一種礦山立井篩井井壁結(jié)構(gòu)及其可控疏水方法
【專利摘要】一種礦山立井篩井井壁結(jié)構(gòu)及其可控疏水方法，屬于礦山立井井壁結(jié)構(gòu)及其疏水方法。篩井井壁結(jié)構(gòu)的水平引水管有多層，水平布置在井壁上，疏導(dǎo)水管有多根，一端與水平引水管連通，另一端徑向伸入到井壁內(nèi)；疏導(dǎo)干管與每一層的水平引水管相連通，底端與集水箱相通，在集水箱上安裝有自動是水泵；方法：穿越含水層的立井井壁，篩井井壁結(jié)構(gòu)主動疏導(dǎo)收集含水層水量，減少井壁所受水壓、改善井壁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)；減小井壁淋水對于井壁鋼筋、混凝土和井壁內(nèi)裝備的影響，延長井壁和內(nèi)部裝備的安全使用壽命，收集的地下水重復(fù)利用，節(jié)約水資源。優(yōu)點：主動疏導(dǎo)含水層地下水，減小井壁所受水壓力，保證井壁結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性；施工工藝簡單；性價比高。
【專利說明】 一種礦山立井篩井井壁結(jié)構(gòu)及其可控疏水方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種礦山立井井壁結(jié)構(gòu)及其疏水方法，特別是一種礦山立井篩井井壁結(jié)構(gòu)及其可控疏水方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著煤炭資源開采深度的增加，煤礦立井井壁的深度也在不斷增加，由于施工工藝等多方面的因素，穿越含水層的立井井壁，不可避免地出現(xiàn)一些滲水現(xiàn)象，隨著開采活動的深入，地層活動和水位變化影響井壁的淋水現(xiàn)象會不斷加劇，這些淋水對于井壁混凝土的完整性、耐久性和對鋼筋的腐蝕作用日益突出，另外淋水會影響井筒內(nèi)裝備的使用壽命；當(dāng)淋水量過大時，甚至?xí)绊懙秸麄€礦井安全。立井井筒作為整個礦井咽喉，井壁的淋水越來越引起關(guān)注和重視。
[0003]目前治理立井井壁淋水的主要方法是封堵，其工程措施有:(I)淋水段含水層的破壁注漿，通過注入水泥或者化學(xué)漿液在淋水段井壁周圍形成一個封閉帷幕，封堵地下水；
(2)淋水段含水層的地面注漿，當(dāng)含水層較厚時，在地面鉆孔至淋水段井壁周圍含水層，通過漿液材料形成封閉帷幕，封堵地下水。以上工程措施主要是通過堵水的思路進(jìn)行治理，短期內(nèi)具有明顯效果，隨著地下水對于漿液材料的侵蝕，淋水現(xiàn)象又會逐步加劇，同時沒有減小作用在井壁上的水壓。另外，措施(I)存在占用井筒提升時間長，對于已經(jīng)破裂井壁壁后注漿存在安全隱患；措施(2)工程量大，工期長，當(dāng)井口周圍建筑物影響注漿孔布置時可能存在帷幕難以形成的問題；同樣對于已經(jīng)破裂井壁注漿存在安全隱患等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0004]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的要提供一種礦山立井篩井井壁結(jié)構(gòu)及其可控疏水方法，能夠減小井壁所受水壓，減少淋水對于井壁和井內(nèi)裝備的影響，同時收集和利用疏導(dǎo)水資源。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明專利的目的通過以下措施實現(xiàn):篩井井壁結(jié)構(gòu)是在篩井井壁上安裝智能控制疏導(dǎo)水管，所述的智能控制疏導(dǎo)水管由疏導(dǎo)水管、水平引水管、疏導(dǎo)干管、集水箱和自動排水泵組成篩井井壁結(jié)構(gòu)，水平引水管有多層，水平布置在井壁上，疏導(dǎo)水管有多根，一端與水平引水管連通，另一端徑向伸入到井壁內(nèi)；疏導(dǎo)干管與每一層的水平引水管相連通，底端與集水箱相通，在集水箱上安裝有自動排水泵，及時將集水箱中收集的水排至井外，構(gòu)成水量疏排、控制、收集和利用的疏水系統(tǒng)。
