一种带钢板隔水层的井壁及其施工方法.pdf

一种轴向可伸缩井壁 ....................................................................................................................... 1 一种双层钢板混凝土复合井壁 ....................................................................................................... 6 一种带钢板隔水层的井壁及其施工方法 ..................................................................................... 11 多层钢板叠合结构的钢板混凝土复合井壁 ................................................................................. 17 一种可缩井壁装置 ......................................................................................................................... 23 冻结井可缩性井壁接头及其施工方法 ......................................................................................... 28 带接茬板的单层井壁及其施工方法 ............................................................................................. 35 金属骨架混凝土井壁 ..................................................................................................................... 40 一种井壁加固装置 ......................................................................................................................... 45 曲面弧板式井壁可缩装置 ............................................................................................................. 50 一种曲面弧板式可缩结构的焊缝连接装置 ................................................................................. 56 高温高压井壁稳定性测试仪 ......................................................................................................... 63 1 一种轴向可伸缩井壁一种轴向可伸缩井壁 [19 ]中华人民共和国国家知识产权局 [51] Int. Cl. E21D 1/00臼脱01 才P [12 ]发明专利说明书 专利号ZL03152819.8 [4日授权公告日2007年6月6日 [22]申请日2003.8.21[21]申请号03152819.8 [73]专利权人中国矿业大学 地址221008江苏省徐州市中国矿业大学 科技处 [72]发明人杨维好黄家会王衍森宋雷 任彦龙 [56J参考文献 CN2367768Y 2000.3.8 GB2231607 1990.11. 21 审查员胡泽建 [54]发明名称 一种轴向可伸缩井壁 [57]摘要 一种轴向可伸缩井壁，最适用于深厚冲积层中 用冻结凿井法施工的井筒。它是在包含内外双层井 壁的内层井壁上安装一个或多个井壁轴向可伸缩 环，当井壁轴向受力达到一定值时，叫伸缩环会产 生较大的轴向变形，从而控制内层井壁轴向应力的 增长，防止内层井壁破坏。