專利名稱：立井井壁環(huán)周支承式鑿井設備及其施工方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鑿井技術，特別是一種立井井壁環(huán)周支承式鑿井設備及其施工方法。
現(xiàn)有技術采用鉆眼爆破技術開鑿立井井筒時，井內(nèi)施工設備如吊盤、整體模板、風筒、壓風管、供水管、混凝土輸送管、吊泵、安全梯等，均需鋼絲繩經(jīng)鑿井井架和鑿開絞車懸吊著，并隨井筒掘進不斷下移和接長。這種懸吊鑿井設備方式，裝備多、龐大，布置復雜，施工費用高，例如使用0.6m3抓斗的中心回轉(zhuǎn)式抓巖機抓巖時，固定抓巖機的吊盤就需2臺25噸鑿井絞車，52mm鋼絲懸吊，且配備新Ⅳ型鑿井井架，井架自重83噸，可承擔331噸懸吊載荷，使井口周圍形成十幾臺乃至二十多臺絞車布置，井架天輪平臺也相當復雜，吊盤和整體模板均為獨立懸吊系統(tǒng)，若平行作業(yè)施工還有模板托盤的第三套懸吊系統(tǒng)，井內(nèi)20條以上的鋼絲懸吊著，工作穩(wěn)定性差，平行作業(yè)需三層或四層空間結構吊盤，它們均需設置獨立的固定裝置，準備工期較長，且很難杜絕斷繩重大惡性事故發(fā)生。
采用井壁支承和井壁固定鑿井設備作業(yè)是鑿井工藝的發(fā)展方向，目前僅混合作業(yè)能對壓風管、供水管和風筒采取井壁固定吊掛，單行和平行作業(yè)則不能把任何施工管道固定于井壁上。
前蘇聯(lián)的邁步式鑿井綜合設備對吊盤采用井壁支承方式，其液壓邁步工作盤分三層，上、下盤由立柱聯(lián)結成整體剛性結構，中間盤為活動盤，二者通過垂直液壓缸伸縮依次完成邁步動作，工作盤靠橫向插入井壁予留梁窩內(nèi)的插銷支承，而整體鋼模板靠設在中間盤上的小絞車移動，為混合作業(yè)方式，液壓邁步工作盤當高達8米的空間結構，裝備費用昂貴，邁步過程較復雜，對非深井施工不經(jīng)濟。德國采取井壁予留環(huán)形槽支承整體模板，模板通過其頂端帶錨固卡塊的多根吊桿掛在予留環(huán)形槽內(nèi)支承著，沒有臨時支護，為單行作業(yè)方式，其吊盤和模板仍為兩個獨立系統(tǒng)，澆注混凝土工作在40噸重的四層結構吊盤上進行，施工不方便，且井壁上每隔一定距離留有不砌筑的環(huán)形槽，防水性能差。
本發(fā)明的目的在于提供一種立井井壁環(huán)周支承式鑿井設備及采用該設備的施工方法，它通過環(huán)周支承于混凝土井壁上的環(huán)周支承式吊盤、吊掛在吊盤下面的門扇式模板，配合管路安裝吊架和井壁固定的施工管路，施行不需臨時支護的短段掘進和砌壁同時作業(yè)的立井井筒施工，以取消傳統(tǒng)施工的過半數(shù)量的鑿井懸吊設施，大幅度地減輕鑿井井架負荷，簡化鑿井工藝，提高鑿井速度，實現(xiàn)安全可靠、穩(wěn)定、高速度、經(jīng)濟的立井井筒施工。
立井井壁環(huán)周支承式鑿井設備，包括鑿井井架、鑿井絞車、穩(wěn)繩、吊盤、門扇式模板、管路安裝吊架、砌壁活動工作臺等部分，其特征在于a、吊盤為環(huán)周支承式吊盤，其包括單層鋼結構盤架和通過環(huán)形圈梁(1)設置在盤架外緣的井壁環(huán)周支承裝置，吊盤上面僅有穩(wěn)繩(16)與其連接，工作狀態(tài)時，吊盤的井壁環(huán)周支承裝置向四周擴張支承在整體混凝土井壁的倒錐形環(huán)形槽(14)部位，二者之間形成一定高度的井壁環(huán)周支承帶，用于承擔掘進工作載荷與砌壁工作載荷;
