注熱瀝青；再進(jìn)行注漿養(yǎng)護(hù)。
全文摘要
凍結(jié)井可縮性井壁接頭及其施工方法，其特征是設(shè)置斷面呈“工”字結(jié)構(gòu)的圓環(huán)形筒狀體，頂部為上法蘭盤、底部為下法蘭盤，上法蘭盤和下法蘭盤之間是用于承載縱向力的至少兩圈環(huán)狀立板，在圓環(huán)形筒狀體的外周，跨接在上法蘭盤和下法蘭盤之間的是承載水平壓力的弧形板，在圓環(huán)狀筒體的內(nèi)周，位于內(nèi)層立板上，開設(shè)有瀝青注入口，各圈環(huán)狀立板上分別開設(shè)有貫通的瀝青注入孔。通過在沿凍結(jié)井井壁豎向設(shè)置若干本發(fā)明接頭，可有效降低豎向作用在井壁上的附加力，確保井筒安全，有效地防止井壁破裂。
文檔編號E21D1/00GK1916361SQ20061008624
公開日2007年2月21日 申請日期2006年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月23日
發(fā)明者袁亮, 程樺, 唐永志, 劉樹彪, 姚直書, 徐華生, 榮傳新, 蔡海兵 申請人:淮南礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司, 安徽理工大學(xué)