技术领域
[0001] 本
发明涉及冻结施工技术领域。具体地说是一种可实现分层报道冻结壁交圈情况的水位观测管。
背景技术
[0002] 冻结法凿井是采用人工制冷技术暂时加固不稳定
地层和隔绝
地下水的施工方法。冻结法适用于松散不稳定的冲积层、裂隙含水岩层、松软泥岩、
含水量和水压特别大的岩层。既可作为地质条件复杂的矿井工程正规施工方法，也可作为工程抢险和事故处理的手段，被广泛用于
煤矿井巷工程中的立井、斜井、
马头
门等施工，并已用于施工地
铁、桥涵、大体积地下硐室及深基坑工程。
[0003] 冻结法施工过程中水位观测孔至关重要，是判断所报道层位冻结壁交圈的“眼睛”，水位观测孔是检验冻结壁交圈的一种直观有效的方法。煤矿井巷工程施工规范中规定：“只有水位观测孔内水位有规律的上升并溢出管口不应少于7天才能进行冻结井筒的掘进。”
[0004] 如果水位观测孔施工工艺不当或报道层位不准确，将会导致冻结壁虽然已经交圈，但水位观测孔却不能正常冒水报道，从而对冻结壁交圈情况的判断造成影响，可能会推迟井筒开始掘进时间，从而影响建井工期。
[0005] 目前冻结施工中均设置不同个数的水位观测孔，但每个水位观测孔仅能报道一个层位的冻结壁交圈情况，如果想预测多个层位的冻结壁交圈情况，就需要另外施工水位观测孔，这不但增加了钻孔施工量，同时也增加了水位观测孔串水的可能性，给冻结壁交圈带来隐患，增加冻结工程
风险。
[0006] 施工水位观测孔时还不应占据井筒提升
位置，一个冻结井筒中至少设置1个水位观测孔，正常情况下，小于200米冲积层一般设置1-2个水位观测孔，200-400米冲积层一般设置2-3个水位观测孔，大于400米冲积层一般设置不少于3个水位观测孔。
[0007] 对于井筒内相对窄小空间，水位观测孔施工位置的选择也有一定的困难，同时在冻结井筒正式掘进过程中因为水位观测孔的影响，掘进速度也会受到制约。
[0008] 综上所述，为了解决当前水位观测孔存在的问题，急需减少施工水位观测孔数量就可以保证水位观测孔能正常报导需要报道层位的真实情况，克服了传统水位观测孔所具有的上述
缺陷的水位观测装置。
发明内容
[0009] 为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种可实现分层报道冻结壁交圈情况的水位观测管，减少施工水位观测孔数量，降低施工成本，节约施工时间，加快成井速度，降低水位观测孔串水可能性，减少因水位孔串水带来的冻结壁难以交圈的风险，保证冻结壁交圈过程安全、可靠。
[0010] 为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
[0011] 一种可实现分层报道冻结壁交圈情况的水位观测管，包括N个层位观测管，N为正整数且大于或等于2；N个所述层位观测管同轴套装在一起，并且上端均伸出地面，下端分别位于不同的观测层位；在每个所述层位观测管上对应待观测层位的返水管壁上，开设有与所述待观测层位
流体导通的返水孔眼，每个所述层位观测管的返水孔眼互不导通。
[0012] 上述可实现分层报道冻结壁交圈情况的水位观测管，所述返水孔眼规格为20*80mm，且所述返水管壁的孔隙率大于或等于26％。
[0013] 上述可实现分层报道冻结壁交圈情况的水位观测管，在所述返水管壁外表面上缠裹纱网，在所述返水管壁的上下两端缠裹干海带，并且用托盘固定干海带的两端。
[0014] 上述可实现分层报道冻结壁交圈情况的水位观测管，所述纱网为60目纱网、缠裹层数为3层，用14#
镀锌铁丝缠紧所述纱网；所述干海带的厚度为20mm、长度为600mm，用铅丝将所述干海带固定，所述干海带的两端用180mm托盘固定。
[0015] 上述可实现分层报道冻结壁交圈情况的水位观测管，由下至上：上下相邻的所述层位观测管之间通过环形隔板固定连接，并且所述环形隔板固定安装于上层的所述层位观测管底部端面上；并且所述环形隔板上开设有通水圆孔。
[0016] 上述可实现分层报道冻结壁交圈情况的水位观测管，所述层位观测管包括用于报道第一层位冻结壁交圈情况的φ76无缝