b、所述的門扇式模板包括由頂面設置有環(huán)行軌道(50)的頂圈梁(17)，底圈梁(19)，聯(lián)結頂、底圈梁(17、19)的若干根立柱(18)，安裝于立柱(18)上的幾道水平筋板(22)，其上的擠壓塊(24)，及處于相鄰筋板(22)間的若干個雙斜面楔塊構成的籠形骨架，通過水平筋板(22)安裝在籠形骨架外周的若干扇模板門扇(20)，模板門扇(20)的外周形成一圈凸出的倒錐形環(huán)形結構(21)，門扇式模板由若干根鋼索始終吊掛于吊盤環(huán)形圈梁(1)之下;
c、管路安裝吊架包括吊架框架(43)、固定于框架(43)頂部的兩根橫梁(46)、垂直于兩根橫梁(46)的四根吊裝梁(45)，置于每根吊梁(45)下的手拉葫蘆(47)、設置于框架(43)上下部位兩測的四個可翻轉(zhuǎn)工作平臺(44)、及設置在框架(43)上下兩測的導向板(49)和沿井壁的滑板(48)，整個吊架由鑿井絞車經(jīng)鋼絲繩吊于井壁一測，管路安裝吊架用作接長固定吊掛在井壁的施工管道;
d、砌壁活動工作臺包括砌壁框架(51)、置于框架(51)內(nèi)的兩工作平臺(52)及裝于框架上端的滾輪(53)，工作臺置于門扇式模板內(nèi)，通過其上的滾輪(53)繞上述頂圈梁(17)頂面的環(huán)形軌道(50)環(huán)周運行，用于澆注混凝土作業(yè)。
采用上述設備的立井井筒施工方法，其特征在于施工過程如下
Ⅰ、降落吊盤進行下一工位作業(yè)準備當掘進到門扇式模板下的空幫距大于其高度時，打開所有的模板門扇(20)和固定千斤頂(30)，收攏吊盤的井壁環(huán)周支承裝置，由絞車通過穩(wěn)繩(16)將吊盤和門扇式模板降落到下一工位，使井壁環(huán)周支承裝置逐漸擴張，牢固支承于該工位的井壁倒錐形環(huán)形槽(14)處，使吊盤中心對準井筒中心線，調(diào)節(jié)若干千斤頂(30)將門扇式模板定中、定位，然后關閉所有的模板門扇(20)，打緊全部雙斜面楔塊(23);
Ⅱ、短段掘進和砌筑井筒同時作業(yè)根據(jù)施工要求通過管路安裝吊架(45)接長壓風管(33)、供水管(34)、風筒(35)、混凝土輸送管(36);
在門扇式模板下面進行掘進出矸作業(yè);
同時，采用砌壁活動工作臺，配合混凝土輸送管路沿門扇式模板周圍進行多澆灌口澆注混凝土作業(yè);
當該工位的井筒砌筑畢，新掘進的井幫達到要求高度時，再次降落吊盤進入下一工位作業(yè)準備，如上所述反復進行，直至完成整個立井井筒施工。
本發(fā)明的


如下圖1是其鑿井設備及其施工布置圖;
圖2是其環(huán)周支承式吊盤俯視示意圖;
圖3是其環(huán)周支承式吊盤正視示意圖;
圖4是其吊盤的井壁環(huán)周支承裝置A-A剖視圖;
圖5是其門扇式模板結構正視圖;
圖6是其門扇式模板結構俯視圖;
圖7是其砌壁活工作臺結構及工作位置示意圖;
圖8是表示雙斜面楔塊安裝位置的圖6B放大圖;
圖9是圖5的A放大圖。
上述附圖所示的本鑿井設備的各部分為(1)環(huán)形圈梁、(2)支撐頂、(3)鎖緊楔、(4)弧形支承板、(5)導向槽、(6)斜面擋板、(7)拔楔環(huán)形梁、(8)拔楔螺栓、(9)中心定位桿、(10)收攏鋼絲繩、(11)液壓千斤頂、(12)橡膠層、(13)帶水平摩擦筋壓板、(14)井壁倒錐形環(huán)形槽、(15)斜面滑道、(16)穩(wěn)繩、(17)頂圈梁、(18)立柱、(19)底圈梁、(20)門扇、(21)倒錐形環(huán)形結構、(22)水平筋板、(23)雙斜面楔塊、(24)擠壓塊、(25)觀察窗口、(26)扇形上活板、(27)扇形下活板、(28)斜面凸起部分、(29)接茬小模板、(30)螺旋千斤頂、(31)懸吊點、(32)支承點、(33)壓風管、(34)供水管、(35)風筒、(36)混凝土輸送管、(37)分風、(38)分水器、(39)混凝緩沖器、(40)接受漏斗、(41)螺旋輸送管、(42)竹節(jié)溜灰管、(43)吊架框架、(44)可翻旋工作平臺、(45)吊裝梁、(46)固定吊裝梁橫梁、(47)手拉葫蘆、(48)滑板、(49)導向板、(50)環(huán)形軌道、(51)砌壁框架、(52)工作平臺、(53)滾輪、(54)喇叭口，(55)梁格結構、(56)扇形防護板。