与现有技术相比，通过 内层井壁的伸缩，不仅能有效地防止内层井壁困土 层m降而破坏，而日施工简便、质量易保证、大大 降低了造价低成本，在本技术领域具有广泛的实用 性。 [11 J授权公告号CN1320255C [74]专利代理机构南京经纬专利尚标代理有限公 司 代理人张联群 权利妥求iH页说明书2页附图1页 2 03152819.8 权利要求书第1/1页 1.一种轴向可伸缩井壁，它包括外层井壁。〉和内层井壁〈刀，其特征在于 在所述的内层井壁。〉上至少设有一个可伸缩环1。 2根据权利要求1所述的一种轴向可伸缩井壁，其特征在于所述的可伸缩环 I可以是金属骨架结构，可以是木头结构，或是塑料结构，或是橡胶结构，也可 以是它们的组合结构。 3.根据权利要求l或2所述的一种轴向可伸缩井壁，其特征在于所述可伸缩 环1随内层井壁2一起施工，根据井筒的深度和受力情况可以设置多个。 3 03152819.8 说明书第1/2页 一种轴向可伸缩井壁 一、技术领域 本发明涉及一种轴向可伸缩井壁，特别适用于深厚冲积层中用冻结凿井法施工 的井筒，也适用于其它包含内层井壁和外层井壁的井壁。 二、背景技术 在我国华东、华中等地区，由于开采活动等原因导致土体固结沉降，致使大量 矿井井筒发生井壁破裂灾害，给矿井的安全生产造成极大的危害。为防止新建井筒 发生井壁破裂灾害，一般采用滑动井壁或滑动可缩井壁或双层可缩井壁。滑动井壁 和滑动可缩井璧具有造价高，施工难度大的缺点。双层可缩井壁内层井壁和外层 井壁均可伸缩〉较前两种井壁造价要低得多，施工难度也相对较低，是目前首选的 井壁，但它在技术上存在轴向可伸缩环的初始轴向支撑力不易确定，且未能充分利 用外层井壁这一临时支护结构的竖向承载力的缺点。 二、技术内容 1.发明目的 鉴于已有技术存在的问题，本发明的目的是提供一利1能有效防止内层井壁破 裂，且施工简便，降低成本的轴向可伸缩井壁。 2.技术方案 本发明一种轴向可伸缩井壁，它包括外层井壁和内层井壁，所述的内层井壁上 至少设有一个可伸缩环，可伸缩环可以是金属骨架结构，可以是木头结构，或是塑 料结构，或是橡胶结构，也可以是它们的组合结构，可伸缩环随内层井壁一起施工， 根据井筒的深度和受力情况可以设置多个，以控制内层井壁轴向应力的增长。 3.技术效果 木发明一种轴向可伸缩井壁，最适用于深厚冲积层中用冻结凿井法施工的井 筒，采用只在内层井壁上设置的可伸缩环，当井壁轴向受力达到一定值时，可伸缩 到二会产生较大的轴向变形，从而控制内层井壁轴向应力的增长，能有效地防止内层 井壁因土层沉降而破坏。相应于该技术领域己有的相近技术一一双层可缩井壁，减 省了外层井壁上需设置可伸缩环，降低了施工难度和造价而且可充分利用外层井 壁这一临时支护结构的竖向承载力，大大降低了轴向可伸缩环的设计难度，在本技 术领域具有广泛的实用性。 4 03152819.8 说明书第2/2页 四、附图说明 附图是本发明井壁结构示意图。 五、具体实施方式 F面将结合附图中的一个实施例对本发明作进一步的描述 本发明一种轴向可伸缩井壁，它主要由可伸缩环1，内层井壁2和外层井壁3 组成，可伸缩环l设在内层井壁2内，可伸缩环l在轴向力的作用下较内层井壁2 易于压缩或拉伸，内层井壁2由此为可伸缩井壁。设在内层井壁2内的可伸缩环l 采用金属骨架结构，它还可以采用木结构、塑料结构或橡胶结构，也可以是它们的 组合结构，口J伸缩环l随内层井壁2一起施工可伸缩环1的位置可根据井筒的实 际情况来设置，可伸缩环1的个数可以根据井筒的实际情况设置一个，也可以设置 多个。 主要施工步聚 1在井筒周围，用冻结法等方法预先形成临时或部分永久支护结构 2在临时或部分永久支护结构的保护下，由r_下分段施工外层井穰3; 3当外层井壁3施工至设定深度后，从下而上施工内层井壁2; 4当内层井壁2施工到可伸缩环l布置位置时，安装、布置可伸缩环1 5 继续施工内层井壁2 6必要时重复4--5步 7必要时重复2--5步，直到井壁形成。 