方形立井分段暗截水结构及其施工方法 |
|||||||
| 申请号 | CN201510950895.X | 申请日 | 2015-12-19 | 公开(公告)号 | CN105443131A | 公开(公告)日 | 2016-03-30 |
| 申请人 | 湖南科技大学; | 发明人 | 赵延林; 唐劲舟; 万文; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种方形立井分段暗截 水 结构及其施工方法，方形立井分段暗截水结构包括多个暗截水槽、导水管、 混凝土 支护、小 排水管 及大排水管，所述的多个暗截水槽从上到下设置在立井井筒内壁上，暗截水槽呈封闭的方形，暗截水槽开口处设有挡水墙；立井井筒内壁上设有混凝土支护；每个暗截水槽通过导水管与该暗截水槽上方的围岩连通；每个暗截水槽的底部分别设有小排水管，小排水管穿过挡水墙和混凝土支护与大排水管连接。本发明采用暗截水槽的方式，将零散涌水和集中涌水引入到暗截水槽内，与明截水槽相比，暗截水槽不占用井筒空间，施工方便，加快了方形井筒施工速度，同时保证了井筒内壁的 质量 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种方形立井分段暗截水结构，其特征是：包括多个暗截水槽、导水管、混凝土支护、小排水管及大排水管，所述的多个暗截水槽从上到下设置在立井井筒内壁上，暗截水槽呈封闭的方形，暗截水槽开口处设有挡水墙；立井井筒内壁上设有混凝土支护；每个暗截水槽通过导水管与该暗截水槽上方的围岩连通；每个暗截水槽的底部分别设有小排水管，小排水管穿过挡水墙和混凝土支护与大排水管连接。 |
||||||
| 说明书全文 | 方形立井分段暗截水结构及其施工方法技术领域[0001] 本发明涉及一种方形立井分段暗截水结构及其施工方法。 背景技术[0002] 井筒涌水往往导致施工速度缓慢，井壁质量差，经常发生施工中突水淹井的事故。立井截水结构广泛应用于开凿立井过程中截取井壁淋水，以确保混凝土支护的成形质量。 在立井掘进过程中，对于井壁涌水的部位，采用截水结构对涌水进行截流是保证立井井壁支护质量的重要手段，对于提高凿井水平和施工效益，保证施工安全和减轻劳动强度具有至关重要的意义。 [0003] 目前广泛使用的截水结构多为井壁插入式或预制式，井壁插入截水结构采用钢板直插入混凝土井壁内，该方法安装难度大，钢板不易进入混凝土井壁内。而且在井筒向下掘进过程中，还需要对上部的截水结构进行拆除，不仅影响施工工期，而且会破坏井壁，在井筒施工完成后，还需进行对局部损坏的井壁进行修整；预制式截水结构则是用厚铁皮等金属材料制作成L或U型截水槽，安装在井壁内部。为了设计出合理实用的立井截水结构，不少工程技术人员研究出一些新型的立井截水结构，如从上到下在井筒内壁设置环形截水槽，各环形截水槽的槽底均设有疏水分管，各疏水分管与立井井筒内竖直设置的疏水主管连通；还有可移动式截水槽结构，立井施工滑动柔性截水槽装置等。 [0004] 现有技术针对的大多是圆形立井，对于方型立井很少研究，由于井型结构的差异，一些适于圆形立井的截水结构不完全适于方形立井，而且目前采用的截水结构在使用和安装上不便利。 发明内容[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种不占用井筒空间且施工方便的方形立井的分段暗截水结构及其施工方法。 [0006] 一种方形立井分段暗截水结构，其特征是：包括多个暗截水槽、导水管、混凝土支护、小排水管及大排水管，所述的多个暗截水槽从上到下设置在立井井筒内壁上，暗截水槽呈封闭的方形，暗截水槽开口处设有挡水墙；立井井筒内壁上设有混凝土支护；每个暗截水槽通过导水管与该暗截水槽上方的围岩连通；每个暗截水槽的底部分别设有小排水管，小排水管穿过挡水墙和混凝土支护与大排水管连接。 [0007] 上述的方形立井分段暗截水结构中，所述的导水管包括钢管和胶管，钢管的一端设置在围岩中，另一端与胶管的上端连接，胶管的下端位于暗截水槽中。 [0008] 上述的方形立井分段暗截水结构中，相邻的两个暗截水槽之间设有导水层，导水层设置在立井井筒内壁和混凝土支护之间，由松木板制成。 [0009] 上述的方形立井分段暗截水结构中，挡水墙与混凝土支护之间设有胶皮，胶皮的两端与导水层的搭接长度均不小于300mm。 [0010] 上述的方形立井分段暗截水结构中，所述的暗截水槽的顶部设有导水口，暗截水槽的底部铺设一层的混凝土层，暗截水槽的底部具有0.3%的排水坡度。 [0011] 一种方形立井分段暗截水结构的施工方法，步骤如下：（1）从方形立井井筒出现涌水的位置开始，井筒采用短掘短砌的施工方法施工；井筒的一个施工分段掘进完成后，在该施工分段的底部沿井筒内壁一周掘进一圈暗截水槽； （2）利用钢管与扣件从井底搭设钢管架至本施工分段的起点位置，在钢管架顶层用木板铺设一个平台作为安装导水层的操作平台； （3）将松木板固定在井筒内壁上作为导水层；在围岩的集中涌水点打孔，并埋设钢管，钢管的外露端连接胶管的上端，胶管的下端引入暗截水槽内； （4）在暗截水槽底部铺设一层混凝土，使得暗截水槽底部具有0.3%的排水坡度，在暗截水槽开口处砌筑挡水墙，将胶管下端埋进挡水墙，并在挡水墙底部预埋小排水管；并用胶皮将相邻的两导水层连接；在导水层的外侧由下往上分段进行混凝土支护； （5）在混凝土支护外边竖直设置大排水管，将大排水管与小排水管连接； （6）重复步骤（1）-（５），直至掘进深度达到方形立井的设计深度。 [0012] 上述的方形立井分段暗截水结构的施工方法中，步骤（4）中，每个暗截水槽的挡水墙内预埋两个小排水管，两个小排水管位于方形暗截水槽的一组斜对角处；多个暗截水槽的两个小排水管分别位于两个竖直平面内；步骤（4）中，混凝土支护外边竖直设置两个大排水管，两个大排水管分别与暗截水槽的两个小排水管连接。 [0013] 上述的方形立井分段暗截水结构的施工方法中，步骤（4）中胶皮与相邻的两导水层的搭接长度均不小于300mm。 [0014] 上述的方形立井分段暗截水结构的施工方法中，步骤（5）中小排水管长度为700mm，在混凝土支护外边预留100mm。 [0015] 本发明相对现有技术产生的有益效果是：（1）本发明采用暗截水槽的方式，将零散涌水和集中涌水引入到暗截水槽内，与明截水槽（置于井筒内的截水槽）相比，暗截水槽不占用井筒空间，施工方便，加快了方形井筒施工速度，同时保证了井筒内壁的质量。 [0017] 图1是本发明的方形立井的分段暗截水结构的纵剖面图。 [0018] 图2是本发明的方形立井的分段暗截水结构的横剖面。 具体实施方式[0020] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。 [0021] 如图1、图2所示，本发明的方形立井分段暗截水结构包括多个暗截水槽1、导水管、混凝土支护9、导水层3、胶皮6、小排水管7及大排水管13，所述的多个暗截水槽1从上到下设置在立井井筒内壁上，暗截水槽1呈封闭的方形，暗截水槽1开口处设有挡水墙2。在暗截水槽1上部设有导水口12，暗截水槽1底部设有混凝土层，通过混凝土层找平，并设置成0.3%的排水坡度。