如圖1所示，環(huán)周支承于混凝土井壁倒錐形環(huán)形槽(14)部位的環(huán)周支承式吊盤直接懸吊著門扇式模板，壓風管(33)、供水管(34)、風筒(35)、混凝土輸送管(36)等施工管路固定吊掛于吊盤上方井壁上，用于按長上述施工管路的管路安裝吊架由穩(wěn)繩經(jīng)鋼絲繩吊掛于井壁一側，混凝土螺旋輸送管(41)吊掛于吊盤之下，其上端口與吊盤上的接受漏斗(40)聯(lián)接，而后分左右兩路斜向下伸向井壁，其下端口與竹節(jié)溜灰管(42)聯(lián)接;在門扇式模板底部距掘進工作最大幫距不超過6米時，進行掘進出矸作業(yè)，同時，通過置于門扇式模板內(nèi)的工作臺和上述混凝土輸送管路沿門扇式模板周圍進行多澆灌口澆注混凝土作業(yè)，以形成要求的帶有倒錐形環(huán)形槽(14)的混凝土井壁。
圖2-圖4示畫出了環(huán)周支承式吊盤結構，它包括由主梁、次梁、環(huán)形圈梁等構成的鋼結構盤架，和盤架外緣的井壁環(huán)周支承裝置，主梁、次梁的節(jié)點板就是環(huán)形圈梁(1)箱形結構上、下水平鋼板的局部延長部分。其井壁環(huán)周支承裝置包括支承機構、收攏擴張機構和扇形防護板等。
支承機構構成如下在箱式結構的環(huán)形圈梁(1)內(nèi)部360度范圍均勻設置有若干組同方位徑向布局的導向槽(5)和斜面擋板(6)，每一個導向槽(5)中裝有可徑向伸縮的支撐頂(2)，環(huán)形圈梁(1)外圍設置有數(shù)量為導向槽(5)一半的弧形支承板(4)，弧形支承板(4)內(nèi)側設置有兩個向下朝井筒中心線傾斜的斜面滑道(15)，工作狀態(tài)時，上述所有的支撐頂(2)呈輻射狀伸開，緊緊頂在處于井壁倒錐形環(huán)形槽(14)部位的相應弧形支承板(4)的斜面滑道(15)上，而每一個支撐頂(2)的另一端和相應的斜面擋板(6)之間插入鎖緊楔(3)定位;
收攏擴張機構構成如下在置于環(huán)形圈梁(1)上方的拔楔環(huán)形梁(7)上均勻安裝在若干個與鎖緊楔(3)聯(lián)結的拔楔螺栓(8)，在每一個拔楔螺栓(8)斜外側還均勻固定著中心定位桿(9)，在每一個中心定位桿(9)旁邊還固定有收攏鋼絲繩(10)，收攏鋼絲(10)另一端與其相應的弧形支承板(4)內(nèi)側連接，中心定位桿(9)、收攏鋼絲繩(10)均與支撐頂(2)一一對應，液壓千斤頂(11)上端聯(lián)結拔楔環(huán)形梁(7)，其下端聯(lián)結環(huán)形圈梁(1)，擴張(或收攏)動作時，液壓千斤頂(11)使拔楔環(huán)形梁(7)下降(或上升)，使收攏鋼絲繩(10)放松(或擴張)，所有的中心定位桿(9)同時垂直插入弧形支承板(4)與環(huán)形圈梁(1)之間(或從二者之間拔出)，所有的鎖緊楔(3)也同時插入支撐頂(2)與斜面擋板(6)之間(或從二者之間拔出)，迫使全部弧形支承板(4)相對于井筒中心線同時擴張(或收攏);
扇形防護板(56)裝于環(huán)形圈梁(1)上，弧形支承板(4)擴張或收攏時，扇形防護板(56)始終覆蓋著環(huán)形圈梁(1)與弧形支承板(4)之間的環(huán)形間隙。
如圖4a、4b所示，支承機構的支撐頂(2)的幾何形狀為一塊梯形厚鋼板。所述弧形支承板(4)外緣面覆蓋有橡膠層(12)，橡膠層(12)外面設置有帶水平密集摩擦筋的壓板(13)，用沉頭螺釘將二者與弧形支承板(4)緊固，這種結構可以增加支承板(4)與井壁面的摩擦系數(shù)。
