一种利用反井钻机维修溜井的施工方法
【专利摘要】本发明公开一种利用反井钻机维修溜井的施工方法，包括如下步骤：(1)原溜井井筒空间结构探测；(2)根据步骤(1)中所得的探测结果对原溜井井筒充填；(3)利用反井钻机对经步骤(2)充填后的原溜井井筒进行反井钻进形成新溜井井筒；(4)对步骤(3)中钻得的新溜井井壁进行支护。本发明主要工序不再需要人员下井作业，进行井壁支护时，已将围岩进行控制，不仅反井钻机钻进混凝土不破坏其性能，而且保障了工作人员的人身安全。
【专利说明】
一种利用反井钻机维修溜井的施工方法
技术领域
[0001]本发明涉及钻井领域，特别涉及一种利用反井钻机维修溜井的施工方法。
【背景技术】
[0002]在井工矿物开采井巷工程系统中，需要大量的溜井工程，这些工程实现不同开采水平矿石集中、调节运输等功能，溜井深度一般50-300m，在矿石通过翻车机或皮带设备装入溜井的过程中，矿石自由下落，巨大的冲击力对溜井井壁和围岩造成破坏，产生空洞和大面积坍塌，影响溜井的使用，严重时影响矿井的安全，必须进行修复。
[0003]溜井的修复方法一般从上到下进行，需要操作人员逐段进行锚固、喷浆等支护作业，在坍塌面积、高度较大的地方，人员操作困难，需要搭设脚手架，安全问题得不到根本解决，事故经常发生。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明在于提供一种利用反井钻机维修溜井的施工方法，主要工序不再需要人员下井作业，进行井壁支护时，已将围岩进行控制，不仅反井钻机钻进混凝土不破坏其性能，而且保障了工作人员的人身安全。
[0005]为解决上述问题，本发明采用如下技术方案:一种利用反井钻机维修溜井的施工方法，包括如下步骤:
[0006](I)原溜井井筒空间结构探测；
[0007](2)根据步骤(I)中所得的探测结果对原溜井井筒充填；
[0008](3)利用反井钻机对经步骤(2)充填后的原溜井井筒进行反井钻进形成新溜井井筒;
[0009](4)对步骤(3)中钻得的新溜井井壁进行支护。
[0010]上述利用反井钻机维修溜井的施工方法，步骤(I)包括如下步骤:
[0011](a)在原溜井的上部安设提吊装置，利用超声测量仪沿原溜井井筒从上至下对原溜井井筒进行逐个断面扫描；
[0012](b)对步骤(a)中获取的数据进行分析，计算出原溜井空间体积，并绘制出原溜井井筒的空间结构形状。
[0013]上述利用反井钻机维修溜井的施工方法，步骤(2)包括如下步骤:
[0014](al)安装反井钻机，并对反井钻机钻杆进行防护；
[0015](bl)充填原溜井井筒。
[0016]上述利用反井钻机维修溜井的施工方法，步骤(al)具体步骤为:在原溜井的上端井口安设钻机钢梁，然后在钻机钢梁上安装反井钻机，并将反井钻机钻杆下放至原溜井的下端井口，然后用套管将反井钻机钻杆包裹，并在反井钻机钻杆外壁与套管内壁之间充填粗砂材料。
[0017]上述利用反井钻机维修溜井的施工方法，套管为塑料管。
[0018]上述利用反井钻机维修溜井的施工方法，步骤(bl)包括如下步骤:
[0019](i)用封堵构件封堵套管外壁与原溜井井壁之间的环形空间的下端端口，然后向原溜井井筒内填放细砂；
[0020](ii)在上部巷道提放溜灰下料管，然后根据步骤(b)中所计算出的原溜井空间体积预制混凝土，接着逐段对原溜井井筒进行混凝土充填，直至混凝土充填体上表面距离钻机钢梁下部大于或等于0.3m且小于或等于0.5m，然后再充填反井钻机基础用混凝土，并使反井钻机基础用混凝土充填体与钻机钢梁紧密连接。反井钻机基础用混凝土充填体构成反井钻机基础的混凝土基础与钻机钢梁组成反井钻机基础，其中，钻机钢梁坐落在混凝土基础上。混凝土基础要比充填混凝土强度高。
[0021]上述利用反井钻机维修溜井的施工方法，当靠近原溜井下端井口的原溜井井筒没有被破坏时，细砂填至距离原溜井受破坏井段下端井口 Im的位置，细砂填充长度大于或等于5m;对原溜井井筒进行混凝土充填所用的混凝土的标号为C1()-20。