[0006]所述的智能控制疏導(dǎo)水管由三部分組成:(I)井筒內(nèi)安裝電子控制閥門，可以時刻監(jiān)控水量和水壓，并實現(xiàn)地面自動控制開關(guān)；(2)井壁內(nèi)為錨固段管體使用密固材料使其和井壁緊密結(jié)合，避免疏導(dǎo)水管在水壓作用下被擠出；(3)井壁外設(shè)計為篩管段長度是井壁厚度的3?8倍；外直徑10?50mm,壁厚2?6mm ;內(nèi)部可填充活性炭或碌砂、粗砂等材料，起到過濾和凈化水的作用；所述的智能控制疏導(dǎo)水管布置在厚含水層的中下部，依據(jù)厚含水層的巖性、厚度、水壓等確定疏導(dǎo)水管的層位和數(shù)量，每層數(shù)量6?12根，層間距I?4m ο
[0007]所述的疏導(dǎo)水管位置選擇在井壁結(jié)構(gòu)相對完整的區(qū)域，在疏導(dǎo)水管的四周1cm?15cm范圍鉆4個膨脹螺絲孔,安裝固定疏導(dǎo)水管的固定架,確保疏導(dǎo)水管安全；采用柔性軟管作為水平引水管和疏導(dǎo)干管連接疏導(dǎo)水管和集水箱；疏導(dǎo)干管緊貼井壁安裝，避免影響井筒提升和井壁內(nèi)掉落物體砸傷收導(dǎo)干管。
[0008]每根智能控制疏導(dǎo)水管配備一根疏導(dǎo)干管，疏導(dǎo)干管與集水箱相連，布置在每層疏導(dǎo)水管的下方2?4m，集水箱的容量和自動水泵輸送能力和水量相匹，布置在不影響提升的位置，要固定牢固，副井可以布置在梯子間內(nèi)，并要求不影響梯子間的使用；每個集水箱設(shè)置一臺自動排水水泵，自動依據(jù)集水箱的水量開啟和關(guān)閉水泵，當(dāng)富水含水層的位置距離井底距離近時，通過專門安裝的管道將水引入井底水倉再通過井筒的排水系統(tǒng)進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。
[0009]該可控疏水方法:穿越含水層的立井井壁，篩井井壁結(jié)構(gòu)主動疏導(dǎo)收集含水層水量，減少井壁所受水壓、改善井壁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)；減小井壁淋水對于井壁鋼筋、混凝土和井壁內(nèi)裝備的影響，延長井壁和內(nèi)部裝備的安全使用壽命，收集的地下水重復(fù)利用，節(jié)約水資源；
[0010]具體步驟如下:
[0011]1.預(yù)先考察淋水井壁后含水層的位置、巖性、厚度、水壓等特性，綜合各方面因素，確定疏導(dǎo)水管布置方式，結(jié)合井壁結(jié)構(gòu)特征，確定疏導(dǎo)水管的直徑長度技術(shù)參數(shù)；
[0012]2.預(yù)制好疏導(dǎo)水管并填充活性炭或礫砂、粗砂等過濾出來，安裝電子控制閥門，并進(jìn)行耐壓試驗；
[0013]3.在設(shè)計位置鉆孔安裝疏導(dǎo)水管，并和井壁固定牢固；
[0014]4.設(shè)計疏水干管并與井壁固定牢固，通過水平引水管連接疏導(dǎo)水管和疏水干管；
[0015]5.安裝水箱即自動控制排水泵，和排水管道；
[0016]6.系統(tǒng)調(diào)試。
[0017]有益效果，由于采用了上述方案，為主動控制含水層疏水的礦山立井篩井井壁結(jié)構(gòu)，當(dāng)煤礦立井井壁在穿過富水含水地層時(或其它需要穿過類似地層的立井井筒)，采用篩井井壁結(jié)構(gòu)疏導(dǎo)主要含水層的地下水，采用疏導(dǎo)水管、水平引水管、疏導(dǎo)干管、集水箱、自動排水泵組成篩井井壁結(jié)構(gòu)疏水系統(tǒng)；配套疏導(dǎo)水管的固定和保護(hù)裝置；組成水量疏排、控制、收集和利用系統(tǒng)。