上述的鎖緊楔(3)是一個具有機械自鎖作用斜度的可復蓋兩塊斜面擋板(6)的傾斜單邊楔(3)，鎖緊楔(3)和支撐頂(2)為垂直面接觸，鎖緊楔(3)與兩斜面擋板(6)為傾斜面接觸，相互之間的摩擦系數(shù)和接觸斜度構成的機械自鎖作用足以保證可靠的井壁環(huán)周支承作用，同時還要有利于將鎖緊楔(3)拔出。
圖4中環(huán)形圈梁(1)內(nèi)的導向槽(5)與水平面的夾角等于支撐頂(2)對弧形支承板(4)作用的全反力方向與水平面的夾角。由于支撐頂(2)頂著弧形支承板(4)的斜面滑道(15)，因此形成向著井筒中心等斜度的均布支承，也就是支撐頂(2)與弧形支承板(4)構成兩倍于其斜面滑道(15)斜度的等錐度均布倒錐形支承。由于弧形支承板(4)與混凝土井壁面的摩擦系數(shù)遠大于弧形支承板(4)與支撐頂(2)的摩擦系數(shù)，當給弧形支承板(4)一定初壓力之后，再稍放松穩(wěn)繩(16)就在載荷作用下支撐頂(2)必定沿弧形支承板(4)斜面滑道(15)下滑，愈滑愈緊，直到穩(wěn)定為止，使大于井筒凈直徑的弧形支承板(4)外直徑產(chǎn)生向井壁四周擴張的趨勢，因此井壁環(huán)周支承可達到萬無一失狀態(tài)。
圖5、圖6、圖8、圖9所示的門扇式模板具體結構如上文所述，以下進一步描述。
所述頂圈梁(17)為環(huán)形箱式截面構件，其頂面設置有環(huán)形軌道(50)，其外形最大直徑小于井筒凈直徑。
所述門扇式模板外圍的門扇(20)通過其內(nèi)側的水平筋板(22)與籠形骨架立柱(18)鉸鏈聯(lián)結，箱形截面的水平筋板(22)是門扇(20)的徑向受力構件。如圖6、8所示，相鄰門扇(20)的水平筋板(22)結合處均設置有徑向、環(huán)向兩個方向傾斜的斜面缺口，雙斜面楔塊(23)插入該斜面缺口中。如圖9所示，籠形骨架的擠壓塊(24)焊接于立柱(18)兩側水平筋板(22)上、下面上，關閉門扇(20)使水平筋板(22)直接擠壓在立柱(18)側面上，此時水平筋板(22)與立柱(18)的聯(lián)結鉸鏈不再受力。打緊雙斜面楔塊(23)，形成由水平筋板(22)、雙斜面楔塊(23)、擠壓塊(24)和立柱(18)共同構成的具有若干環(huán)形箍的剛性籠形骨架，此籠形骨架在任何狀態(tài)下不會發(fā)生失穩(wěn)變形。
如圖5、8所示，關閉模板門扇后，門扇式模板外周有若干扇模板門扇(20)圍成的凸出的倒錐形環(huán)形結構(21)，其徑向最大深度小于50mm，從其最深度往下以相同斜度向門扇(20)下部圓柱段收縮，以便澆注混凝土井壁時成型井壁倒錐形環(huán)形槽(14)。
在圖5中，門扇式模板的底圈梁(19)是截面呈三角形的環(huán)形梁，其外形最大直徑小于井筒掘進直徑0.2米，其斜面上交替放著若干塊扇形的上活板(26)和下活板(27)，活板借助自重封閉著底圈梁(19)與井幫之間的環(huán)形間隙，用以承托澆注的混凝土，在井壁的接茬面部分形成凹凸交替的接茬面，這樣可以提高井壁接茬質(zhì)量。
模板門扇(20)與立井井筒罐道梁層間距高度一致，通常為4米或4.168米，沒為井筒永久裝備的井筒一律采用一次筑壁高度為4米的模板，以加快掘進速度，同時利于以后的井筒永久性裝備安裝，使井壁側錐形環(huán)形槽(14)避開罐道梁安裝位置。