[0022]上述利用反井钻机维修溜井的施工方法，步骤(3)具体步骤为:步骤(ii)中充填到原溜井井筒内的混凝土凝固且强度达到设计要求时，拆除封堵构件，放出原溜井井筒内充填的细砂，然后在反井钻机钻杆的下端安装上扩孔钻头，由下向上扩孔，直至原溜井上端井口，新溜井井筒钻进完成。由于每个溜井的井深、井径等具体情况不同，因此充填在不同溜井井筒内混凝土的凝固强度要根据每个溜井井筒具体情况来确定，通常选用低标号的混凝土来充填溜井井筒。
[0023]上述利用反井钻机维修溜井的施工方法，步骤(4)包括如下步骤:
[0024](I)拆除步骤(3)中的反井钻机，在新溜井井筒上部安装提吊装置和吊盘，检查新溜井井筒的安全状况，对局部不稳定岩层和混凝土进行处理和支护；
[0025](I I)浇筑新溜井内壁。
[0026]上述利用反井钻机维修溜井的施工方法，步骤(II)具体步骤为:采用液压滑膜的方式由下向上逐步浇筑新溜井内壁。
[0027]本发明的有益效果是:
[0028]1.本发明是一种利用混凝土回填、反井钻机钻井形成溜井后再套筑井壁的综合治理方法，其中主要工序不再需要人员下井作业，而在进行井壁支护时，已对围岩进行控制，而反井钻机钻进混凝土不破坏其性能，同时有保障了工作人员的人身安全。
[0029]2.本发明施工工期较短，而且新钻得的溜井井壁稳定，易支护。
【附图说明】
[0030]图1为本发明利用反井钻机维修溜井的施工方法中原溜井井筒空间结构探测的示意图；
[0031]图2为本发明利用反井钻机维修溜井的施工方法中反井钻机安装的示意图；
[0032]图3为本发明利用反井钻机维修溜井的施工方法中的原溜井井筒回填混凝土的示意图；
[0033]图4为本发明利用反井钻机维修溜井的施工方法中反井钻机扩孔钻进的示意图；
[0034]图5为本发明利用反井钻机维修溜井的施工方法中新溜井井壁支护的示意图。
[0035]图中:1-原溜井井筒;2-超声测量仪;3-提吊装置;4-反井钻机;5-钻机钢梁;6_反井钻机钻杆;7-套管;8-扩孔钻头;9-新溜井井筒;10-吊盘;11-混凝土充填体。
【具体实施方式】
[0036]为清楚说明本发明中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。
[0037]如图1?3所示，本发明利用反井钻机维修溜井的施工方法，是一种利用混凝土对原溜井井筒I进行回填，然后再利用反井钻机4钻井形成新溜井井筒9并对新溜井进行套筑井壁的溜井综合治理方法，其具体步骤如下:
[0038](I)由于原溜井坍塌破坏后其结构形态会发生较大变化，因而在对其进行治理前需了解原溜井的空间结构形状，即对原溜井井筒I空间结构进行探测，具体步骤为:
[0039](a)在原溜井的上部安设提吊装置3，利用提吊装置3吊住超声测量仪2使之沿原溜井井筒I从上至下对原溜井井筒I进行逐个断面扫描，以获得有关原溜井井筒I的空间结构形状的数据，如图1所示；
[0040](b)对步骤(a)中获取的数据进行分析，计算出原溜井空间体积，并绘制出原溜井井筒I的空间结构形状。
[0041](2)由于原溜井井壁已经出现大面积坍塌和产生空洞，为了对原溜井井壁进行整体性修复，本发明中采用混凝土对原溜井井筒I进行回填，以期获得较为稳定的溜井井壁，因此根据步骤(I)中所得的探测结果对原溜井井筒I充填，其具体步骤为；
[0042](al)鉴于本发明利用反井钻机4钻进，为了施工方便，在对原溜井井筒I进行回填之前，先将反井钻机4安装到位，如图2所示，即在原溜井的上端井口安设钻机钢梁5，然后在钻机钢梁5上安装反井钻机4，并将反井钻机钻杆6下放至原溜井的下端井口，但由于混凝土中的添加剂可能会对反井钻机钻杆6产生腐蚀，而且混凝土凝固后会影响反井钻机钻杆6的转动，故用套管7将反井钻机钻杆6包裹，并在反井钻机钻杆6外壁与套管7内壁之间充填粗砂材料，其中套管7为塑料管，本实施例中选用PVC塑料管作为套管7使用，本步骤中采用套管7对反井钻机钻杆6进行防护，其目的之一是防止混凝土中的添加剂对反井钻机钻杆6的腐蚀以及便于后续步骤中反井钻进过程反井钻机钻杆6的转动，另一目的是为反井钻进提供导孔，从而便于整个施工的顺利进行；