钢管、用于报道第二层位冻结壁交圈情况的φ108无缝钢管、用于报道第三层位冻结壁交圈情况的φ133无缝钢管和用于报道第四层位冻结壁交圈情况的φ159无缝钢管，所述第一层位、所述第二层位、所述第三层位和所述第四层位由下至上依次分布；所述φ76无缝钢管的外径小于所述φ108无缝钢管的内径，所述φ108无缝钢管的外径小于所述φ133无缝钢管的内径，所述φ133无缝钢管的外径小于所述φ159无缝钢管的内径。
[0017] 上述可实现分层报道冻结壁交圈情况的水位观测管，所述φ76无缝钢管、所述φ108无缝钢管、所述φ133无缝钢管和所述φ159无缝钢管的上端平齐。
[0018] 上述可实现分层报道冻结壁交圈情况的水位观测管，φ76无缝钢管底部进行封堵，并加作底锥。
[0019] 本发明的有益效果主要有：
[0020] 1.每个井筒只施工一个水位观测孔，可报道多个层位水位情况，完成不同层位的报道任务。
[0021] 2.减少钻孔施工量，降低造孔施工
费用。
[0022] 3.传统方式报道多个层位水位，需要在井筒内施工多个水位观测孔，占据井筒掘进位置，给井筒掘进带来困难，此水位观测管可降低水位观测占据的井筒位置，为井筒掘进提供更大的操作空间。
[0023] 4.多个水位观测孔监测水位时需要到各个水位观测孔口查看，操作不方便，此水位观测孔方便监测水位，不需要更换监测地点。
[0024] 5.在各层
套管中间还可以加设
温度传感器，对各层位的温度进行监测，通过温度预测所在层位的冻结情况，可实现一孔多用，一孔多能，充分体现了节约资源，环境友好的精神。
[0025] 本
申请的可实现分层报道冻结壁交圈情况的水位观测管可以使得每个井筒只施工一个水位观测孔，即可完成不同层位的报道任务，且能防止出现环形空间串水，导致报道不准确或影响冻结效果。通常情况下，冻结施工井筒中水位观测孔主要报道主要含水层和大流速含水层的冻结壁交圈情况，本发明提供的水位观测管可根据不同地层和不同冻结深度任意设计报道层位，可能满足各种冻结施工条件下水位观测要求。
[0026] 减少施工水位观测孔数量，降低施工成本，节约施工时间，加快成井速度，降低水位观测孔串水可能性，减少因水位孔串水带来的冻结壁难以交圈的风险，保证冻结壁交圈过程安全、可靠。
附图说明
[0027] 图1本发明可实现分层报道冻结壁交圈情况的水位观测管的
实施例的结构示意图；
[0028] 图2本发明可实现分层报道冻结壁交圈情况的水位观测管的返水孔眼的结构示意图；
[0029] 图3本发明可实现分层报道冻结壁交圈情况的水位观测管的返水管壁缠裹纱网和干海带的结构示意图。
[0030] 图中附图标记表示为：1-返水孔眼；2-返水管壁；3-纱网；4-干海带；5-托盘；6-环形隔板；7-通水圆孔；8-底锥；9-φ76无缝钢管；10-φ108无缝钢管；11-φ133无缝钢管；12-φ159无缝钢管。
具体实施方式
[0031] 一种可实现分层报道冻结壁交圈情况的水位观测管，包括N个层位观测管，N为正整数且大于或等于2；N个所述层位观测管同轴套装在一起，并且上端均伸出地面，下端分别位于不同的观测层位。
[0032] 在本实施例中，N为4，即为四个观测层位。
[0033] 如图1所示：所述层位观测管包括用于报道第一层位冻结壁交圈情况的φ76无缝钢管9、用于报道第二层位冻结壁交圈情况的φ108无缝钢管10、用于报道第三层位冻结壁交圈情况的φ133无缝钢管11和用于报道第四层位冻结壁交圈情况的φ159无缝钢管12，所述第一层位、所述第二层位、所述第三层位和所述第四层位由下至上依次分布；所述φ76无缝钢管9的外径小于所述φ108无缝钢管10的内径，所述φ108无缝钢管10的外径小于所述φ133无缝钢管11的内径，所述φ133无缝钢管11的外径小于所述φ159无缝钢管12的内径。
[0034] 在层位观测管(第一层位冻结壁交圈情况的φ76无缝钢管9、用于报道第二层位冻结壁交圈情况的φ108无缝钢管10、用于报道第三层位冻结壁交圈情况的φ133无缝钢管11和用于报道第四层位冻结壁交圈情况的φ159无缝钢管12)上对应待观测层位的返水管壁2上，开设有与所述待观测层位流体导通的返水孔眼1，每个所述层位观测管的返水孔眼1互不导通。
