一种窗口式排水井及其施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种窗口式排水井及其施工方法，包括井筒和井座，井筒设有井壁，井壁设有排水窗口，排水窗口的内壁为圆台形，排水窗口设有异径管，异径管的外壁与排水窗口的内壁相适配，异径管的内腔设有笼子，笼子与异径管的内壁相适配，笼子内填充有过滤装置，异径管的外侧设有第1法兰盘；第1法兰盘连接有第2法兰盘，第2法兰盘连接有集渗装置；或第1法兰盘固定有盲法兰盘。施工方法包括开挖井座基础；井座制作；井筒制作；在异径管内放笼子、过滤板、土工布包裹的粗砂包和土工布包裹的砾石包，第1法兰盘连接第2法兰盘或盲法兰盘。本发明既可用来封堵窗口，还可改造成集渗井，使用灵活，达到一物两用，节省投资。
【专利说明】一种窗口式排水井及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种排水井，尤其涉及尾矿库回水或汇水面积较小的尾矿库排洪的窗口式排水井。
【背景技术】
[0002]排水井是矿山尾矿设施的重要构筑物之一，降落在尾矿库汇水面积内的雨雪水和尾矿澄清水大都通过它，随后经过排水涵管或隧洞等构筑物排出库外，以确保尾矿坝不致被洪水漫顶并使尾矿澄清水返回选矿厂重复使用。当尾矿库所需的排水构筑物泄流能力较小时，一般米用窗口式排水井。窗口式排水井系一次建成，于井壁不同标高处留有排水窗口，该井具有结构整体性好，井径小，使用维护简便等优点，但泄水量小。
[0003]窗口式排水井井身由钢筋混凝土制作而成，包括井筒和井座，井筒位于井座的上部，井筒设有井壁，井壁设有排水窗口，排水窗口的内壁为圆台形，即外侧直径大，内侧直径小，现有的排水窗口封堵使用混凝土塞子，每个封堵用的混凝土塞子重52kg (外端直径Φ 300mm,内端直径Φ 350mm,长250mm)，见图1、图2和图3。在排水窗口安装混凝土塞子时，需将混凝土塞子从岸上搬到船上，再从船上安装到排水井的排水窗口上，搬运费力，且不易堵严，容易漏矿浆。混凝土塞子施工偏差较大时，可能安装不上，而且密封性差。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是:提供一种窗口式排水井，该窗口式排水井既可用来排洪，采用法兰封堵窗口，封堵密封效果好；还可将排水井改造成集渗井，集渗效果好。
[0005]本发明所要解决的技术方案是:一种窗口式排水井，包括井筒和井座，井筒位于井座的上部，井筒设有井壁，井壁设有排水窗口，排水窗口的内壁为圆台形，排水窗口设有异径管，异径管的外壁与排水窗口的内壁相适配；异径管的内腔设有笼子，笼子与异径管的内壁相适配，笼子内填充有过滤装置，异径管的外侧设有第I法兰盘。
[0006]作为改进，上述笼子的外侧设有外反边，外反边与第I法兰盘的外侧面相接触。
[0007]上述过滤装置包括过滤板、土工布包裹的砾石包和土工布包裹的粗砂包，粗砂包位于砾石包的外侧，砾石包的内侧为过滤板，粗砂包中的粗砂粒径为I?20_，砾石包中的石乐石粒径为20?60mm,过滤板设有滤水孔。
[0008]作为改进，上述第I法兰盘通过螺栓连接有第2法兰盘，第2法兰盘设有过滤孔，第2法兰盘连接有集渗装置。
[0009]上述集渗装置为塑料盲沟，或软式透水管，或土工席垫。
[0010]作为改进，上述异径管、第I法兰盘和第2法兰盘的外露表面包覆有土工布。
[0011]作为改进，上述异径管的内侧设有第3法兰盘。
[0012]上述第I法兰盘通过螺栓固定有盲法兰盘。
[0013]第I种窗口式排水井的施工方法:
[0014](I)开挖井座基础:井座埋深不小于井座高度的2/3，地基承载力不小于200kPa ；[0015](2)井座制作:支模板，放钢筋，浇混凝土，养护；
[0016](3)井筒制作:支模板，放钢筋，预留排水窗口，在异径管的内外表面刷防腐材料，然后在排水窗口安放异径管，浇混凝土，异径管与井筒浇筑在一起并养护；