[0043](bl)当安装好反井钻机4并对反井钻机钻杆6做好防护后，即可对原溜井井筒I进行充填，如图3所示，其具体步骤包括:
[0044](i)为避免充填到原溜井井筒I内的混凝土泄漏至其他地方影响后续施工，通常会采用封堵构件将套管7外壁与原溜井井壁之间的环形空间的下端端口进行封堵，并为了防止混凝土与封堵构件粘接在一起不便于封堵构件的拆除，在用混凝土对原溜井井筒I进行回填之前，通常会向原溜井井筒I内填放细砂，其中细砂的填放高度可根据靠近原溜井下端井口的原溜井井筒I的破坏情况确定，当靠近原溜井下端井口的原溜井井筒I没有被破坏时，细砂填至距离原溜井受破坏井段下端井口 Im的位置，且细砂填充长度大于或等于5m;
[0045](ii)在上部巷道利用绞车提放溜灰下料管，其中下料管的内径大于或等于150_，然后根据步骤(b)中所计算出的原溜井空间体积预制混凝土，接着逐段对原溜井井筒I进行混凝土充填，直至混凝土充填体11上表面距离钻机钢梁5下部0.5m的位置，然后再充填反井钻机基础用混凝土，并使反井钻机基础用混凝土充填体与钻机钢梁5紧密连接，达到承担扩孔荷载的能力。反井钻机基础用混凝土充填体构成的混凝土基础与钻机钢梁5组成反井钻机基础，其中，钻机钢梁5坐落在混凝土基础上。混凝土基础要比充填混凝土强度高。本实例中，对原溜井井筒I进行混凝土充填所用混凝土的标号为C1()-20。
[0046](3)利用反井钻机4对经步骤(2)充填后的原溜井井筒I进行反井钻进形成新溜井井筒9:为了使回填的混凝土对原溜井井壁形成支撑，在利用反井钻机4钻进新溜井井筒9之前需等步骤(ii)中充填到原溜井井筒I内的混凝土凝固且强度达到设计要求，然后再拆除封堵构件，放出原溜井井筒I内充填的细砂，然后在反井钻机4钻杆6的下端安装上扩孔钻头8，由下向上扩孔，直至原溜井上端井口，新溜井井筒9钻进完成，如图4所示。由于每个溜井的井深、井径等具体情况不同，因此充填在不同溜井井筒内混凝土的凝固强度要根据每个溜井井筒具体情况来确定，通常选用低标号的混凝土来充填溜井井筒。
[0047](4)对步骤(3)中钻得的新溜井井壁进行支护，如图5所示，其具体步骤如下:
[0048](I)拆除步骤(3)中的反井钻机4，在新溜井井筒9上部安装提吊装置3和吊盘10，施工人员利用提吊装置3和吊盘10下入新溜井井筒9内检查新溜井井筒9的安全状况，对局部不稳定岩层和混凝土进行处理和支护；
[0049](II)采用液压滑膜的方式由下向上逐步浇筑新溜井内壁，形成新的溜井结构。
[0050]在形成新的溜井结构之后，即可拆除相关的施工设备，恢复溜井所需进料和放矿设备，将溜井投入使用。
[0051]在利用本发明对井壁出现大面积坍塌且出现空洞的原溜井进行维修过程中，对原溜井井筒I进行空间结构形状探测时无需人员进入井筒，而当需要施工人员进入溜井井筒时，回填的混凝土已对原溜井井壁形成了加固与填充，不会出现大面积的坍塌，从而保证了施工人员被的人身安全，而且也解决了现有溜井修复方法中在坍塌面积、高度较大的地方施工人员操作困难的问题。
[0052]上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造【具体实施方式】的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所引伸出的任何显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。
【主权项】
