深井型接地极的井口的制作方法

本发明属于深井型直流接地极的领域，具体涉及到一种深井型接地极的井口。

背景技术：

由于高压直流受端地区通常经济发达，接地极选址困难，目前接地极型式在从普遍水平浅埋式向垂直型式或深井型式转变。其中，深井型接地极单口电极深度最大，所需电极数量最小，施工占地面积最小，接地电阻和最大地电位升通常也最小，因此在施工阶段和完成后对周边居民生产生活的影响最低。另外，深井型接地极的极址对地形平整度的要求不高，选址更容易，具有实际的工程价值。国内目前的直流接地极基本采用水平式，垂直型的的接地极井的深度仅为30～40m，没有达到一千米深井接地极的技术。

另外，由于作为阴极放电时电极上会产气体，深井的细长井身内气体排出较难，因此一般都设有专用的排气管若干，井口的排气设计是气体最终能否顺利排出的关键点之一。

深井的井径较小，泄流产生的热量需要依靠地下水带走而不至于使电极过热，若在旱季时或者极址所处位置本身较为干旱，地下水位低于电极顶端，则电极上端部发热会明显高于其它位置，进而影响电极的整体性能。

为了解决上述问题，本发明提供一种深井型接地极的井口。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中存在的技术缺陷和不足，提供了一种深井型接地极的井口。

本发明还有一个目的是提供了一种深井型接地极的井口的排气结构，其既能适用于深井型电极井的结构，又能够满足井内产气排出的需要。

本发明还有一个目的是提供了一种深井型接地极的井口的补水结构，其能够满足利用周围环境向深井内补水的需要。

本发明的一个目的是解决至少上述现有技术问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明提供了一种深井型接地极的井口，包括：

排气管，其布置在深井内不同深度位置；

井口排气结构，其位于所述井口的上方；

其中，所述排气管将所述深井内产生的气体排至所述井口排气结构的同时，所述井口排气结构将所述气体排出井口。

本发明提供的深井型接地极的井口，其既能适用于深井型电极井的结构，又能够满足井内产气排出和利用周围环境向井内集水的需要。本发明用于工程实践，以及指导深井井口建设。

优选的是，还包括集水坑，其埋设于地面下方，所述集水坑吸收地表水分及进行渗水；所述集水坑的底部为斜坡面，所述斜坡面朝靠近电极方向的一侧向下倾斜；所述斜坡面上涂抹隔水材料。

本发明采用集水坑，利用井口周围的土壤中的地下浅表水补充至井内，减轻了电极井内干湿程度过于受限于地下水位的缺陷，可使电极顶端周围常年保持湿润。

优选的是，所述集水坑包括不同粒径填充物组成的三个填充层：第一卵石层、第一小卵石层及第一细砂层，所述第一卵石层铺设于所述斜坡面的上面，所述第一小卵石层铺设于所述第一卵石层的上面，所述第一细砂层铺设于所述第一小卵石层的上面；其中，所述第一卵石层厚1m，且卵石的直径为10-20mm，所述第一小卵石层厚0.8m，且小卵石的直径为1-10mm，所述第一细砂层厚0.6m。

所述细砂层用于吸收周围地下浅表水，所述第一细砂层和所述第一卵石层及第一小卵石层的搭配起到渗水的作用。结合利用集水坑的斜坡面，可将井口周边数米范围的土壤形成一套完整的吸水、渗水系统，不断将浅表水汇集至电极井内。

优选的是，在所述深井型接地极的地下井口部分，所述深井沿径向从内到外分别为电极、砂砾层、钢套管及pe管，所述pe管套设在所述钢套管的外围，所述砂砾层填充到所述钢套管和所述电极的中间，在所述pe管与所述第一卵石层平行的位置处开设多个小孔，且在与所述第一卵石层平行的所述pe管的内部填充中砂，形成中砂层，其用以汲取所述集水坑中收集到的地表水分。

在所述pe管位置的管壁上设计若干密集的的小孔，使其不再完全封闭；所述pe管内填充1m厚的所述中砂层，所述中砂层用于从周边卵石层汲水，以保持其下方的砾砂层处于湿润状态。