[0017](4)在异径管内放笼子，笼子的里侧放过滤板，过滤板的孔径以砾石不漏出为宜，然后在异径管内依次填充入土工布包裹的砾石包和土工布包裹的粗砂包；第I法兰盘通过螺栓连接有第2法兰盘。然后在所述异径管、第I法兰盘和第2法兰盘的外露表面包覆有土工布，用绑缚带扎紧，第2法兰盘连接有集渗装置。
[0018]第2种窗口式排水井的施工方法，其步骤是:
[0019](I)开挖井座基础:井座埋深不小于井座高度的2/3，地基承载力不小于200kPa ；
[0020](2)井座制作:支模板，放钢筋，浇混凝土，养护；
[0021](3)井筒制作:支模板，放钢筋，预留排水窗口，在异径管的内外表面刷防腐材料，然后在排水窗口安放异径管，浇混凝土，异径管与井筒浇筑在一起并养护；
[0022](4)随着尾矿面的升高，第I法兰盘通过螺栓固定有盲法兰盘，安装之前，在盲法兰盘内外面刷防腐材料。
[0023]本发明的技术效果是:本发明一种窗口式排水井的排水窗口设有异径管，异径管的内腔设有笼子，笼子内填充有过滤装置，异径管的外侧设有第I法兰盘。当第I法兰盘受到外面侧向压力作用时，异径管外壁与排水窗口内壁接触更加紧密，异径管与排水窗口结合更加牢固。笼子内容纳过滤装置，用于滤土排水，可将水中的沙子过滤掉，防止“跑混”，当窗口封堵后还可用于排渗，降低尾矿坝内的浸润线。笼子的外侧设有外反边，外反边与第I法兰盘的外侧面相接触，便于将笼子固定在异径管内。过滤装置包括过滤板、土工布包裹的粗砂包和土工布包裹的砾石包，过滤效果好，成本低。在异径管、第I法兰盘和第2法兰盘的外露表面包覆有土工布，进一步增加过滤效果。异径管的内侧设有第3法兰盘，进一步用来固定异径管。法兰盘连接，装拆方便。第I法兰盘既可连接盲法兰盘，用来封堵排水窗口；第I法兰盘也可连接第2法兰盘，第2法兰盘连接有集渗装置，将排水井作为集渗井使用，加快库内尾砂排水固结。因此，本发明使用灵活，达到一物两用，节省投资。由于异径管和法兰盘均为工厂制作的成品，封堵的密封性要远好于混凝土塞子，安装也较容易。钢管的粗糙系数(n=0.011)要小于混凝土砌面的粗糙系数(n=0.014?0.017)，对于单个窗口的泄流能力，同直径的本发明排水窗口的泄流能力要大于现有的混凝土排水窗口。本发明将混凝土塞子封堵改为采用盲法兰和螺栓，重量约为相同直径窗口用的混凝土塞子重量的0.2?
0.5倍，部件重量轻，操作更方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为窗口式排水井结构示意图。
[0025]图2为现有窗口式排水井排水窗口局部剖视图。
[0026]图3为现有窗口式排水井混凝土塞子剖视图。
[0027]图4为本发明窗口式排水井实施例1结构示意图。
[0028]图5为本发明窗口式排水井实施例1异径管与第I法兰盘连接示意图。
[0029]图6为本发明窗口式排水井笼子主视图。
[0030]图7为本发明窗口式排水井笼子右视图。[0031]图8为本发明窗口式排水井过滤板主视图。
[0032]图9为本发明窗口式排水井过滤板右视图。
[0033]图10为本发明窗口式排水井土工布包裹的粗砂包和土工布包裹的砾石包位置状态示意图。
[0034]图11为本发明窗口式排水井第2法兰盘主视图。
[0035]图12为本发明窗口式排水井第2法兰盘右视图。
[0036]图13为本发明窗口式排水井实施例2结构示意图。
[0037]图中:1、井壁，2、异径管，3、笼子，4、第3法兰盘，5、砾石包，6、粗砂包，7、过滤板，
8、第I法兰盘，9、第2法兰盘，10、螺栓，11、土工布，12、集渗装置，13、绑缚带，14、混凝土塞子，15、滤水孔，16、过滤孔，17、螺栓孔，18、排水窗口，19、外侧面，20、外反边，21、盲法兰盘。
【具体实施方式】
[0038]实施例1
