专利名称：封底沉井法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种封底沉井法，属于煤炭工业特殊凿井技术领域。
目前，世界各国特殊凿井常用三种技术方法，即冻结法，钻井法和淹水沉井法，前两者是主要方法，后者列为次要方法。但是，分析后者对比前两种有多项突出优势，如工艺技术简单，机械设备动力少，工期短，上马易，造价低等；只是由于存在下沉重力不足、破土技术不过关、侧阻大而不均，井筒产生偏斜、下沉深度不大等，限制沉井法优势的发挥。
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，而提供一种达到增重、减阻、高效破土、防止偏斜、增大沉身、实现快速、优质、低造价的封底沉井法。
本发明的目的是这样实现的井筒底部装有封底，井筒内竖直安装有高压水干管，平衡管、触变泥浆干管、排渣管、压风管、补水管高压水干管下端和配水管连通，配水管为圆环形，安装在封底上方环靠井壁的位置；沿配水管向上接出数十条水枪支管，分别与分布在封底和刃脚下的掏槽水枪、下口水枪和刃脚水枪相连，每条水枪支管靠近与配水管连接处安装有逆止阀和电控高压水阀门；护壁减阻采用同步定量注入触变泥浆装置，在地面安装有数个有活塞的泥浆缸体，钢绳一端与活塞杆相连接，一端与沉井壁相连接，缸体上的输浆胶营与井筒内的泥浆干管相连接，刃脚台阶上方的井筒内水平设置有环形供浆管，泥浆干管与环形供浆管连通，数条穿墙管一端与环形供浆管连通，一端通向沉井壁外刃脚台阶上方的泥浆环；井筒内竖直安装有平衡管，平衡管下端周围的封底上安装有下口水枪，平衡管内可放入底部有活门或活爪的礅筒。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来实现各水枪支管上的电控高压水阀门通过电缆与地面的遥控操作按钮相连接，电控高压水阀门出水管上安装有地面显示灯的触点盒，触点盒电缆与地面显示灯连接。遥控操作按钮和地面显示灯按照井下各水枪相对应位置安装在一个操作盘上。护壁减阻也可采用薄膜清水装置，在刃脚台阶上装有环刃脚的膜盒、其内放置有格孔槽，格孔槽内折叠放置有强韧不透水薄膜，薄膜上端固定在套井内壁上，沉井壁外侧和套井内壁上安装有环形截留装置。在土壁、薄膜和沉井壁间注入清水或根据需要注入溶解化学物质的高比重水或泥浆和现有技术相比，封底沉井法主要优点是1、下沉重力可增加三倍以上，侧阻减少为现有的几十分之一，确保了深井也可下沉顺利。
2、破土速度、效率可提高十倍以上，确保井底冲成设计形状。
3、沉井壁可减薄，不需因增重而加厚，套井可减浅，不需为减阻而加深，不需因对沉井加压而加大加固，测量简易准确，完工时不需水下砼封底，固井不需置换泥浆。
4、消除了井底不平，侧阻不均等多项产生偏斜因素。
5、发扬了沉井优势、工期缩短、造价低。
6、拓宽了沉井法使用范围，可用于深井、大井、提升井，推进了特殊凿井行业技术进步。
下面结合附图及实施例进一步详述本发明
图1为本发明的沉井竖剖面示意图。
图2为本发明护壁减阻同步定量注入触变泥浆装置结构示意图。
图3为本发明护壁减阻薄膜清水装置结构示意图。
图1中沉井壁(2)在套井(1)中间，钢结构封底(10)的钢板和钢梁在井底刃脚上呈伞状将井筒隔成上下两部分沉井壁(2)固定有水平梁(3)，高压水于管(4)、排渣管(18)、压风管(16)、平衡管(15)、泥浆管、补水管、灯光侧斜管卡固在水平梁(3)上，高压水干管(4)上端有胶管和高压水泵连接，下端和沿井壁的环形配水管(9)(9)连接，数十条水枪支管(8)由配水管(9)上接出，分别通向刃脚水枪(11)、掏槽水枪(20)、环平衡管(15)的下口水枪(12)，箭头表示各水枪(11)、(20)、(12)射水方向；各水枪支管(8)皆装有逆止阀(7)、电控高压水阀门(6)、显示灯的触点盒(5)，电控高压水阀门(6)和触点盒(5)各有电缆通向地面操作盘上的按钮和显示灯，刃脚水枪(11)和掏槽水枪(20)破土使井底工作面呈中央有V形坑的abcde形状。
