一种深大竖井钻井法施工用井筒成型方法与流程

本发明涉及深大竖井施工，具体涉及一种深大竖井钻井法施工用井筒成型方法。

背景技术：

1、随着国民经济的发展，对煤炭等矿产资源的需求逐渐升高，做好矿产资源开发的基础设施建设，是保证矿产资源开发的关键，随着开采深度的增加，对于深度超过500m、直径超过8m的深大竖井的需求越来越常见。

2、传统竖井的施工通常采用钻爆法，通过炸药爆破、抓斗出渣的方式挖掘出竖井，再采用锚喷支护的方式避免竖井井壁坍塌，该方法施工时，需要人员下到竖井内作业，安全性较差，锚喷支护制成的井壁凹凸不平、防水性能不均匀，质量较差，有较大的安全隐患，遇到有水地层时，还需要通过高能耗的冻结法进行辅助，以避免竖井井壁坍塌；对于深度超过500m、直径超过8m的深大竖井施工而言，并不适用。

3、为解决这一问题，市场上出现了钻井法凿井的方式，该方法通过竖井钻机挖掘竖井，在竖井成型后，通过漂浮下沉预制井壁的方法制作井筒，这种方法经济性、安全性较好，且效率较高，适于标准化生产作业，但漂浮下沉时对预制井壁的控制少，容易出现“漂不起来”、“沉不下去”和“失稳”等问题，严重影响了钻井法在深大竖井施工中的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术中的一个或多个缺点，提供一种深大竖井钻井施工法用井筒成型方法。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是，深大竖井钻井法施工用井筒成型方法，包括以下步骤：

3、a.预制井壁底模块、井壁模块；

4、b.洗井调浆，将竖井内的泥浆参数调整至设定范围；

5、c.吊装井壁底模块，使其横亘在竖井井口；

6、d.吊装井壁模块，将其连接在井壁底模块上形成组合体；

7、e.下沉组合体，当其受到的浮力小于自重时，通过在其外壁面连接托架进行限位，使其下沉至设定位置并保持；当其受到的浮力大于或等于自重时，向其内腔加水及细沙，使其下沉至设定位置并悬浮；

8、f.依次吊装多个井壁模块，将上层的井壁模块连接在下层的井壁模块上，形成新的组合体，每吊装一个井壁模块，进行一次步骤e；

9、g.在井壁底模块触底后，井筒成型；

10、h.进行壁后填充固井并养护至设定周期，完成所有施工。

11、优选地，步骤a中的井壁底模块、井壁模块的上端面设有向上凸出的吊钩，在进行步骤d、步骤f中的连接前，需割除下方模块上的吊钩。

12、优选地，步骤a中的井壁模块内预埋有倾斜设置的节间注浆管，所述节间注浆管的上端部贯穿所述井壁模块的外侧壁，所述节间注浆管的下端部贯穿所述井壁模块的底壁，在完成步骤d、步骤f中的连接后，通过节间注浆管向下层模块的顶部注浆，填充空隙。

13、优选地，步骤a中井壁底模块的上端、井壁模块的上下端均设有法兰环，步骤d、步骤f中的连接是指焊接相邻模块相向侧的法兰环。

14、优选地，步骤a中的井壁底模块为钢筋笼混凝土井壁底模块，步骤a中的井壁模块包括钢板混凝土井壁模块和钢筋笼混凝土井壁模块，步骤d中吊装的井壁模块为所述钢板混凝土井壁模块，步骤f中，先吊装所述钢板混凝土井壁模块，后吊装所述钢筋笼混凝土井壁模块。

15、进一步优选地，所述钢筋笼混凝土井壁底模块、所述钢筋笼混凝土井壁模块包括内层钢筋网、外层钢筋网及径向连接在所述内层钢筋网、所述外层钢筋网之间的径向连接钢筋，所述钢板混凝土井壁模块包括内层环形钢板、外层环形钢板及设于所述内层环形钢板、所述外层环形钢板之间的u形锚卡，所述u形锚卡的自由端连接在所述内层环形钢板的外壁面或所述外层环形钢板的内壁面。

16、优选地，步骤b中泥浆参数的设定范围为：密度1.15～1.20kg/m3、含砂率≤1％、失水量≤25ml/30min、稳定性＜3‰、粘度19～22s、泥皮厚度≤1.8mm。

17、优选地，步骤c中的横亘采用在井壁底模块外壁面预埋的连接板上焊接多个径向延伸的托架实现，焊接时，多个所述托架沿所述井壁底模块的周向方向均布；在进行步骤e之前，割除所述托架，并通过水泥砂浆、沥青修复破口，使所述井壁底模块的外壁面光滑无凸起。

18、优选地，在进行步骤c前，在竖井井口垒砌环状水平承台，以提供横亘的支撑力；在进行步骤e前，在所述环状水平承台上设置至少三块抵紧所述组合体外壁面的导向块，使所述组合体下沉时与所述竖井保持同轴。