4 5 03152819.8 说明书附图第1/1页 3 2 6 一种双层钢板混凝土复合井一种双层钢板混凝土复合井壁壁 [ 51 ] Int. cl 四383/16 [ 19]中华人民共和国国家知识产权局 实用新型专利说明书 200420027499.7 ZL专利号[21J [12 ] 才P [11]授权公告号CN2700409Y [22J申t斋日2004.5.19 口1J申请号200420027499.7 [73J专利权人中困矿业大学 地址221008江苏省徐州市中国矿业大学 [72J设计人杨维好黄家会任彦龙 南京经纬专利商标代理有限公 司 楼高潮 [74J专利代理机构 代理人 2005年5月18日[45J授权公告日 寸卜 N寸l ∞。。 【 Z∞∞- 权利要求书1页说明书2页附图1页 一种双层钢板混凝上复合井壁[54 J实用新型各称 [57J摘要 一种双层钢板混凝土复合井壁，最适用于深厚 冲积层中用钻井法施工的井筒。它包括内铜板 筒、外钢板筒、连接件、混凝上或钢筋混凝上，连 接件设置在内钢板筒和外钢板筒之间，混凝土或钢 筋混凝士注入内、外钢板筒和连接件形成的空间 中，形成双层铜板混凝上复合井壁。与现有技术 相比，提高了单位厚度井壁的承载能力，有效减薄 了井蹬厚度和降低井睦自重，在一定范围内避免井 壁飘浮下沉出现困难，还能减小钻井直径，满足在 深厚冲积层中钻井法施士的需要，具有广泛的应用 性。 知识产权出版社出版 7 200420027499. 7 权利要求书第1/1页 1、一种双层钢板混凝土复合井壁，它包括内钢板筒1和同心设置的夕|铜板 筒2，其特征在于在所述同心设置的内钢板筒1柳}钢板筒2之间设有 连锁牛3，内钢板筒1、列铜板筒2和连接件3形成的空间中设有浇注 的混凝土或钢筋混凝土4。 2、根据权利要求1所述的双层钢板混凝土复合井壁，其特征是所述j割妾件 3可以是板状的，也可以是条状或是片状的。 3、根据权利要求1或2所述的双层钢板混凝土复合井壁，其特征是所述连 接件3沿轴向可以分层设置或连续设置沿径向可以间隔设置痴主续设置。 4、根据权利要求1或2所述的双层钢板混凝土复合井壁，其特征是所述连 接件3与内钢板筒1和外钢板筒2之间的连接可以是焊接、锣P接、粘接或 螺纹连接。 8 200420027499. 7 说明书第1/2页 一种双层钢板混凝土复合井壁 一、技术领域 本实用新型涉及一种双层钢板混凝土复合井壁，特别适用于深厚冲和J芸中用钻 井法或帷幕去也称地下连续墙法施工的井筒。 二、背景技术 钻井法凿井在我国经过30多年的发展，己成为一种成熟、可靠、安全、高度机 械化的施工方法。随钻井深度的加大，特别是冲积层厚度的加大，要求的井壁厚度 越来越大。能否在保证满足强度和稳定性要求的前提下，合理地减薄井壁，降低井 壁自重，以保证井壁能够漂浮下沉，己成为制约钻井法缸耐深厚冲走PJ芸凿井中应 用的瓶颈之一。 我国在80年代初开始了双层钢板混凝土复合井壁的研究，并将其成功应用于多 个矿井井筒中，取得了很好的技术经济效果。但对于冲积层厚及钻井深度更深的井 筒，该井壁结构形式的井壁厚度将会增大，由此造成井壁自重过大，当井壁飘浮下 沉时出现困难，限制了钻井法凿另咿谶性的发挥。因此开发研究新型井壁结构，提 高单位厚度井壁的承载能力，以减小井壁厚度，保证井壁能够漂浮下沉，扩大钻井 法使用范围，具有明显的经济效益和社会效益。 三、发明内容 1.实用新型目的 鉴于已有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种双层钢板混凝土复合 井壁，在内钢板筒和判钢板筒间用连锄牛将其连接为一整体，从而减小钻井直径， 有效减薄井壁厚度和降低井壁自重，使井壁能够漂浮下沉。 2.技术方案 本实用新型一种双层钢板混凝土复合井壁，它包括内钢板筒和同心设置的外钢 板筒，在所述同心设置的内钢板筒和外钢板筒之间设有连接件，内钢板筒、列钢板 筒和连接件形成的空间中设有浇注的混凝土或钢筋混凝土。 本实用新型一种双层钢板混凝土复合井，所述连接件可以是板状的，也可以是 条状或是片状的，连接件沿轴向可以分层设置或连续设置沿径向可以间隔设置或 连续设置，连接件与内钢板筒和判铜板筒之间的连接可以是焊接、锣P接、粘接现累 纹连接。 9 200420027499. 7 说明书第2/2页 3.技术效果 本实用新型一种双层钢板混凝土复合井壁，最适用于深厚冲和J芸中用钻井法施 工的井筒，采用具有径向连接的双层钢板混凝土复合井壁，可提高单位厚度井壁的 承载能力，能有效减薄井壁厚度和降低井壁自重，可在一定范围内避免井哇飘浮下 沉出现困难，能减小钻井直径，可满足在深厚冲积层中钻井法施工的需要。