上述環(huán)周支承式吊盤和門扇式模板構成一個聯(lián)合裝置，互相依賴，門扇式模板靠環(huán)周支承式吊盤懸吊，吊盤的環(huán)周支承裝置支承于通過門扇式模板成型的井壁倒錐形環(huán)形槽(14)。整體下移靠穩(wěn)繩(16)，工作狀態(tài)靠井壁環(huán)周支承裝置支承，同時吊盤還張緊著穩(wěn)繩(16)，以滿足吊桶提升平穩(wěn)運行。井壁環(huán)周支承裝置的全部弧形支承板(4)與門扇式模板全部門扇(20)上下分別一一對應著，每兩塊弧形支承板(4)間隙中心線投影與門扇(20)關閉時交接縫中心線重合。懸吊門扇式模板繩索中心線投影點落在立柱(18)的徑向中心面上，而且每根立柱(18)都被直接懸吊著。對井壁環(huán)周支承裝置環(huán)形圈梁(1)，門扇式模板立柱(18)懸吊點(31)和收攏擴張機構液壓千斤頂(11)支承點(32)形成間隔均勻分布，而且這些懸吊點(31)和支承點(32)恰好在每兩塊弧形支承板(4)間隙中心線方向上。這些都為的是使鑿井聯(lián)合裝置從縱向、環(huán)向和徑向都能受力均衡。
圖7所示的砌壁活動工作臺的框架(51)是鋼結構件，其朝門扇模板一面和下面開放其余面封閉，其高度與模板高度大致相等，其頂背部均有安全防護結構，以防物件墜入其內(nèi)及抓巖機和吊桶碰撞。
管路安裝吊架的框架(43)是截面為矩形的鋼結構框架，其高度為9米左右。壓風管(33)、供水管(34)、混凝土輸送管(36)和風筒(35)均固定吊掛在吊盤上方不低于2.5米的井壁上。
壓風管(33)，供水管(34)和混凝土輸送管(36)每一節(jié)長度均為吊盤下移距離的2倍，一般為8米左右，每下移兩次吊盤接長一次上述管路。風筒(35)除吊掛在吊盤上方井壁上，其下端甩入吊盤的風筒孔口內(nèi)。
聯(lián)接壓風管(35)和吊盤上分風器(37)膠質(zhì)軟管長度，聯(lián)接供水管(34)和吊盤上分水器(38)膠質(zhì)軟管長度，均要求降落一次吊盤不拆開其接頭。
由地面輸送至模板的混凝土流程是經(jīng)混凝土輸送管(36)-混凝土輸送管(36)末端的混凝土緩沖器(39)-混凝土接受漏斗(40)-混凝土螺旋輸送管(41)-混凝土竹節(jié)溜灰管(42)-模板澆灌口。其中混凝土接受漏斗(40)固定在吊盤上?；炷谅菪斔凸?41)與混凝土接受漏斗(40)底部聯(lián)接，而后分作兩路各以相反方向沿井壁形成90度的螺旋輸送管(41)，兩趟螺旋輸送管(41)末端形成180度狀態(tài)，再分別與其竹節(jié)溜灰管(42)聯(lián)接。
本發(fā)明與已有鑿井技術比較具有以下優(yōu)點和效果由于對吊盤和整體模板組成的鑿井聯(lián)合裝置采取井壁環(huán)周支承，并與固定吊掛在井壁上的壓風管、供水管、混凝土輸送管和風筒相配合，從而取代了對這些鑿井裝備的鋼絲繩懸吊，產(chǎn)生了如下的直接變化。
1、取消過半數(shù)量的鑿井懸吊設施。其中包括鑿井絞車、鋼絲繩、天輪及其鋼梁、電控設備、鑿井絞車基礎以及地面建筑等設施，投資大大減少。
2、大幅度地減輕鑿井井架負荷(約60%左右)，井筒愈深愈加顯著，顯著地增大了鑿井井架開鑿井筒的深度，為使用輕型井架打井提供了可行性。
3、使鑿井地面由現(xiàn)有四周布置簡化對側布置，即由主提升機及其吊桶穩(wěn)繩鑿井絞車為一側，付提升機及其吊桶穩(wěn)繩鑿開絞車為另一側的布置形式，吊泵、放炮母線、安全梯和管路安裝吊架的鑿井絞車相應地布置在此兩側。
鑿井井架天輪平臺布置也由于上述布置而簡化為對側布置形式。
4、由環(huán)周支承在混凝土井壁上的井壁環(huán)周支承裝置和單層工作盤合一的環(huán)周支承式吊盤，其上張緊著穩(wěn)繩，其下直接吊著門扇式模板，并利用穩(wěn)繩整體下移鑿井聯(lián)合裝置，使已有鑿井設備由幾個系統(tǒng)簡化成一個簡單系統(tǒng)。