1.一种利用反井钻机维修溜井的施工方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)原溜井井筒(I)空间结构探测； (2)根据步骤(I)中所得的探测结果对原溜井井筒(I)充填； (3)利用反井钻机(4)对经步骤(2)充填后的原溜井井筒(I)进行反井钻进形成新溜井井筒(9)； (4)对步骤(3)中钻得的新溜井井壁(9)进行支护。2.根据权利要求1所述的利用反井钻机维修溜井的施工方法，其特征在于，步骤(I)包括如下步骤: (a)在原溜井的上部安设提吊装置(3)，利用超声测量仪(2)沿原溜井井筒(I)从上至下对原溜井井筒(I)进行逐个断面扫描； (b)对步骤(a)中获取的数据进行分析，计算出原溜井空间体积，并绘制出原溜井井筒(I)的空间结构形状。3.根据权利要求2所述的利用反井钻机维修溜井的施工方法，其特征在于，步骤(2)包括如下步骤: (al)安装反井钻机(4)，并对反井钻机钻杆(6)进行防护； (bl)充填原溜井井筒(I)。4.根据权利要求3所述的利用反井钻机维修溜井的施工方法，其特征在于，步骤(al)具体步骤为:在原溜井的上端井口安设钻机钢梁(5)，然后在钻机钢梁(5)上安装反井钻机(4)，并将反井钻机钻杆(6)下放至原溜井的下端井口，然后用套管(7)将反井钻机钻杆(6)包裹，并在反井钻机钻杆(6)外壁与套管(7)内壁之间充填粗砂材料。5.根据权利要求4所述的利用反井钻机维修溜井的施工方法，其特征在于，套管(7)为塑料管。6.根据权利要求4所述的利用反井钻机维修溜井的施工方法，其特征在于，步骤(bl)包括如下步骤: (i)用封堵构件封堵套管(7)外壁与原溜井井壁之间的环形空间的下端端口，然后向原溜井井筒(I)内填放细砂； (ii)在上部巷道提放溜灰下料管，然后根据步骤(b)中所计算出的原溜井空间体积预制混凝土，接着逐段对原溜井井筒(I)进行混凝土充填，直至混凝土充填体(11)上表面距离钻机钢梁(5)下部大于或等于0.3m且小于或等于0.5m，然后再充填反井钻机基础用混凝土，并使反井钻机基础用混凝土充填体与钻机钢梁(5)紧密连接。7.根据权利要求6所述的利用反井钻机维修溜井的施工方法，其特征在于，当靠近原溜井下端井口的原溜井井筒(I)没有被破坏时，细砂填至距离原溜井受破坏井段下端井口 Im的位置，细砂填充长度大于或等于5m;对原溜井井筒(I)进行混凝土充填所用的混凝土的标号为 ClO—20。8.根据权利要求6所述的利用反井钻机维修溜井的施工方法，其特征在于，步骤(3)具体步骤为:步骤(ii)中充填到原溜井井筒(I)内的混凝土凝固且强度达到设计要求时，拆除封堵构件，放出原溜井井筒(I)内充填的细砂，然后在反井钻机钻杆(6)的下端安装上扩孔钻头(8)，由下向上扩孔，直至原溜井上端井口，新溜井井筒(9)钻进完成。9.根据权利要求1?8任一所述的利用反井钻机维修溜井的施工方法，其特征在于，步骤(4)包括如下步骤: (I)拆除步骤(3)中的反井钻机(4)，在新溜井井筒(9)上部安装提吊装置(3)和吊盘(10)，检查新溜井井筒(9)的安全状况，对局部不稳定岩层和混凝土进行处理和支护； (II)浇筑新溜井内壁。10.根据权利要求9所述的利用反井钻机维修溜井的施工方法，其特征在于，步骤(II)具体步骤为:采用液压滑膜的方式由下向上逐步浇筑新溜井内壁。
【文档编号】E21B7/00GK106089027SQ201610393560
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月6日 公开号201610393560.7, CN 106089027 A, CN 106089027A, CN 201610393560, CN-A-106089027, CN106089027 A, CN106089027A, CN201610393560, CN201610393560.7
【发明人】刘志强, 程守业, 李恩涛, 杨春满, 荆国业, 王群, 谭昊, 姜浩亮, 孙建荣, 周兴
【申请人】北京中煤矿山工程有限公司