在本技 术领域具有较广泛的应用前景。 附图说明 图1为本实用新型结构示意图。 图2为图1的A-A剖视图。 五、具体实施方式 下面结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步的描述 本实用新型一种双层钢板混凝土复合井壁，主要由内钢板筒1，外钢板筒2、连 接件3、混凝土或钢筋混凝土4组成。内钢板筒l和夕|钢板筒2由钢板卷制而成同 心放置，同心放置的内钢板筒1和列钢板筒2之间设有连接件3，连接件3为板状 的，连接件3沿轴向分层设置，沿径向间隔设置，每层间隔设置的连接件3环形分 布于内钢板筒1和夕|铜板筒2之间，连接件3两头焊接在内钢板筒1和外钢板筒2 上，连接件3还可以通过焊接、佛接、粘接现累纹连接等方式连接在内钢板筒1、 外钢板筒2璧上。在内钢板筒1、外钢板筒2和连接件3形成的空间中浇注入混凝 土或放入钢筋，然后浇注入混凝土，形成钢筋混凝土4，混凝土4将内钢板筒1、外 钢板筒2、连接件3固化为一个整体，从而形成双层钢板混凝土复合井壁。 4 10 11 一种带钢板隔水层的井壁及其施工方法一种带钢板隔水层的井壁及其施工方法 [19 ]中华人民共和国国家知识产权局 [51] Int. Cl. E21DV14臼脱01 才P [12 ]发明专利申请公布说明书 口1]申请号200610096290.X [43]公开日2007年3月21日[11]公开号CN1932242A [22]申请日2006.10.21[74]专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司 臼1]申请号200610096290.X 代理人楼高潮 [71]申请人中国矿业大学 地址221008江苏省徐州市泉山区中国矿业 λ学科技处 [72]发明人杨维好黄家会杨志江 [54]发明名称 一种带钢板隔水层的井壁及其施工方法 [57]摘要 一种带钢板隔水层的井蹬及其施丁h法，它由 用混凝土或岩石、金属及其与混凝土的组合砌筑 而成的井壁承载层、隔水层和隔热层组成，隔水层 设在承载层和隔热层之间，隔热层紧靠于井帮。隔 水层E8钢板焊接而成，钢板内表面上涂有具有一定 柔性的材料，如沥青、橡胶等;隔热层由低密度隔 热材料铺设而成，如泡沫塑料、泡沫橡胶等。井蹬 采用分段下行方式掘砌施工，每向下挖掘出一个段 高后，先沿井帮铺设隔热层，其次施工钢板隔水 层，然后施工该段井壁的承载层，如此循环直至设 计深度。该种井睦的厚度小，具有良好的隔水性 能，可J降低施工费用，具台广泛的实用性。 仪利要求书1页说明书3页附图1页 4 12 200610096290.X 权利要求书第1/1页 1、一种带钢板隔水层的井壁，它包括混凝土或岩石、金属及其与混J耻的组 合砌疏而成的井壁承载层1，其特征在于在承载层井壁1外圈设有与其粘接 为一体的钢板隔水层2，钢板隔水层2外国设有紧贴于井帮4的隔热层3。 2、根据权利要求l所述的一种带钢板隔水层的井壁，其特征在于所述的隔水 层2由钢板焊接而成，钢板的内表面上有柔性涂层。 3、根据权利要求2所述的一种带钢板隔水层的井壁，其特征在于所述的柔性 涂层可以是具有防7M口密封作用的沥青涂层，也可以是油漆或是橡胶涂层。 4、根据权利要求1所述的一种带钢板隔水层的井壁，其特征在于所述的隔热 层3由泡沫塑料却包沫橡胶等低密度隔热材料铺设而成。 5、根据权利要求l所述的一种带钢板隔水层的井壁的施工方法，其特征在于 采用分段下行方式掘砌施工，每向下挖掘出一个段高后，先沿井帮4铺设隔热层 3 ，其次施工钢板隔水层2，然后用混凝土或岩石、金属及其与混凝土的组合 砌筑该段井壁的承载层1，如此循环直至设计深度。 13 200610096290.X 说明书第1/3页 一种带钢板隔水层的井壁及其施工方法 技术领域 本发明涉及一种带钢板隔水层的井壁及其施工方法，尤其适用于冻结法凿井工 程中的井壁结构与井壁的施工方法。 背景技术 冻结法是在井筒开凿之前，用人工制冷的方法，将井筒周围的岩土层冻结成封 闭的圆筒一派结壁，以抵JDj、土压力，隔纷也下水和井筒的联系，然后在冻结 壁的保护下进行掘砌工作的一种特殊的凿井方法。传统的冻结法凿井工艺通常采用 双层复合井壁结构，井壁由外层井壁井筒向下掘进时的临时支护结构、内层井壁 井筒永久支护结构组成。