优选的是，在所述深井型接地极的地下井口部分，所述pe管的内部还包括砂和卵石混合层、第二卵石层、第二小卵石层及砂砾层，所述砂和卵石混合层铺设在所述中砂层的上面，所述第二卵石层铺设在所述砂和卵石混合层的上面，所述第二小卵石层铺设在所述第二卵石层的上面，所述砂砾层铺设在所述第二小卵石层的上面；其中，所述砂和卵石混合层厚0.8m，所述第二卵石层厚1.8m，且卵石的直径为10-20mm，所述第二小卵石层厚0.8m，且小卵石的直径为1-10mm，所述砂砾层厚0.6m。

上述4层的组合作为渗水层，将雨水等井口内水分快速下渗，保持井口干燥，所述砂砾层可避免井口内生长植物。

优选的是，在所述的深井型接地极的地下井口部分，所述排气管上设置多个排气管壁孔，所述排气管的外侧包裹土工布，所述排气管包括直行排气管和弯头排气管，所述直行排气管设置在所述pe管内侧且穿越所述中砂层，所述弯头排气管设置在所述钢套管的内外两侧，所述弯头排气管沿所述pe管壁固定并伸出井口。

所述直行排气管可避免砂和卵石的混合层阻碍排气，所述弯头排气管可避免细沙和表层土混入小卵石阻碍排气。

优选的是，在所述的深井型接地极的地上井口部分，所述井口排气结构包括：

井盖罩，其为倒扣的盆形结构，且所述井盖罩为玻璃钢罩，所述井盖罩的顶部设置一通孔；

玻璃钢管，其通过所述通孔与所述井盖罩连通；

带孔盖板，其盖合在所述玻璃钢管上，所述带孔盖板上设置多个透气孔；

四个角钢支撑，其底端与所述井口上的埋件连接，所述角钢支撑的顶端与所述玻璃钢管的外壁通过抱箍连接。

其中，所述井盖罩通过第一法兰盘与所述井口连接，所述玻璃钢管通过第二法兰盘与所述井盖罩连接。

所述井盖罩设计成倒扣的盆式结构，利于氢气等轻质气体从所述玻璃钢管向上排出，形成便于氢气排出的气流通路。井口的四个方向的固定角钢支撑，以提高所述玻璃钢管的稳定性。

优选的是，在所述的深井型接地极的地上井口部分，还包括注水井，其设置在井口边，所述注水井的内部填充卵石，所述注水井通过一给水管连接至深井。

当监测到深井内部温度过高时，可通过所述注水井，来增加人工注水措施来加强散热。

优选的是，所述隔水材料选择黏土、沥青和水泥中的一种。

坑底用0.2m厚粘土夯实，也可涂抹沥青或水泥隔水，以便不断将浅表水汇集至电极井内。

优选的是，在所述的深井型接地极的地上井口部分，所述井口的侧壁开设多个通风孔。

空气从所述通风孔进入，深井内产生的氢气从玻璃钢管排出，可形成便于氢气排除的气流通路。

本发明的有益效果

1、本发明提供的深井型接地极的井口，其采用集水坑，利用井口周围的土壤中的地下浅表水补充至井内，解决了电极井内干湿程度直接受制于地下水位的问题，有利于保持井内湿润，便于电极散热。

2、本发明提供的深井型接地极的井口的地下部分，其采用排气管结构，使井内的产气能够顺利通过井口端部的各层砂石，顺利排出。

3、本发明提供的深井型接地极的井口的地上部分，其使得氢气等轻质、危险气体快速排出，不在井口内聚集。

4、本发明提供的深井型接地极的井口，其设置的注水井，使的可人工注水来加强深井内部的散热。

附图说明

图1为本发明所述的深井型接地极的井口的整体结构示意图；

图2为本发明所述的深井型接地极的井口的地面结构示意图。

其中，1-集水坑，2-斜坡面，3-电极，4-第一卵石层，5-第一小卵石层，6-第一细砂层，7-深井，8-电极绝缘层，9-砂砾层，10-钢套管，11-钢管绝缘层，12-pe管，13-中砂层，14-护壁钢管，15-砂和卵石混合层，16-第二卵石层，17-第二小卵石层，18-砂砾层，19-小孔，20-排气管，21-排气管壁孔，22-直行排气管，23-弯头排气管，24-注水井，25-给水管，26-井盖罩，27-通孔，28-玻璃钢管，29-带孔盖板，30-卵石，31-第一法兰盘，32-井口，33-第二法兰盘，34-通风孔，35-角钢支撑，36-抱箍，37-埋件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或者多个其它元件或其组合的存在或添加。