5、采用不需臨時支護的短段掘進和砌壁同時作業(yè)的立井井筒施工方法，使用穩(wěn)繩使設備一次下移至下一工位，快速對中定位，輔助工序減少，掘進與砌壁平行作業(yè)，鑿井速度大大提高。若以三分之二正規(guī)循環(huán)作業(yè)成功率計算，則平均月成井速度就是80米，若是80%循環(huán)作業(yè)成功率，月成井速度就是近100米。
6、由于澆灌混凝土作業(yè)距掘進工作面較近，便于掘砌兼顧協(xié)調(diào)，易于集中管理和組織施工。
鑿進地面由于鑿井絞車最少，布置形式非常簡單，管理工作大為簡化。
7、立井井壁環(huán)周支承從其支承方式，支承原理，支承能力和工作穩(wěn)定性都是最安全可靠的，萬無一失的井壁環(huán)周支承遠較依靠鋼絲繩懸吊和其它井壁支承方式優(yōu)越。
8、采用了剛度大的門扇式模板，利于其砌筑出的井壁能精確一致地保持井筒設計斷面，提高了井壁質(zhì)量。
權利要求
1.一種立井井壁環(huán)周支承式鑿井設備，它包括鑿井井架、鑿井絞車、穩(wěn)繩、吊盤、門扇式模板、管路安裝吊架、砌壁活動工作臺等部分，其特征在于a、吊盤為環(huán)周支承式吊盤，其包括單層鋼結構盤架和通過環(huán)形圈梁(1)設置在盤架外緣的井壁環(huán)周支承裝置，吊盤上面僅有穩(wěn)繩(16)與其連接，工作狀態(tài)時，吊盤的井壁環(huán)周支承裝置向四周擴張支承在整體混凝土井壁的倒錐形環(huán)形槽(14)部位，二者之間形成一定高度的井壁環(huán)周支承帶，用于承擔掘進工作載荷與砌壁工作載荷；b、所述的門扇式模板包括由頂面設置有環(huán)行軌道(50)的頂圈梁(17)，底圈梁(19)，聯(lián)結頂、底圈梁(17、19)的若干根立柱(18)，安裝于立柱(18)上的幾道水平筋板(22)，其上的擠壓塊(24)，及相鄰筋板間的若干個雙斜面楔塊構成的籠形骨架；通過水平筋板(22)安裝在籠形骨架外周的若干扇模板門扇(20)，模板門扇(20)的外周形成一圈凸出的倒錐形環(huán)形結構(21)，門扇式模板由若干根鋼索始終吊掛于吊盤環(huán)形圈梁(1)之下；c、管路安裝吊架包括吊架框架(43)、固定于框架(43)頂部的兩根橫梁(46)、垂直于兩根橫梁(46)的四根吊裝梁(45)，置于每根吊梁(45)下的手拉葫蘆(47)、設置于框架(43)上下部位兩測的四個可翻轉(zhuǎn)工作平臺(44)、及設置在框架(43)上下兩側的導向板(49)和沿井壁的滑板(48)，整個吊架由鑿井絞車經(jīng)鋼絲繩吊于井壁一測，管路安裝吊架用作接長固定吊掛在井壁的施工管道；d、砌壁活動工作臺包括砌壁框架(51)、置于框架(51)內(nèi)的兩工作平臺(52)及裝于框架上端的滾輪(53)，工作臺置于門扇式模板內(nèi)，通過其上的滾輪(53)繞上述頂圈梁(17)頂面的環(huán)形軌道(50)環(huán)周運行，用于澆注混凝土作業(yè)。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其特征在于所述吊盤的井壁環(huán)周支承裝置包括支承機構，收攏擴張機構和扇形防護板等。支承機構構成如下在箱式結構的環(huán)形圈梁(1)內(nèi)部360度范圍均勻設置有若干組同方位徑向布局的導向槽(5)和斜面擋板(6)，每一個導向槽(5)中裝有可徑向伸縮的支撐頂(2)，環(huán)形圈梁(1)外圍設置有數(shù)量為導向槽(5)一半的弧形支承板(4)，弧形支承板(4)內(nèi)側設置有兩個向下朝井筒中心線傾斜的斜面滑道(15)，工作狀態(tài)時，上述所有的支撐頂(2)呈輻射狀伸開，緊緊頂在處于井壁倒錐形環(huán)形槽(14)部位的相應弧形支承板(4)的斜面滑道(15)上，而每一個支撐頂(2)的另一端和相應的斜面擋板(6)