冻结壁形成并达到设计要求后，采用分段下行方式掘砌 施工外层混凝土井壁外层井壁施工到设计深度后，再自下而上连续施工内层井壁 施工内层井壁时，在内、外层井壁之间铺设一定厚度的塑料板冻结壁解拣;后进行 内、外壁间夹层注浆。井筒设计时内层井壁、外层井壁按单独承载考虑因外层井 壁新、老混凝土接茬是不防水的，且内外壁间有塑料板，故内层井壁水平设计荷载 为对应深度的静水压力外层井壁水平设计荷载为冻结压力。 目前，我国冻结井穿过的冲积层深度越来越大，相当数量的井筒将穿过深达 500m甚至70Om以上的特厚冲积层。在此条件下，采用双层复合井壁结构时，内、 外层井壁厚度常分别超过1m，井壁总厚度超过2“““2.5m，井筒掘进断面的利用率井 筒净断面积与掘进断面积之比只有不到25。而且采用双层复合井壁结构，井筒掘 进半径大，并会因归垂成冻结壁厚度大幅度增加。因止以层复合井壁结构不仅大大 增加了井筒掘砌工程费用，而且也大幅增加了井筒冻结工程的费用，随着冻结法凿 井深度的增大，双层复合井壁结构越来越不合理。在此条件下，开发新型的井壁结 构形式及井壁施工工艺，进而提高井筒掘进断面的利用率，降低工程造价的迫切性 越来越突出。 发明内容 技术问题本发明的目的是提供一种井壁总厚度小、造价低、施工工序少、且 封水效果好的冻结井壁及其施工方法。 14 200610096290.X 说明书第2/3页 技术方案本发明一种带钢板隔水层的井壁，它由用混凝土或岩石、金属及 其与混凝土的组合砌筑而成的井壁承载层、隔水层和隔热层组成。隔水层设在承 载层和隔热层之间，隔热层紧靠井帮。隔水层由钢板焊接而成，钢板的内表面上有 柔性涂层。柔性涂层可以是具有防水和密封作用的沥青涂层，也可以是油漆或是橡 胶涂层。隔热层由泡沫塑料或泡沫橡胶等低密度隔热材料铺设而成。 本发明一种带钢板隔水层的井壁的施工方法，采用分段下行方式掘砌施工，每 向下挖掘出一个段高后，先沿井帮铺设隔热层，其次施工钢板隔水层，然后用混凝 土或岩石、金属及其与混凝土的组合砌筑该段井壁的承载层，如此循环直至设 计深度。 技术效果本发明带钢板隔水层的冻结井壁及其施工方法，其冻结井壁由承载 层、隔水层、隔热层三部分组成。承载层具有足够的强度、刚度和稳定性，用于抵 抗由地层施加于井壁上的各种荷载以及井壁自重荷载，起承载作用，其材料为岩石、 金属、混凝土或它们的组合。防水层主要起隔水作用，由钢板焊接而成。隔热层主 要起隔热作用，兼起让压、匀压作用，由低密度隔热材料铺设而成。其井壁由分段 下行方法施工而成，在完成一个段高的挖掘工作后，沿井帮铺设隔热材料板，形成 隔热层，然后施工钢板隔水层，最后施井壁承载层，如此循环直至设计深度。与现 有带夹层的双层复合井壁相比，该种井壁厚度小，只有一层承载层，井壁厚度能减 少3096“-50，工序少，可大大降低施工费用，同时具有良好的隔水性能与国外的 单层井壁相比，该种井壁具有密封性能好、总厚度小、造价省的特点，可取代双层 冻结井壁及带夹层的双层复合冻结井壁，适用于冲积层及岩层内的冻结法凿井工程， 可大大降低施工费用，具有良好的隔水4性能，具有广泛的实用性。 附图说明 附图是本发明带钢板隔水层的冻结井壁横断面局部结构示意图。 图中1一井壁承载层，2-隔水层，3一隔热层，4-井帮，5一掘砌工作面，6一井筒 中心线 具体实施方式 本发明一种带钢板隔水层的井壁，如图所示，由承载层1、隔水层2和隔热层3 组成。隔水层2位于承载层1和隔热层3之间，隔热层3紧靠于井帮4。隔水层2 由钢板焊接而成，钢板的内表面上有柔性涂层。柔性涂层可以是具有防水和密封作 4 15 200610096290.X 说明书第3/3页 用的沥青涂层，也可以是油漆或是橡胶涂层。隔热层由泡沫塑料现包沫橡胶每到民密 度隔热材料铺设而成。该井壁主要用承载层l抵抗各种荷载的作用用钢板隔水层 2封水用隔热层3隔热、让压、匀压，为形成合格的承载层l提供有利的温度与 荷载环境。 本发明带钢板隔水层的冻结井壁施工方法，采用分段下行方式掘砌施工，每向 下挖掘出一个段高后，先沿井帮4铺设隔热层3，其次施工钢板隔水层2，然后采用 公知的承制才料岩石、金属、混凝土，用公知的方法栅L施工该段井壁的承载层 1。常见的承载层有钢筋混凝土结构、钢板混凝土结构、钢骨混凝土结构、铸铁铸 钢弧形板混凝土结构、预制弧形板组合筒结构等。用薄钢板在井壁承载层1外表 面焊接拼装成钢板隔水层2，其焊绍左到不渗漏的要求。