如附图1至图2所示，本发明提供了一种深井型接地极的井口，包括：

排气管20，其布置在深井7内不同深度位置；井口排气结构，其位于所述井口32的上方；其中，所述排气管20将所述深井7内产生的气体排至所述井口排气结构的同时，所述井口排气结构将所述气体排出井口。

集水坑1；斜坡面2，其位于所述集水坑1的底部，所述斜坡面2朝靠近电极3方向的一侧向下倾斜；所述斜坡面2的底部涂抹隔水材料；

集水坑1，其位于所述斜坡面2的上方，所述集水坑1包括第一卵石层4、第一小卵石层5及第一细砂层6，所述第一卵石层4铺设于所述斜坡面2的上面，所述第一小卵石层5铺设于所述第一卵石层4的上面，所述第一细砂层6铺设于所述第一小卵石层5的上面；其中，所述第一卵石层4厚1m，所述第一小卵石层5厚0.8m，所述第一细砂层6厚0.6m；

具体的为：在钻孔阶段，0～50m深度的第一开大直径钻孔必须设护壁钢套管(ф630mm或ф530mm)，为避免电流意外接通至护壁钢管导致地面跨步电压超标，深井接地极的结构设计需要将该护壁钢管的埋深0～5m部分完全切除。由于技术可靠性的限制，需采用人工负挖的方法切割钢管，因此可以利用切割护臂钢套管时的负挖基坑，设计一个集水坑。所述集水坑1的底部，即坑底位于-5m，半径大于1.5m，坑底用0.2m厚粘土夯实，也可涂抹沥青或水泥隔水。坑内由下至上分别填埋1m厚的卵石、0.8m厚的小卵石、0.6m厚度的细砂，细砂用于吸收周围地下浅表水，砂和卵石层的搭配起到渗水的作用。结合利用集水坑1的斜坡面2，可将井口周边数米范围的土壤形成一套完整的吸水、渗水系统，不断将浅表水汇集至电极井内，可见图1。

所述电极3位于深井7内，所述深井7(集水坑以下为深井井身)沿径向从内到外分别为电极3(所述电极外侧包裹电极绝缘层8)、砂砾层9、钢套管10(所述钢套管10的外侧包裹钢管绝缘层11)及pe管12，所述pe管12嵌套在所述钢套管10的上方，所述砂砾层9填充到所述钢套管10和所述电极3的中间，在所述pe管12与所述第一卵石层平行的位置处开设多个小孔19，且在与所述第一卵石层平行的所述pe管12的内部填充中砂，形成中砂层13；深井内壁设置护壁钢管14，所述护壁钢管14与所述pe管12中间填充直径10-20mm卵石；所述pe管12的内部还包括砂和卵石混合层15、第二卵石层16、第二小卵石层17及砂砾层18，所述砂和卵石混合层15铺设在所述中砂层13的上面，所述第二卵石层16铺设在所述砂和卵石混合层15的上面，所述第二小卵石层17铺设在所述第二卵石层16的上面，所述砂砾层18铺设在所述第二小卵石层17的上面；其中，所述砂和卵石混合层15厚0.8m，所述第二卵石层16厚1.8m，且卵石的直径为10-20mm，所述第二小卵石层17厚0.8m，且小卵石的直径为1-10mm，所述砂砾层厚0.6m。

由于钢套管10(ф340mm)和其上方10m的所述pe管12(ф400mm)结构较为封闭，因此在所述pe管-4～-5m位置的管壁上设计若干密集的ф50mm小孔19，使其不再完全封闭。所述pe管12内-4～-5m填充1m厚的中砂，中砂层用于从周边卵石层汲水，以保持其下方的砾砂层处于湿润状态。详见图1。

如图1中箭头所示，钢套管(ф340mm)10的内外侧均可利用集水坑1收集的浅表水来保持湿润。向内侧砾砂的渗水有利于-10m位置的馈电电极的散热，向外侧的渗水有利于钢套管的散热。

所述pe管12(ф400mm)内0～-4m由下至上分别填充0.8m厚的砂和卵石混合层、1.8m厚度的卵石、0.8m厚的小卵石、0.6m厚度的砾砂。上述4层的组合作为渗水层，将雨水等井口内水分快速下渗，使得井口快速渗水，保持井口干燥，砾石亦可避免井口内生长植物。