[0035] 如图2和图3所示：所述返水孔眼1规格为20*80mm，且所述返水管壁2的孔隙率大于或等于26％。在所述返水管壁2外表面上缠裹纱网3，在所述返水管壁2的上下两端缠裹干海带4，并且用托盘5固定干海带4的两端。缠裹纱网3和干海带4是为了阻止地层中泥沙进入层位观测管中，起到过滤泥沙作用，即只能让水进入。
[0036] 所述纱网3为60目纱网、缠裹层数为3层，用14#镀锌铁丝缠紧所述纱网3；所述干海带4的厚度为20mm、长度为600mm，用铅丝将所述干海带4固定，所述干海带4的两端用180mm托盘固定。
[0037] 由下至上：上下相邻的所述层位观测管之间通过环形隔板6固定连接，并且所述环形隔板6固定安装于上层的所述层位观测管底部端面上；并且所述环形隔板6上开设有通水圆孔7。通水圆孔7让每个层位的水通过，使得下面的水能到管口；保持环形空间上下通水。
[0038] 所述φ76无缝钢管9、所述φ108无缝钢管10、所述φ133无缝钢管11和所述φ159无缝钢管12的上端平齐。φ76无缝钢管9底部进行封堵，并加作底锥8。
[0039] 具体的使用方法为：
[0040] 1.水位观测孔位置、深度确定原则：水位观测孔不应占据井筒内提升位置，深度宜进入冲积层底部主要含水层中，但不得进入基岩中，也不得偏入井帮。
[0041] 2.水位观测孔报道层位的确定：根据冻结井筒地质柱状图，主要报道含水层和大流速含水层。
[0042] 3.在水位观测孔开孔前全面丈量钻具，并将多余
钻杆撤出井盘，以防钻进过程中出现加杆错误现象，从根本上确保水位孔的深度满足设计要求。
[0043] 4.水位观测孔施工时，每钻进30至50米需进行测斜，发现偏斜率接近2‰时，及时纠偏，保证水位孔成孔
质量。
[0044] 5.可实现分层报道冻结壁交圈情况的水位观测管的制作。
[0045] 水位观测管的制作过程：
[0046] ①先制作第一层位的水位管，先对用于报道第一层位冻结壁交圈情况的φ76无缝钢管9底部进行封堵，并加作底锥8。
[0047] ②在φ76无缝钢管9对应待观测层位的返水管壁2上加工返水孔眼1，返水孔眼1加工按照图2所示形式进行，返水孔眼1规格为20*80mm，孔隙率大于或等于26％。
[0048] ③按照图3形式用60目纱网3缠裹返水管壁2外表面上3层，然后用14#镀锌铁丝缠紧，返水管壁2的两端管用20mm厚，600mm长的干海带4缠裹，用铅丝固定住，干海带4两端用180mm托盘5固定。
[0049] ④在φ76无缝钢管9对应的第一层位的顶部加工环形隔板6，在环形隔板6上设置通水圆孔7，将用于报道第二层位冻结壁交圈情况的φ108无缝钢管10套于φ76无缝钢管9之上。
[0050] ⑤在φ108无缝钢管10对应待观测层位的返水管壁2上加工返水孔眼1，加工方式与φ76无缝钢管9相同。
[0051] ⑥在φ108无缝钢管10对应的第二层位的顶部加工环形隔板6，环形隔板6上设置通水圆孔7，将用于报道第三层位冻结壁交圈情况的φ133无缝钢管11套于φ108无缝钢管10之上。
[0052] ⑦在φ133无缝钢管11对应待观测层位的返水管壁2上加工返水孔眼1，加工方式与φ76无缝钢管9相同。
[0053] ⑧在φ133无缝钢管11对应的第三层位的顶部加工环形隔板6，环形隔板6上设置通水圆孔7，将用于报道第四层位冻结壁交圈情况的φ159无缝钢管12套于φ133无缝钢管11之上。
[0054] ⑨在φ159无缝钢管对应待观测层位的返水管壁2上加工返水孔眼1，加工方式与φ76无缝钢管9相同。
[0055] 6.水位观测孔达到设计深度后，下放事先按水位观测管的制作过程制作好的水位观测管，确保每个观测层位的返水孔眼1处于设计所在位置。
[0056] 7.用水
泵抽清水打进孔每层套管内进行冲洗。
[0057] 8.直到每层套管内返出清水，以不含泥沙，不粘手为准。
[0058] 9.测量每层水位的初始水位并进行记录。
[0059] 10.冻结后定期监测每层水位的情况，根据水位孔观测孔的水位情况推断所在层位冻结壁交圈情况。
[0060] 11.水位管中哪层水位冒出管外并持续7天,说明其所对应的层位已经交圈，冻结壁形成。
[0061] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本
专利申请
权利要求的保护范围之中。