19、优选地，步骤g中的壁厚填充固井通过在成型后的井筒外壁面及竖井内壁面之间下放注浆管注浆实现。

20、由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

21、本发明提供的深大竖井钻井法施工用井筒成型方法，包括预制井壁底模块及井壁模块、洗井调浆、吊装井壁底模块、吊装井壁模块并将其连接在井壁底模块上形成组合体、下沉组合体、依次吊装多个井壁模块形成新的组合体并下沉、触底后壁后填充固井、养护至设定周期完成井筒成型，通过洗井调浆控制竖井内泥浆参数，在吊装井壁底模块时使其横亘在竖井井口，方便连接，通过浮力与自重的大小判断配合连接托架及加水、细沙的方式实现下沉位置控制，既能够确保井壁底模块与井壁模块的组合体能“漂的起来”、又能确保其沉的下去，竖井井筒成型的效率高，经济性、安全性好，制成的竖井井筒表面光滑、不易漏水、质量好，适合标准化施工作业。

技术特征：

1.一种深大竖井钻井法施工用井筒成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的深大竖井钻井法施工用井筒成型方法，其特征在于：步骤a中的井壁底模块、井壁模块的上端面设有向上凸出的吊钩，在进行步骤d、步骤f中的连接前，需割除下方模块上的吊钩。

3.根据权利要求1所述的深大竖井钻井法施工用井筒成型方法，其特征在于：步骤a中的井壁模块内预埋有倾斜设置的节间注浆管，所述节间注浆管的上端部贯穿所述井壁模块的外侧壁，所述节间注浆管的下端部贯穿所述井壁模块的底壁，在完成步骤d、步骤f中的连接后，通过节间注浆管向下层模块的顶部注浆，填充空隙。

4.根据权利要求1所述的深大竖井钻井法施工用井筒成型方法，其特征在于：步骤a中井壁底模块的上端面、井壁模块的上下端面均设有法兰环，步骤d、步骤f中的连接是指焊接相邻模块相向侧的法兰环。

5.根据权利要求1所述的深大竖井钻井法施工用井筒成型方法，其特征在于：步骤a中的井壁底模块为钢筋笼混凝土井壁底模块，步骤a中的井壁模块包括钢板混凝土井壁模块和钢筋笼混凝土井壁模块，步骤d中吊装的井壁模块为所述钢板混凝土井壁模块，步骤f中，先吊装所述钢板混凝土井壁模块，后吊装所述钢筋笼混凝土井壁模块。

6.根据权利要求5所述的深大竖井钻井法施工用井筒成型方法，其特征在于：所述钢筋笼混凝土井壁底模块、所述钢筋笼混凝土井壁模块包括内层钢筋网、外层钢筋网及径向连接在所述内层钢筋网、所述外层钢筋网之间的径向连接钢筋，所述钢板混凝土井壁模块包括内层环形钢板、外层环形钢板及设于所述内层环形钢板、所述外层环形钢板之间的u形锚卡，所述u形锚卡的自由端连接在所述内层环形钢板的外壁面或所述外层环形钢板的内壁面。

7.根据权利要求1所述的深大竖井钻井法施工用井筒成型方法，其特征在于，步骤b中泥浆参数的设定范围为：密度1.15～1.20kg/m3、含砂率≤1％、失水量≤25ml/30min、稳定性＜3‰、粘度19～22s、泥皮厚度≤1.8mm。

8.根据权利要求1所述的深大竖井钻井法施工用井筒成型方法，其特征在于：步骤c中的横亘采用在井壁底模块外壁面预埋的连接板上焊接多个径向延伸的托架实现，焊接时，多个所述托架沿所述井壁底模块的周向方向均布；在进行步骤e之前，割除所述托架，并通过水泥砂浆、沥青修复破口，使所述井壁底模块的外壁面光滑无凸起。

9.根据权利要求1所述的深大竖井钻井法施工用井筒成型方法，其特征在于：在进行步骤c前，在竖井井口垒砌环状水平承台，以提供横亘的支撑力；在进行步骤e前，在所述环状水平承台上设置至少三块抵紧所述组合体外壁面的导向块，使所述组合体下沉时与所述竖井保持同轴。

10.根据权利要求1所述的深大竖井钻井法施工用井筒成型方法，其特征在于：步骤g中的壁厚填充固井通过在成型后的井筒外壁面及竖井内壁面之间下放注浆管注浆实现。

技术总结本发明提供的深大竖井钻井法施工用井筒成型方法，包括预制井壁底模块及井壁模块、洗井调浆、吊装井壁底模块、吊装井壁模块并将其连接在井壁底模块上形成组合体、下沉组合体、依次吊装多个井壁模块形成新的组合体并下沉、触底后壁后填充固井、养护至设定周期完成井筒成型，通过洗井调浆控制竖井内泥浆参数，在吊装井壁底模块时使其横亘在竖井井口，方便连接，通过浮力与自重的大小判断配合连接托架及加水、细沙的方式实现下沉位置控制，既能够确保井壁底模块与井壁模块的组合体能“漂的起来”、又能确保其沉的下去，竖井井筒成型的效率高，经济性、安全性好，制成的竖井井筒表面光滑、不易漏水、质量好，适合标准化施工作业。技术研发人员：任俊杰,靳党鹏,沈益敏,史志淳,李林,毛冬明,崔立岩,季彤彤,金琪受保护的技术使用者：中交天和机械设备制造有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9