之間插入鎖緊楔(3)定位;收攏擴張機構構成如下在置于環(huán)形圈梁(1)上方的拔楔環(huán)形梁(7)上均勻安裝在若干個與鎖緊楔(3)聯(lián)結的拔楔螺栓(8)，在每一個拔楔螺栓(8)斜外側還均勻固定著中心定位桿(9)，在每一個中心定位桿(9)旁邊還固定有收攏鋼絲繩(10)，收攏鋼絲(10)另一端與其相應的弧形支承板(4)內(nèi)側連接，中心定位桿(9)、收攏鋼絲繩(10)均與支撐頂(2)一一對應，液壓千斤頂(11)上端聯(lián)結拔楔環(huán)形梁(7)，其下端聯(lián)結環(huán)形圈梁(1)，擴張(或收攏)動作時，液壓千斤頂(11)使拔楔環(huán)形梁(7)下降(或上升)，使收攏鋼絲繩(10)放松(或擴張)，所有的中心定位桿(9)同時垂直插入弧形支承板(4)與環(huán)形圈梁(1)之間(或從二者之間拔出)，所有的鎖緊楔(3)也同時插入支撐頂(2)與斜面擋板(6)之間(或從二者之間拔出)，迫使全部弧形支承板(4)相對于井筒中心線同時擴張(或收攏);扇形防護板(56)裝于環(huán)形圈梁(1)上，弧形支承板(4)擴張或收攏時，扇形防護板(56)始終覆蓋著環(huán)形圈梁(1)與弧形支承板(4)之間的環(huán)形間隙。
3.根據(jù)權利要求2所述的設備，其特征在于所述支承機構的支撐頂(2)的幾何形狀為一塊梯形狀厚鋼板。
4.根據(jù)權利要求2所述的設備，其特征在于所述支承機構的弧形支承板(4)外緣面覆蓋有橡膠層(12)，橡膠層(12)外面設置有帶水平密集摩擦筋的壓板(13)，用沉頭螺釘將二者與弧形支承板(4)緊固。
5.根據(jù)權利要求2所述的設備，其特征在于所述支承機構中的鎖緊楔(3)是一個具有機械自鎖作用斜度的可復蓋兩塊斜面擋板(6)的傾斜單邊楔。
6.根據(jù)權利要求2所述的設備，其特征在于所述環(huán)形圈梁(1)內(nèi)的導向槽(5)與水平面的夾角等于支撐頂(2)對弧形支承板(4)作用的全反力方向與水平面的夾角。
7.根據(jù)權利要求1的設備，其特征在于所述吊盤的鋼結構盤架包括主梁、次梁、環(huán)形圈梁(1)等，其主梁、次梁的節(jié)點板就是環(huán)形圈梁(1)箱形結構上、下兩水平鋼板的局部延長部分。
8.根據(jù)權利要求1的設備，其特征在于所述門扇式模板的頂圈梁(17)為小于井筒凈直徑的環(huán)形箱式截面構件。
9.根據(jù)權利要求1的設備，其特征在于所述門扇式模板外圍的門扇(20)通過其內(nèi)側的水平筋板(22)與籠形骨架立柱(18)鉸鏈聯(lián)結，箱形截面的水平筋板(22)是門扇(20)的徑向受力構件;相鄰門扇(20)的水平筋板(22)結合處均設置有徑向、環(huán)向兩個方向傾斜的斜面缺口，雙斜面楔塊(23)插入該斜面缺口中，籠形骨架的擠壓塊(24)焊接于立柱(18)兩側的水平筋板(22)上、下面上，關閉門扇(20)使水平筋板(22)直接擠壓在立柱(18)側面上，此時水平筋板(22)與立柱(18)的聯(lián)結絞鏈不再受力，打緊雙斜面楔塊(23)，形成由水平筋板(22)、雙斜面楔塊(23)、擠壓塊(24)和立柱(18)共同構成的具有若干環(huán)形箍的剛性籠形骨架。
10.根據(jù)權利要求1所述的設備，其特征在于關閉模板門扇后，所述門扇式模板外周有若干扇模板門扇(20)圍成的凸出的倒錐形環(huán)形結構(21)，其徑向最大深度小于50mm，從其最大深度往下以相同斜度向門扇(20)下部圓柱段收縮，以便澆注混凝土井壁時成型井壁倒錐形環(huán)形槽(14)。