井筒内壁上相邻的两暗截水槽1之间设有导水层3，导水层3设置在混凝土支护9与围岩10井壁之间，由相互并列的松木板组成，导水层3用膨胀螺栓11固定井筒内壁上；导水管由钢管4与胶管5组成，钢管4插入围岩10的集中涌水点500mm深处，钢管4外露出井壁100mm，钢管4外露端与胶管5的上端相连，胶管5的下端穿过挡水墙2，进入暗截水槽1内。胶皮6连接相邻的两导水层3，胶皮6的两端分别用钢钉固定在相邻的两导水层3上，胶皮6与两导水层3之间的搭接长度均不小于300mm。为了将涌水排出暗截水槽1，在方型立井左前角和右后角处的挡水墙2的底部各设置一小排水管7，所述小排水管7与井筒内的大排水管14通过法兰盘8相连，大排水管14将涌水引流到矿井水仓。 [0023] 该矿1#电梯立井的井筒净断面为3.7m×3.7m的方形立井，该方形立井施工到涌水点位置，根据资料显示，连续涌水点分布长度达100米左右，预测整个井筒涌水量为90m3/h，该方形立井的涌水类型主要为基岩裂隙水。为了减少井筒涌水量，保证井筒混凝土支护质量和减小涌水对永久装备的影响，采用方形立井分段暗截水结构对连续涌水段进行截水。 [0024] 一种方形立井分段暗截水结构的施方法，具体实施步骤如下：（1）施工暗截水槽。从方形立井井筒出现涌水的位置开始，井筒采用短掘短砌方法施工，每一施工分段为8~10米。将井筒的一个施工分段掘进完成后，在施工分段的底部沿井筒内壁一周掘进一圈高600mm×深800mm的暗截水槽1。 [0025] （2）搭设操作平台。利用φ50mm钢管与扣件从井底搭设钢管架至本施工分段的起点位置，管架的布置尺寸间距为1m×1m。在钢管架顶层用木板（木板规格：2000mm长×300mm宽×50mm厚）铺设一个平台作为安装导水层的操作平台。 [0026] （3）安装导水层。井筒内壁用30mm 厚的松木板将混凝土支护9与井筒内壁隔开，零散涌水沿着松木板与井筒内壁间隙引流至暗截水槽1，从而形成零散涌水的导水层3。用φ14mm×120mm长的膨胀螺栓将松木板固定在围岩10上，膨胀螺栓之间的水平间距为200mm，上下间距为600mm。 [0027] （4）安装导水管。对集中涌水点打φ42mm的孔，埋设φ32mm钢管4，钢管4插入集中涌水点500mm深处，外露出井筒内壁100mm，钢管4外露末端接1.5寸胶管5，将胶管5的下端引入暗截水槽1内。 [0028] （5）施工挡水墙与胶皮。在暗截水槽1底部铺设一层300mm厚的混凝土。使暗截水槽1底部成形规则，其底部找成0.3%的排水坡度，并在暗截水槽1四周砌筑一扇240mm宽的挡水墙2，将胶管5的下端及小排水管7埋入挡水墙2。用厚5mm×宽1000mm×长4000mm的胶皮6将相邻的两导水层3连接起来，胶皮6上端用钢钉固定在暗截水槽1上方导水层3的下端，胶皮6下端用钢钉固定在下掘进分段导水层3的上端，胶皮6与相邻的两导水层3的搭接长度不小于300mm。 [0029] （6）施工排水管。在方型立井左前角和右后角的挡水墙2底部各预埋一根φ159mm钢管作为小排水管7，小排水管7长度为700mm，在混凝土支护9外预留100mm，其末端焊接法兰盘8，两个大排水管14竖直设置在混凝土支护9外边，小排水管7与井筒中的大排水管14通过法兰盘8相连接，大排水管14将涌水引流到井底水仓内。 [0030] （7）重复步骤（1）-（6），直至达到方形立井的设计深度。 [0031] 采用方形立井分段暗截水结构的施方法，在100米左右的涌水带布置12道暗截水结构，通过分段截、导、排水后，工作面涌水量基本控制在2~3m3/h，工作面涌水量的大大减少，加快了方形井筒施工速度，同时保证了井筒内壁的质量。取得了良好的社会经济效益。 |
||||||