水枪破土冲掘的泥水用压气排渣法经安装于井中部的排渣管(18)排上，混合室(19)座在封底(10)上，刃脚水枪(11)和掏槽水枪(20)破土，泥砂汇集井中V形坑中，掏槽水枪(20)使之泛起有助排土。井下沉时，V形坑可防止井底土层封堵排渣管(18)吸口。吸口通常装有防止大卵石堵口的算罩(17)。刃脚水枪(11)、掏槽水枪(20)破土的射水总量通常小于排渣管(18)上排水量，为补充上排水量的不足，井筒内安装有自地面向封底(10)下补充水量的低压补水管。
在刃脚水枪(11)、掏槽水枪(20)破土、补水管补水和排渣管(18)上排期间，封底(10)下水压是不断高低变化的，为调节压力的平衡井内安装有平衡管(15)，即上口在井内灌水水面(30)附近，下通封底(10)下的一条两端敞口直管。封底(10)下水压水量的变化表现为平衡管(15)内水面的升降或上冒下漏，起到平衡调节作用。环平衡管(15)下口水枪(12)只在掏取大卵石时使用在平衡管(15)正下方冲掘成积聚大卵石深坑(14)，便于从平衡管(15)垂直下放专用工具击碎或下放底有活门成活爪的礅筒掏取、封底(10)上设计有不少于两个的行人孔(13)，压风管(16)下端连通混合室(19)，压风经小孔进入排渣管(18)，呈大量小包泡向上运行，抽吸封底(10)下水枪破土泥水，刃脚下端包有钢板(21)，内和钢筋焊接，也便于和封底(10)固接、沉井壁(2)内灌水(27)，水面(30)，对封底(10)进行压重，必要时还可灌入砂土压重。观测沉井偏斜的方法可采用浮漂法，即在封底(10)上方安装小轮一个，细绳绕轮，出绳轮侧为井中心，绳端浮漂(28)露出水面，观测漂尖距四周井壁距离方向，即知偏斜大小和方向，另端为缠绳轴，安放井口。此法直观、方便、准确。另一观测偏斜方法是直接下井测量，即在施工中途为检修井下管路阀门等设施需要可以排除井内灌水，人员下井工作，此时可直接进行测量。第三种方法是灯光测斜，即施工中平行井筒安装下口封闭的灯光测斜管，在上井口通过观测放入管内的灯光测斜。泥浆管由水平梁(3)向下和环形配浆管(22)连接，经多根过墙管(23)通至刃脚台阶上方皮带裙(24)内，皮带裙(24)固定在刃脚台阶上角；过墙管(23)挤出泥浆形成泥浆环(25)，泥浆环(25)上液面(29)至套井(1)中下部，泥浆环(25)厚度通常小于10公分，其内侧为沉井壁(2)，外侧为地层土壁(26)，形成包围沉井壁(2)的筒状泥浆环(25)。
图2中沉井壁(2)内的水平梁(3)上连结有钢绳(32)，其绕过定滑轮(33)和动滑轮(35)连接活塞杆(36)；链式起重机(31)在钢绳(32)中间起到绷紧作用；沉井壁(2)下沉的同时，钢绳(32)拉动活塞杆(36)向上运动，活塞压出泥浆缸体(39)上部泥浆经胶管(34)进入井筒内的泥浆管和环形配浆管(22)，经过墙管(23)注入泥浆环(25)；由于钢绳(32)是绷紧的，注浆管路泥浆是充满的，使过墙管(23)的泥浆注入与沉井壁(2)的下沉在时间上保持同步，注入泥浆体积与泥浆环(25)新增体积成预定比例量；沉井壁(2)下沉停止后，松开钢绳(32)，关闭阀门(37)，打开阀门(38)，开动泥浆泵(40)，向缸体(39)内备足泥浆，恢复再下沉准备状态；动滑轮(35)的作用是使活塞杆(36)增速一倍；泥浆缸体(39)下端有阀门，上端有压力表，多个缸体(39)并装和动滑轮(35)增速达到需要排浆量；泥浆环(25)这用薄层，使缸体(39)数大减，采用无泥浆沉井时，解开绷紧装置链式起重机(31)和沉井壁(2)内水平梁(3)的连接即可、采用微浆沉井时，只需减少缸体(39)数量即可。