[0018]特點有:(I)主動疏導(dǎo)，并實現(xiàn)疏排水過程的自動控制；(2)通過主動疏導(dǎo)可以大大降低井壁所承受的水壓，從而減少井壁受力，減薄井壁厚度，保證井壁安全。(3)主動疏導(dǎo)可消除井筒無規(guī)律淋水對井壁鋼筋和混凝土喝井筒內(nèi)裝備的長期侵蝕，延長井壁結(jié)構(gòu)及井筒裝備的使用壽命；(4)主動疏導(dǎo)地下水可收集回收利用，減少水資源的浪費，尤其對于我國西部干旱和半干旱地區(qū)貧水地區(qū)意義重大；(5)該發(fā)明對于新建或者已建井筒均可適用，施工簡便、造價低廉、環(huán)境友好。
[0019]優(yōu)點:1、主動疏導(dǎo)含水層地下水，減小井壁所受水壓力，保證井壁結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性；2、減少甚至基本消除井壁內(nèi)淋水現(xiàn)象，有效保護(hù)井筒內(nèi)裝備不受地下水的腐蝕；
3、地下水的收集和利用可以達(dá)到節(jié)約水資源的目的，對于西部缺水地區(qū)具有重要意義；4、施工工藝簡單；5、性價比高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的篩井井壁結(jié)構(gòu)疏導(dǎo)收集利用地下水系統(tǒng)圖。
[0021]圖2為圖1的俯視圖。
[0022]圖3為本發(fā)明的篩井井壁結(jié)構(gòu)疏導(dǎo)收集利用地下水系統(tǒng)展開示意圖。
[0023]圖4為本發(fā)明的篩井井壁疏導(dǎo)水管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中，1、疏導(dǎo)水管；2、淋水井壁；3、厚含水層；4、地面；5 ;隔水層；6、集水箱；7、水平引水管；8、疏導(dǎo)干管；9、自動排水泵；10、活性炭；11、過濾網(wǎng)；12、電子控制閥門；13、井壁錨固；14、篩管段。

【具體實施方式】
[0025]參照附圖1?3，以已建成井筒為例，具體說明該系統(tǒng)實施步驟:
[0026]實施例:篩井井壁結(jié)構(gòu)在篩井井壁上安裝智能控制疏導(dǎo)水管，所述的智能控制疏導(dǎo)水管由疏導(dǎo)水管1、水平引水管7、疏導(dǎo)干管8、集水箱6和抽水泵9組成篩井井壁結(jié)構(gòu)，水平引水管7有多層，水平布置在井壁上，疏導(dǎo)水管I有多根，一端與水平引水管7連通，另一端徑向伸入到井壁內(nèi)；疏導(dǎo)干管8與每一層的水平引水管7相連通，底端與集水箱6相通，在集水箱上安裝有自動排水泵9，及時將集水箱中收集的水排至井外，構(gòu)成水量疏排、控制、收集和利用的疏水系統(tǒng)。
[0027]所述的智能控制疏導(dǎo)水管I由三部分組成:⑴井筒內(nèi)安裝電子控制閥門12，可以時刻監(jiān)控水量和水壓，并實現(xiàn)地面自動控制開關(guān)；(2)井壁內(nèi)為錨固段13管體使用密固材料使其和井壁緊密結(jié)合，避免疏導(dǎo)水管在水壓作用下被擠出；(3)井壁外設(shè)計為篩管段14長度是井壁厚度的3?8倍；外直徑10?50mm,壁厚2?6mm ;內(nèi)部可填充活性炭10或石樂砂、粗砂等材料，起到過濾和凈化水的作用；所述的智能控制疏導(dǎo)水管布置在厚含水層3的中下部，依據(jù)含厚水層3的巖性、厚度、水壓等確定疏導(dǎo)水管的層位和數(shù)量，每層數(shù)量6?12根，層間距I?4m。