[0039]实施例1如图4至图12所示，实施例1窗口式排水井是作为集渗井使用，包括井筒和井座，井筒位于井座的上部，井筒设有井壁1，井壁I设有排水窗口 18，排水窗口 18的内壁为圆台形，该圆台形内壁内侧直径小，外侧直径大。排水窗口 18设有异径管2，异径管2的外壁与排水窗口 18的内壁相适配；异径管2的内腔设有笼子3，本实施例笼子3采用铁笼子，笼子3与异径管2的内壁相适配，笼子3内填充有过滤装置，异径管2的外侧(本实施例的右端)设有第I法兰盘8。笼子3的外侧(本实施例笼子3的右端)设有外反边20，外反边20与第I法兰盘8的外侧面19相接触。所述过滤装置包括过滤板7、土工布包裹的粗砂包6和土工布包裹的砾石包5，砾石包5中的砾石粒径为20?60_，粗砂包6位于砾石包5的外侧(本实施例粗砂包6位于砾石包5的右端)，粗砂包中的粗砂粒径为I?20mm,碌石包5的内侧(本实施例碌石包5的左端)为过滤板7,过滤板7设有滤水孔15,本实施例过滤板7采用打孔钢板。所述第I法兰盘8通过螺栓10连接有第2法兰盘9，第2法兰盘9设有过滤孔16，第2法兰盘9连接有集渗装置12。所述集渗装置为塑料盲沟，或软式透水管，或土工席垫。所述异径管2、第I法兰盘8和第2法兰盘9的外露表面通过绑缚带13包覆有土工布11。所述异径管2的内侧(本实施例异径管2的左端)设有第3法兰盘4。集渗装置是将排水井作为集渗井使用，加快库内尾砂排水固结。土工布，又称土工织物，它是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料。塑料盲沟是由塑料芯体外包裹滤布组式，塑料芯体是以热可塑性合成树脂为主要原料，经过改性，在热熔状态下，通过喷咀挤压出细的塑料丝条，再通过成型装置将挤出的塑料丝在结点上熔接，形成三维立体网状结构。软式透水管是一种具有倒滤透(排)水作用的管材，排、渗水效果强，利用“毛细”现象和“虹吸”原理，集吸水、透水、排水为一体，具有耐压、透水及反滤作用。土工席垫是一种以乱丝熔融铺网而成的土工合成材料，它耐压高，开孔密度大，具有全方位集水、水平排水功能。组成结构是一个立体的土工网芯，两面都配有针刺穿孔无纺土工织物。立体土工网芯能够迅速地排出地下水，自身还有一个孔隙维护系统，能在高荷载下阻断毛细水，同时，它还能起到隔离加固作用。
[0040]本发明窗口式排水井与现有的窗口式排水井制作类似，井座、井筒采用钢筋混凝土现浇结构。异径管、法兰盘采用定制或购买成品，笼子根据尺寸制作，以刚好能放入异径管内为宜。本发明实施例1排水井的施工和使用步骤如下:
[0041](I)开挖井座基础:开挖至设计深度，井座埋深一般不小于井座高度的2/3，地基承载力一般不小于200kPa。
[0042](2)井座制作:支模板，放钢筋，浇混凝土，养护。
[0043](3)井筒制作:支模板，放钢筋，烧混凝土，养护。其中在原有窗口位置处各安放一异径管，并与井筒浇筑在一起。为防止异径管的锈蚀，须在其内壁和外壁刷防腐材料。
[0044](4)先在异径管内放笼子，笼子的里侧放过滤板，过滤板的孔径以砾石不漏出为宜，然后在异径管内依次填充入土工布包裹的砾石包和土工布包裹的粗砂包。第I法兰盘通过螺栓连接有第2法兰盘。然后在所述异径管、第I法兰盘和第2法兰盘的外露表面包覆有土工布，用布条或铁丝扎紧。第2法兰盘连接有集渗装置，如塑料盲沟、软式透水管、土工席垫等。实施例2
[0045]实施例2如图13所示，实施例2 —种窗口式排水井的第I法兰盘8通过螺栓固定盲法兰盘21。盲法兰盘21为平板法兰盘，没有通水孔，盲法兰盘用来封堵排水窗口。实施例2的其它结构同实施例1。
[0046]本发明实施例2窗口式排水井的施工和使用步骤如下:
[0047](I)开挖井座基础:开挖至设计深度，井座埋深一般不小于井座高度的2/3，地基承载力一般不小于200kPa。
[0048](2)井座制作:支模板，放钢筋，浇混凝土，养护。
[0049](3)井筒制作:支模板，放钢筋，浇混凝土，养护，其中在原有排水窗口位置处安放一异径管，并与井筒浇筑在一起，为防止异径管的锈蚀，须在其内壁和外壁刷防腐材料。
[0050](4)随着尾矿面的升高，进水窗口采用盲法兰盘和螺栓进行封堵，在盲法兰盘内外面刷防腐材料。