如3中沉井壁(2)在套井(1)中下沉，沉井壁(2)刃脚上端的台阶安装环刃脚的钢板焊制膜盒(46)，膜盒(46)内放置有格孔槽(45)，其内有折叠的薄膜(44)，沉井壁(2)在套井(1)内下沉，当膜盒(46)顶部进入套井(1)底面以下时，抽出薄膜(44)上端固定在套井(1)内壁上，固定点以下的土壁(26)上，长装有一段保护薄膜的橡胶板，然后向套井(1)灌入清水，形成水环(42)，水面(41)在套井(1)中下部，随沉井壁(2)下沉，薄膜(44)自动从膜金(46)外侧上角环形缝抽出后，立即被静水压压贴到新露出的土壁(26)上；格孔槽(45)和膜盒(46)内壁有间隙串通清水，保证薄膜(44)呈在自由水中状态，抽出时不致受阻，为防止地面沙土杂物落到膜盒(46)顶部，在套井(1)内壁和沉井壁(2)上装有塑胶截流装置(43)，或在套井(1)水面(41)上部吊放浮槽，沉井壁(2)井筒内水平梁(3)上装有取代原泥浆管的水管(47)，下接环形配浆管(22)和多根过墙管(23)以及连通膜盒(46)底部的串水管(48)，当沉井施工结束时，由地面经水管(47)、环形配浆管(22)、过墙管(23)注入水泥浆，自下而上托起比重较轻的清水，实现固井。
权利要求
1.一种封底沉井法，井筒底部装有封底，井筒内竖直安装有高压水干管、平衡管、触变泥浆干管、排渣管、压风管、补水管，其特征在于a、高压水干管下端和配水管连通，配水管为圆环形，安装在封底上方环靠井壁的位置；b、沿配水管向上接出数十条水枪支管，分别与分布在封底和刃脚下的掏槽水枪、下口水枪和刃脚水枪相连，每条水枪支管靠近与配水管连接处安装有逆止阀和电控高压水阀门；c、护壁减阻采用同步定量注入触变泥浆装置，在地面安装有数个有活塞的泥浆缸体，钢绳一端与活塞杆相连接，一端与沉井壁相连接，缸体上的输浆胶管与井筒内的泥浆干管相连接，刃脚台阶上方的井筒内水平设置有环形供浆管，泥浆干管与环形供浆管连通，数条穿墙管一端与环形供浆管连通，一端通向沉井壁外刃脚台阶上方的泥浆环；d、井筒内竖直安装有平衡管，平衡管下端周围的封底上安装有下口水枪，平衡管内可放入底部有活门或活爪的礅筒。
2.根据权利要求1所述的封底沉井法，其特征在于各水枪支管上的电控高压水阀门通过电缆与地面的遥控操作按钮相连接，电控高压水阀门出水管上安装有地面显示灯的触点盒，触点盒电缆与地面显示灯连接。
3.根据权利要求2所述的封底沉井法，其特征在于遥控操作按钮和地面显示灯按照井下各水枪相对应位置安装在一个操作盘上。
4.根据权利要求1所述的封底沉井法，其特征在于泥浆环厚度小于10公分。
5.根据权利要求1所述的封底沉井法，其特征在于护壁减阻也可采用薄膜清水装置，在刃脚台阶上装有环刃脚的膜盒，其内放置有格孔槽，格孔槽内折叠放置有强韧不透水薄膜，薄膜上端固定在套井内壁上，沉井壁外侧和套井内壁上安装有环形截留装置。
6.根据权利要求1或5所述的封底沉井法，其特征在于在土壁、薄膜和沉井壁间注入清水。
7.根据权利要求6所述的封底沉井法，其特征在于土壁、薄膜和沉井壁间也可注入溶解化学物质的高比重水或泥浆。
全文摘要
本发明公开了一种封底沉井法，属煤炭工业特殊凿井技术领域。在井筒下部安装封底，井筒内安装高压水、排渣、泥浆、压风、平衡、补水等干管。高压水干管与配水管连通。配水管上接出的水枪支管分别与各水枪连接，平衡管下端周围安装有下口水枪，平衡管内可放入底部带有活门的礅筒，护壁减阻采用同步定量注入触变泥浆装置，亦可采用薄膜清水装置，本发明辅助设备少，下沉阻力小，破土速度快，防偏效果好，工期短，造价低。
文档编号E21B7/18GK1150210SQ95118168
公开日1997年5月21日 申请日期1995年11月15日 优先权日1995年11月15日
发明者阎林森 申请人:阎林森