为防止钢板对承载层1的 温度变形产生很强的约束，在钢板面向承载层1的一侧涂上柔性涂层。隔热层3采 用公知的低密度隔热材料铺设而成，如泡沫塑料、泡沫橡胶等。 采用分段下行掘砌施工方法的步骤如下 1、沿井筒中心线6向下挖掘至工作面5处，完成一个段高井筒的开挖，停止 掘进; 2、沿井帮4铺设在地面制作好的低密度隔热材料隔热层3; 趴在地面上将钢板加工版见定的形状，并完成钢板上柔性涂层的施工，然后将 带有柔性涂层钢板运到工作面，与上一段井壁上的钢板筒焊接连接在一起，形成新 一段钢板筒，完成该段高钢板隔水层2的施工，施工中要求所有焊缝均不渗漏; 4、然后采用承制才料岩石、金属、混凝土及其复合砌脱施工该段井壁的承载 层1，并使承载层1与钢板隔水层2密贴在一起 5、重复1““4步，直至设计深度。 16 200610096290.X 说明书附图第1/1页 fO JVl 5 \ ;只八/\只只\\\\ 6 3 4 17 多层钢板叠合结构的钢板混凝土复合井壁多层钢板叠合结构的钢板混凝土复合井壁 [51] Int. cf 四lD5/11 [ 19 1中华人民共和国国家知识产权局 口2J实用新型专利说明书 01278747.7 [21] ZL专利号 口1]授权公告号CN2561930Y [22]申请日2001.12.18 [30]优先权 [32] 2001. 12. 4 [33] CN [31] 01275650.4 [73]专利权人北京中煤矿山工程有限公司 地址100013北京市和平里青年沟路5号 [72]设计人洪伯潜张国鑫刘日辉 北京万科园专利事务所有限责 任公司 张亚军樊炳章 [74]专利代理机构 代理人 [21]申请号01278747.7 2003年7月23日日军]授权公告日 权利要求书1页说明书2页附图2页 寸卜 N寸l ∞。。一[Z ∞∞ H 多层铜板叠合结构的铜板混凝 土复合井壁 [57]摘要 本实用新型公开了一种多层铜板叠合结构的铜 板混凝土复合井壁。该铜板混凝土复合井壁包括井 壁铜板、锚卡、钢筋和混凝土，其特征是z井壁铜 板由表层铜板和1-3层里层铜板或型钢叠合并固定 在一起，表层铜板和里层铜板围成圆形，里层铜板 位于混凝土侧。本实用新型提高了单位厚度井壁的 承截能力，减薄井壁的厚度。解决了现用井壁出现 局部破坏的难题。本实用新型适用于矿山的主井、 副井及风井。 [54]实用新型名称 知识产权出版社出版 18 01278747.7 权利要求书第1/1页 1.一种多层铜板叠合结构的钢板混凝土复合井壁，包括井壁钢板、 锚卡、钢筋和混凝土，其特征是井壁钢板由表层钢板和1-3层里层钢板 或型钢叠合并固定在一起，表层钢板和里层铜板围成圆形，里层钢板位于 井壁的混凝土侧。 2.如权利要求l所述的多层钢板叠合结构的钢板混凝土复合井壁， 其特征是里层钢板分段设制并沿井壁轴线间断布置。 3.如权利要求l所述的多层钢板叠合结构的钢板混凝土复合井壁， 其特征是里层钢板和表层钢板经焊接或哪接或粘接或螺栓连接在一起。 19 01278747.7 说明书第1/2页 多层钢板叠合结构的钢板混凝土复合井壁 技术领域 本实用新型涉及一种用于煤矿矿井的多层钢板叠合结构的钢板混凝土 复合井壁。 背景技术 煤矿竖井钻井法凿井机械化程度高、造价低、施工操作安全，井壁地 面预制质量好，所以在井型适当的条件下，施工深厚表土不稳定含水地层 的井筒，具有明显的优越性。我国经过“六五“、“七五“国家重点科技攻 关，钻井综合技术已达到世界先进水平，该技术已在许多矿井使用，这些 深大井筒关键段的井壁结构采用内、外层钢板混凝土复合井壁或单层内钢 板钢筋混凝土复合井壁，效果良好3但对表土不稳定，含水地层及井筒钻 井深度更深的矿井，如钻井深度超过600m，由于井筒深度大，如上地层 竖向附加力的影响，其结构如仍采用原有形式，井壁厚度需要很大，难于 实现，限制了钻井法凿井优越性的发挥。因此开发研究新型井壁结构，应 用约束混凝土的特征，减小深部井壁在复杂受力条件下的径向应变，提高 单位厚度井壁的承受能力，以达到减小井壁厚度，提高钻孔利用率，扩大 钻井法的使用范围，具有明显的经济效益和社会效益。 发明内容 本实用新型的目的是提供一种井壁钢板由表层钢板和里层钢板叠合并 固定连接起来的多层钢板叠合结构的钢板混凝土复合井壁o 本实用新型是这样实现的一种多层钢板叠合结构的钢板混凝土复合 井壁，包括井壁钢板、锚卡、钢筋和混凝土，其特征是井壁钢板由表层 铜板和1-3层里层钢板或型钢叠合并固定在一起，表层钢板和里层钢板围 成圆形，里层钢板位于井壁的混凝土侧。