[0051]本发明实施例第I法兰盘8和第3法兰盘4分别焊接在异径管的外侧和内侧，第I法兰盘8是环形的盘状物，第I法兰盘环边设有螺栓孔17，通过螺栓10与第2法兰盘9或盲法兰盘21对应螺栓孔固定在一起。第I法兰盘上面没有过滤孔，但设有过水通道，盲法兰盘21没有设过水通道，盲法兰盘21用来封堵第I法兰盘。如果要将排水窗口封堵，则在第I法兰盘上安装盲法兰盘21 ;如果要使排水窗口用于排渗，则异径管内填入过滤材料，并使用具有过滤孔的第2法兰盘9。
【权利要求】
1.一种窗口式排水井，包括井筒和井座，井筒位于井座的上部，井筒设有井壁(1)，井壁(I)设有排水窗口(18)，排水窗口(18)的内壁为圆台形，其特征在于:排水窗口(18)设有异径管(2)，异径管(2)的外壁与排水窗口(18)的内壁相适配；异径管(2)的内腔设有笼子(3)，笼子(3)与异径管(2)的内壁相适配，笼子(3)内填充有过滤装置，异径管(2)的外侧设有第I法兰盘⑶。
2.根据权利要求1所述一种窗口式排水井，其特征在于:笼子(3)的外侧设有外反边(20)，外反边(20)与第I法兰盘(8)的外侧面(19)相接触。
3.根据权利要求1或2所述一种窗口式排水井，其特征在于:所述过滤装置包括过滤板(7)、土工布包裹的砾石包(5)和土工布包裹的粗砂包(6)，粗砂包(6)位于砾石包(5)的外侧，砾石包(5)的内侧为过滤板(7)，粗砂包中的粗砂粒径为I~20mm，砾石包(5)中的石乐石粒径为20~60mm,过滤板(7)设有滤水孔(15)。
4.根据权利要求3所述一种窗口式排水井，其特征在于:所述第I法兰盘(8)通过螺栓(10)连接有第2法兰盘(9)，第2法兰盘(9)设有过滤孔(16)，第2法兰盘(9)连接有集渗装置(12)。
5.根据权利要求4所述一种窗口式排水井，其特征在于:所述集渗装置为塑料盲沟，或软式透水管，或土工席垫。
6.根据权利要求5所 述一种窗口式排水井，其特征在于:所述异径管(2)、第I法兰盘(8)和第2法兰盘(9)的外露表面包覆有土工布(11)。
7.根据权利要求6所述一种窗口式排水井，其特征在于:所述异径管(2)的内侧设有第3法兰盘(4)。
8.根据权利要求3所述一种窗口式排水井，其特征在于:第I法兰盘(8)通过螺栓固定有盲法兰盘(21)。
9.根据权利要求6所述一种窗口式排水井的施工方法: (1)开挖井座基础:井座埋深不小于井座高度的2/3，地基承载力不小于200kPa； (2)井座制作:支模板，放钢筋，浇混凝土，养护； (3)井筒制作:支模板，放钢筋，预留排水窗口，在异径管的内外表面刷防腐材料，然后在排水窗口安放异径管，浇混凝土，异径管与井筒浇筑在一起并养护； (4)在异径管内放笼子，笼子的里侧放过滤板，过滤板的孔径以砾石不漏出为宜，然后在异径管内依次填充入土工布包裹的砾石包和土工布包裹的粗砂包；第I法兰盘通过螺栓连接有第2法兰盘，然后在所述异径管、第I法兰盘和第2法兰盘的外露表面包覆有土工布，用绑缚带扎紧，第2法兰盘连接有集渗装置。
10.根据权利要求8所述一种窗口式排水井的施工方法，其步骤是: (1)开挖井座基础:井座埋深不小于井座高度的2/3，地基承载力不小于200kPa； (2)井座制作:支模板，放钢筋，浇混凝土，养护； (3)井筒制作:支模板，放钢筋，预留排水窗口，在异径管的内外表面刷防腐材料，然后在排水窗口安放异径管，浇混凝土，异径管与井筒浇筑在一起并养护； (4)随着尾矿面的升高，第I法兰盘通过螺栓固定有盲法兰盘，安装之前，在盲法兰盘内外面刷防腐材料。
【文档编号】E03F5/04GK103924652SQ201410152657
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月6日 优先权日:2014年4月6日
【发明者】陈欢, 李启轩, 李瑞林, 李永进, 唐文超, 王敬瑞, 张强强, 贾晔, 呼晓慧, 崔培, 周红坤, 郑伟 申请人:金建工程设计有限公司