如图1所示的排气管20，其上设置多个排气管壁孔21，所述排气管20的外侧包裹土工布，所述排气管20包括直行排气管22和弯头排气管23，所述直行排气管22和所述弯头排气管23设置在所述钢套管10的内外两侧，所述弯头排气管23沿pe管壁固定并伸出井口，所述弯头排气管23为四根，分别分布在所述pe管12的内外两侧，在pe管12内侧的两根所述弯头排气管23从井底部沿井身通长布置直至井口位置，在pe管12外侧的两根所述弯头排气管23从集水坑的下方位置沿所述pe管12布置直至井口位置，且分布在pe管内的弯头排气管在所述砂砾层9的区域内直至地面没有开设排气管壁孔，两根所述直行排气管22分布在所述pe管12的内侧，其在排气干侧壁设置多个排气管壁孔21。内侧直行排气管22可避免砂和卵石的混合层阻碍排气，外侧排气管可避免细沙和表层土混入小卵石阻碍排气。

如图1所示的注水井24，其设置在井口32边，所述注水井24的内部填充卵石30，所述注水井24通过一给水管25连接至深井中pe管12内部的所述第二小卵石层17，当监测到深井内部温度过高时，可增加人工注水措施来加强散热。

如图2所示的井盖罩26，其为倒扣的盆形结构，且所述井盖罩26为玻璃钢罩，所述井盖罩26的顶部设置一通孔27；玻璃钢管28，其通过所述通孔27与所述井盖罩26连通；带孔盖板29，其盖合在所述玻璃钢管28上，所述带孔盖板29上设置多个透气孔；其中，所述井盖罩26通过第一法兰盘31与所述井口32连接，所述玻璃钢管28通过第二法兰盘33与所述井盖罩26连接；具体实施为井口设计为圆形，离地高度300mm，基础埋深650mm，井口外径1010mm，内径610mm，井盖罩26设计成倒扣的盆式结构，利于氢气等轻质气体向上排出。井内产生气体主要是氢气，依靠所产生的气体质量轻的特点来设计排气通道。井口采用一个盆玻璃钢罩倒扣在井口，盆型结构的底部带开孔，上方固定一根玻璃钢管28；井壁侧面设多个通风孔34。空气从通风孔34进入，氢气从玻璃钢管28排出，可形成便于氢气排出的气流通路。井口四个方向固定角钢支撑35，所述角钢支撑35的底端与所述井口32连接，所述角钢支撑35的顶端与所述玻璃钢管28的外壁通过抱箍36连接，来提高玻璃钢管28的稳定性，所述角钢支撑与所述井口连接处预埋4块埋件37，所述角钢支撑件点焊固定在埋件上。

由于，最外层的护壁钢套管14(孔径大于钢套管，埋深0～50m)离地面5m部分割除，利用割除时负挖的基坑作为集水坑1，因此本发明的提供的井口方案所涉及的范围是深井型电极井-5m及以上的部分。

本发明提出了一种用于深井型接地极的井口，其通过电极井端部的设计，利用周围的土壤中的地下浅表水补充至井内，减轻了电极井内干湿程度过于受限于地下水位的缺陷，可使电极顶端周围常年保持湿润。另外，作为备用预留人工注水的接口。井口有针对性的布设排气管，使井内的产气能顺利通过井口端部的各层砂石排出。地面有专门设计的井口结构，便于氢气等轻质气体快速排出井口，不在井口内聚集。

国内目前的直流接地极基本采用水平式，垂直型的仅有两个工程实施，深度仅30～40m，并不适用于一千米的深井接地极，本发明提供的深井型接地极井口结构，专门针对可达一千米的大深度深井接地极而设计的井口结构，这是一种技术上的大跨越，具有突出的实质性特点和显著的进步。

本发明针对的直流接地极是一种向大地释放直流大电流的装置，与用于接地网降阻措施的接地极和阴极保护领域内的接地极不属于同一概念。

综上所述，本发明提供的深井型接地极的井口，通过集水坑设计、井口内对水分的汲取和渗透的导流设计、井口的注水设计，以及对深井型接地极井口的排气措施设计，使得本发明既能适用于深井型电极井的结构，又能够满足井内产气排出和利用周围环境向井内补水的需要。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。