里层钢板分段设制并沿井壁轴线 间断布置。里层钢板和表层铜板经焊接或柳接或粘接或螺栓连接在一起。 本实用新型具有以下优点 1.在多层铜板叠合结构的钢板混凝土复合井壁的表层钢板上沿井壁 轴向方向没有里层钢板，提高了单位井壁的承截能力，可减薄井壁的厚度 对于表土厚度570m，钻井深度610m的井壁，井壁厚度可设计为0.85- O.90m，满足了现有钻井法没备施工需要，保证了没计的可能性和合理性c 20 01278747.7 说明书第2/2页 2.由于表层铜板上沿井壁轴向固定有里层钢板，提高了强度，解决 了现用井壁出现局部破坏的难题。 3.里层钢板沿井壁轴向间断的叠加在表层钢板内表面并固定为一体， 便于加工制造c 附图说明 图l为本实用新型实施例l的横截面图 图2为本实用新型实施例2的横截面图 图3为图l、图2的1-1剖视图。 具体实施方式 下面结合附图及实施例进一步说明本实用新型。 实施例L图1为具有内、外层钢板的多层钢板叠合结构的钢板混凝 土复合井壁。它自外层钢板l、混凝土2、内层钢板3和错卡4组成。外 层铜板l内周设有若干个错卡4，内层钢板3的外周也没有若干个错卡4。 在外层钢板1和内层钢板3之间注入混凝土20外层铜板和内层钢板的结 构参见图3。外、内层钢板由表层铜板6和里层铜板7叠合焊接而组成。 本实施例中表层钢板没为困筒形，整体结构。里层钢板设为一层，分为四 段，即四个圆环，囚个因环间断的沿表层钢板轴向排列并焊接lftl定，焊缝 8可为连续焊缝也可为间断焊缝。 实施例2，因2为具有单内钢板的多层钢板叠合结构的钢板钢筋混凝 土复合井壁。它白内层钢板3、锚卡4和钢筋混凝5组成。内层钢板3外 用设有若干锚卡4，内层钢板也由圆筒形的表层钢板和四个圆环形的里层 钢板组成。结构同实施例10钢筋混凝土5是在内层钢板与模具配合下放 置好钢筋并注入混凝土而成。 4 21 01278747.7 说明书附图第1/2页 图1 22 01278747.7 说明书附图第2/2页 I --lI 4 图2 71ηnν 图3 6 23 一种可缩井壁装置一种可缩井壁装置 [51] Int. cC 四1D5/1时 [ 19]中华人民共和国国家知识产权局 实用新型专利说明书 02286442.3 ZL专利号[21 ] [12 ] 才P 口1]授权公告号CN2585977Y 黄家会 南京经纬专利代理有|很贡任公 司 张联群 [74]专利代理机构 代理人 [45]授权公告日 [22]申请日2002.12.02 [21]申请号02286442.3 [73]专利权入中国矿业大学 地址221008江苏省徐州市中国矿业大学科 技处 [72]设计人杨维好 宋雷 王衍森任彦龙 2003年11月12扫 寸卜N-vl ∞ COHZ ∞∞同 权利要求书1页说明书2页附图1页 一种可缩井睦装置 -iI 4ft 一 A-A 争 [54 ]实用新型各称 [57]摘要 一种可缩井壁装置，最适用于防治各种形式的 矿山立井井壁断裂，采用钢板、钢管和内外侧钢板 焊接组合构成的井壁可缩装置，安装于井壁内，利 用了钢管的力学性能，与现有技术相比，铜管和上 下环形平钢板间焊缝的变形具11对称性，床缩率 高，可达85以上，防漏性能高，其结构简单，加 工难度有明显的降低，造价便宜，约为现有技术的 1/2，对矿山具有广泛的实用性。 知识产权出版社出版 24 02286442. 3 权利要求书第1/1页 1.一种可缩井壁装置，英恃征在于设置上下平行环形钢板4，在上下环形 钢板4之间至少设置一个环形段钢管1，钢板4与钢管1之间牢固焊接 为一体。 2.根据权利要求1所述的一种可缩井壁装置，其特征在于z所述在上下平行钢 板4之间的夕阳。设有外环形立钢板2，内侧设有内环形立钢板3。 3.根据权利要求1或2所述的一种可缩井壁装置，其特征在于所述的钢管1 截面形快可以是圆的，也可以是椭圆形的、方形的、三角形的或多边形的。 25 02286442. 3 一、技术领域 说明书 一种可缩井壁装置 第1/2页 本实用新型涉及一种可缩井壁装置，尤其适用于各种形式的矿山立井井壁，包 括用冻结法、钻井法、沉井法施工的单层和双层井壁。 