[0028]所述的疏導(dǎo)水管I位置選擇在井壁2結(jié)構(gòu)相對完整的區(qū)域，在疏導(dǎo)水管I的四周1cm?15cm范圍鉆4個膨脹螺絲孔，安裝固定疏導(dǎo)水管的固定架，確保疏導(dǎo)水管安全；采用柔性軟管作為水平引水管和疏導(dǎo)干管連接疏導(dǎo)水管和集水箱6 ;疏導(dǎo)干管緊貼井壁安裝，避免影響井筒提升和井壁內(nèi)掉落物體砸傷收導(dǎo)干管。
[0029]每根智能控制疏導(dǎo)水管配備一根疏導(dǎo)干管，疏導(dǎo)干管與集水箱相連，布置在每層疏導(dǎo)水管的下方2?4m，集水箱的容量和自動水泵輸送能力和水量相匹，布置在不影響提升的位置，要固定牢固，副井可以布置在梯子間內(nèi)，并要求不影響梯子間的使用；每個集水箱設(shè)置一臺自動排水水泵9，自動依據(jù)集水箱的水量開啟和關(guān)閉水泵，當(dāng)富水含水層的位置距離井底距離近時，通過專門安裝的管道將水引入井底水倉再通過井筒的排水系統(tǒng)進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。
[0030]該可控疏水方法:穿越含水層的立井井壁工程，采用篩井井壁結(jié)構(gòu)主動疏導(dǎo)收集含水層水量的方法，減少井壁所受水壓、改善井壁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)；減小井壁淋水對于井壁鋼筋、混凝土和井壁內(nèi)裝備的影響，延長井壁和內(nèi)部裝備的安全使用壽命，收集的地下水可以重復(fù)利用，節(jié)約水資源；
[0031]具體步驟如下:
[0032]1.地層含水特性調(diào)研:預(yù)先考察淋水井壁2厚含水層3的位置、巖性、厚度、水壓等特性，獲得系統(tǒng)設(shè)計的初步參數(shù)；
[0033]2.疏導(dǎo)水管布置特征方案:綜合各方面因素，確定疏導(dǎo)水管I布置方式，一般布置在含水層3的中下部，每層數(shù)量6?12根，層間距I?4m ;并結(jié)合井壁2結(jié)構(gòu)特征，確定疏導(dǎo)水管I的直徑長度技術(shù)參數(shù)，井壁I內(nèi)為錨固段13，井壁外為篩管段14，篩管段14長度是井壁厚度的3?8倍；外直徑10?50mm，壁厚2?6mm ;；
[0034]3.疏導(dǎo)水管加工和調(diào)試:智能控制疏導(dǎo)水管I采用鋼材(或者高強度的塑料材料)制成，從功能上分為三部分組成:①井筒內(nèi)安裝電子控制閥門12，可以時刻監(jiān)控水量和水壓，并實現(xiàn)地面自動控制開關(guān)；②井壁內(nèi)與井壁錨固13 井壁外篩管段14，內(nèi)部可填充活性炭10或礫砂、粗砂等材料，起到過濾和凈化水的作用；按照設(shè)計尺寸加工后要進(jìn)行設(shè)計壓力L 5倍的耐壓試驗；
[0035]4.疏導(dǎo)水管安裝:疏導(dǎo)水管I位置盡量選擇在井壁2結(jié)構(gòu)相對完整的區(qū)域，在疏導(dǎo)水管的四周1cm?15cm范圍鉆4個膨脹螺絲孔，安裝固定疏導(dǎo)水管的固定架，確保疏導(dǎo)水管安全；
[0036]5.篩井井壁疏排水系統(tǒng)組裝:
[0037]采用柔性軟管，通過水平引水管7和疏水干管8連接疏導(dǎo)水管和集水箱6 ;并緊貼井壁并緊貼井壁，避免影響井筒提升和井壁內(nèi)掉落物體砸傷集水管；
[0038]集水箱6布置在每層疏導(dǎo)水管的下方2?4m,集水管6的容量和自動水泵9輸送能力和水量相匹，布置在不影響提升的合適位置，要固定牢固，副井可以布置在梯子間內(nèi)，并要求不影響梯子間的使用；
[0039]每個集水箱設(shè)置一臺自動排水水泵9，自動依據(jù)集水箱6的水量開啟和關(guān)閉水泵，當(dāng)富水含水層的位置距離井底距離近時，可以通過專門安裝的管道將水引入井底水倉再通過井筒的排水系統(tǒng)進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。