11.根據(jù)權利要求1所述設備，其特征在于所述門扇式模板的底圈梁(19)是截面呈三角形的環(huán)形梁，其外形最大直徑小于井筒掘進直徑0.2米，其斜面上交替放著若干塊扇形的上活板(26)和下活板(27)，活板借助自重封閉著底圈梁(19)與井壁之間的環(huán)形間隙，用以承托現(xiàn)澆注的混凝土，在井壁的接茬面部分形成凹凸交替的接茬面。
12.根據(jù)權利要求1的設備，其特征在于所述門扇式模板的模板門扇(20)高度與立井井筒罐道梁層間距高度一致。
13.根據(jù)權利要求1或2的設備，其特征在于環(huán)周支承式吊盤和門扇式模板構成一個聯(lián)合裝置，(a)、其井壁環(huán)周支承裝置的全部弧開支承板(4)與門扇式模板的全部門扇(24)分別上下一一對應，即每兩塊弧形支承板(4)間隙中心線投形與門扇(20)關閉時交接縫中心重合;(b)、懸吊門扇式模板鋼索直接吊掛著立柱(18)，兩者數(shù)量相等，其鋼索中心線投影點落在立柱(18)的徑向中心面上;(c)、對環(huán)形圈梁(1)，門扇式模板懸吊點(31)和收攏擴張機構的的液壓千斤頂(11)支承點(32)形成間隔均勻分布，而且上述懸吊點(31)和支承點(32)恰好在每兩塊弧形支承板(4)間隙中心線方向上。
14.根據(jù)權利要求1的設備，其特征在于所述管路安裝吊架的吊架框架(43)是高達9米左右、截面為矩形的鋼結構框架。
15.根據(jù)權利要求1的設備，其特征在于所述砌壁活動工作臺的砌壁框架(51)是鋼結構件，其朝門扇式模板一面和下面開放，其余面封閉，其高度與門扇式模板高度大致相等，其頂、背部均有安全防護結構。
16.根據(jù)權利要求1的設備，其特征在于它還配置有混凝土螺旋輸送管(41)，其吊掛于吊盤之下，上端口與吊盤上的接受漏斗(40)聯(lián)接，而后分左右兩路斜向下伸向井壁，其下端口與竹節(jié)溜灰管(42)聯(lián)接。
17.采用權利要求1所述設備的立井井筒施工方法，其特征在于施工過程如下Ⅰ、降落吊盤進行下一工位作業(yè)準備當掘進到門扇式模板下的空幫距大于其高度時，打開所有的模板門扇(20)和固定千斤頂(30)，收攏吊盤的井壁環(huán)周支承裝置，由絞車通過穩(wěn)繩(16)將吊盤和門扇式模板降落到下一工位，使井壁環(huán)周支承裝置逐漸擴張，牢固支承于該工位的井壁倒錐形環(huán)形槽(14)處，使吊盤中心對準井筒中心線，調(diào)節(jié)若干千斤頂(30)將門扇式模板定中、定位，然后關閉所有的模板門扇(20)，打緊全部雙斜面楔塊(23);Ⅱ、短段掘進和砌筑井筒同時作業(yè)根據(jù)施工要求通過管路安裝吊架(45)接長壓風管(33)，供水管(34)、風筒(35)、混凝土輸送管(36);在門扇式模板下面進行掘進出矸作業(yè);同時，采用砌壁活動工作臺，配合混凝土輸送管路沿門扇式模板周圍進行多澆灌口澆注混凝土作業(yè);當該工位的井筒砌筑畢，新掘進的井幫達到要求高度時，再次降落吊盤進入下一工位作業(yè)準備，如上所述反復進行，直至完成整個立井井筒施工。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種立井井壁環(huán)周支承式鑿井設備及其施工方法，它包括環(huán)周支承于混凝土井壁上的環(huán)周支承吊盤，懸吊于吊盤下的門扇式模板、安裝吊架、活動工作臺等，利用該設備可以施行不需臨時支護的短段掘進和砌壁同時作業(yè)的立井井筒施工，鑿井設施減少一半左右，井架負荷減輕，工藝簡化，掘進與砌壁平行作業(yè)，投資減少，鑿井速度大大提高。
文檔編號E21D1/00GK1078016SQ9310052
公開日1993年11月3日 申請日期1993年1月15日 優(yōu)先權日1993年1月15日
發(fā)明者常士朋, 白海仙 申請人:山西礦業(yè)學院