二、背景技术 近年来，我国华东地区的大屯、徐州、淮北和究州矿区有60多个立井井筒相继 发生井壁破裂灾害，伴随有地表沉降，井筒下沉甚至发生涌水冒砂及罐道扭曲现象， 严重影响煤炭生产，威胁矿井安全，并造成数亿元的直接经济损失。国外曾设计使 用过竖向可缩结点式可缩井壁，结构形式为环形腔，其内注油脂且带才闭圈的波纹 钢圈结构环形腔内灌注沥青且带止扒圈的波纹钢圈结构，以上这两种形式翻府在 结构复杂，加工困难和造价过高等问题，不适合我国国情。我国从1987年华东地区 发生井壁破裂灾害以来，也开展了有关新型井壁结构的研究工作，并提出了适合国 情的多种井壁破裂灾害的预防和治理芳法，在立井井壁中安装可缩装置最早是采用 木结构装置，但由于术结构装置存在压缩量小，受力性能不易控制的弱点，因此研 究出了由钢板支承组合的钢结构井壁可缩装置，该装置虽然能起到井壁抗变形的作 用，但由于该种钢结构装置仍存在压缩量较小，可缩装置焊缝易开裂以及成本较高， 严重时还会威胁至l矿井的安全。 三、技术内容 1发明目的 鉴于已有技术的不足之处，本实用新型目的是提供一种安全可靠，管板组合式 可缩井壁装置。 2技术方案 本实用新型一种可缩井壁装置，设置上下环形段钢板，在上下平行环形钢板之 间至少设置一个环形钢管，钢板与钢管之间牢固焊接为一体。当设置一个环形钢管 时，在上下平行钢板之间的夕阳。设置外环形立钢板，内侧设置内环形立钢板，钢板 之间设置的钢管截面形状可以是圆的，也可以是椭圆形的、方形的、三角形的或多 边形的。 3技术效果 本实用新型一种可缩井壁装置，最适用于防治各种形式的矿山立井井壁断裂， 采用钢板、钢管和内外惧l阔板焊接组合构成的井壁可缩装置，安装于井壁内，利用 了钢管的力学性能，与现有技术相比，钢管和上下环形平钢板间焊缝的变形具有对 称性，压缩率高，可达85以上，防漏和防水性能好，其结构简单，加工难度有明 显的降低，造价低廉，约为现有技术的1亿对矿山具有广泛的实用性。 四、附图说明 26 02286442. 3 附图1是本实用新型主视图。 附图2是附图lA-A视图。 附图3是附图2B放大图。 五、具体实施方式 下面结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步说明 说明书第2/2页 本实用新型一种可缩井壁装置，它主要由环形钢管1和上下平行环形钢板4组 成，即管板组合式可缩井壁装置。如图所示，在k下平行环形钢板4之间的中部设 置一个环形钢管1，必要时可内外对称设置两个钢管1，钢管1截面形快为圆形，如 图中实施例，也可以是椭圆形、方形、三角形或多边形。钢板4与钢管l之间牢固 焊接为一体，当上下平行环形钢板4之间的中部设置一个环形钢管l时，在上下平 行钢板4之间的夕阳t焊接设置外环形立钢板2，内侧焊接设置内环形立钢板3，构成 封闭腔环形结构。当井壁竖向受力达到其材料的允许值时，安装于井壁内的管板组 合式可缩井壁装置产生竖向压缩变形，从而使井壁竖向应力不超过其允许值，达到 预防和治理井壁破裂灾害的目的。 4 27 02286442. 3 说明书附图 AL 图1 A A-f f万A 件。制-一-一一-一一-一←-一γ---一-E← \阜./ 图2 图3 第1/1页 28 冻结井可缩性井壁接头及其施工方法冻结井可缩性井壁接头及其施工方法 [19 ]中华人民共和国国家知识产权局 [51] Int. Cl. 才P [12 ]发明专利申请公布说明书 E21D5/11臼腑OJ E21D1/12臼脱01 [21 ]申请号200610086242.2 [43]公开日2007年2月21日 [22]申请日2006.8.23 [21 ]申请号200610086242.2 [71 ]申请人淮南矿业集团有限责任公司 地址232001安徽省淮南市田家庵区洞山 共同申请人安徽理工λ学 [72]发明人袁亮程桦唐永志刘树彪 姚直书徐华生荣传新蔡沟兵 [54]发明名称 冻结井可缩性井壁接头及其施工方法 [51]摘要 冻结井可缩性井哇接头及其施I力法，其特征 是设置断囱早“工“字结构的圆环形筒状体，顶部 为上法兰盘、底部为下法兰盘，上法兰盘和下法兰 盘之间是用于承载纵向力的至少两国环状立板，在 圆环形筒状体的外周，跨接在上法兰盘和下法兰盘 之间的是承载水平压力的弧形板，在圆环状筒体的 内周，位于内层立板上，开设有沥青注入口，各圈 环状立板上分别开设有贯通的沥青注入孔。通过在 沿冻结井井壁坚阶l设置若干本发明接头，可有效降 低