[0040]6.篩井井壁疏排水系統(tǒng)調(diào)試:系統(tǒng)組成完成后要進(jìn)行不同水壓條件下疏排水測試，并結(jié)合井壁受力和水壓、水位的實測結(jié)果動態(tài)反饋疏排水的量值，確保井壁的安全。
【權(quán)利要求】
1.一種礦山立井篩井井壁結(jié)構(gòu)，其特征是:篩井井壁結(jié)構(gòu)是在篩井井壁上安裝智能控制疏導(dǎo)水管，所述的智能控制疏導(dǎo)水管由疏導(dǎo)水管、水平引水管、疏導(dǎo)干管、集水箱和自動排水泵組成篩井井壁結(jié)構(gòu)，水平引水管有多層，水平布置在井壁上，疏導(dǎo)水管有多根，一端與水平引水管連通，另一端徑向伸入到井壁內(nèi)；疏導(dǎo)干管與每一層的水平引水管相連通，底端與集水箱相通，在集水箱上安裝有自動排水泵，及時將集水箱中收集的水排至井外，構(gòu)成水量疏排、控制、收集和利用的疏水系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山立井篩井井壁結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的智能控制疏導(dǎo)水管由三部分組成:(1)井筒內(nèi)安裝電子控制閥門，可以時刻監(jiān)控水量和水壓，并實現(xiàn)地面自動控制開關(guān)；(2)井壁內(nèi)為錨固段管體使用密固材料使其和井壁緊密結(jié)合，避免疏導(dǎo)水管在水壓作用下被擠出43)井壁外設(shè)計為篩管段長度是井壁厚度的31倍；外直徑10?50皿，壁厚2飛皿；內(nèi)部可填充活性炭或碌砂、粗砂等材料，起到過濾和凈化水的作用；所述的智能控制疏導(dǎo)水管布置在厚含水層的中下部，依據(jù)厚含水層的巖性、厚度、水壓等確定疏導(dǎo)水管的層位和數(shù)量，每層數(shù)量6?12根，層間距廣細(xì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山立井篩井井壁結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的疏導(dǎo)水管(1)位置選擇在井壁結(jié)構(gòu)相對完整的區(qū)域，在疏導(dǎo)水管的四周范圍鉆4個膨脹螺絲孔，安裝固定疏導(dǎo)水管的固定架，確保疏導(dǎo)水管安全；采用柔性軟管作為水平引水管和疏導(dǎo)干管連接疏導(dǎo)水管和集水箱；疏導(dǎo)干管緊貼井壁安裝，避免影響井筒提升和井壁內(nèi)掉落物體砸傷疏導(dǎo)干管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦山立井井壁的疏水方法，其特征是:該可控疏水方法:穿越含水層的立井井壁工程，采用篩井井壁結(jié)構(gòu)主動疏導(dǎo)收集含水層水量的方法，減少井壁所受水壓、改善井壁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)；減小井壁淋水對于井壁鋼筋、混凝土和井壁內(nèi)裝備的影響，延長井壁和內(nèi)部裝備的安全使用壽命，收集的地下水可以重復(fù)利用，節(jié)約水資源； 具體步驟如下: (1).預(yù)先考察淋水井壁后含水層的位置、巖性、厚度、水壓等特性，綜合各方面因素，確定疏導(dǎo)水管布置方式，結(jié)合井壁結(jié)構(gòu)特征，確定疏導(dǎo)水管的直徑長度技術(shù)參數(shù)； (2).預(yù)制好疏導(dǎo)水管并填充活性炭或礫砂、粗砂等過濾出來，安裝電子控制閥門，并進(jìn)行耐壓試驗； (3).在設(shè)計位置鉆孔安裝疏導(dǎo)水管，并和井壁固定牢固； (4).設(shè)計疏水干管并與井壁固定牢固，通過水平引水管連接疏導(dǎo)水管和疏水干管； (5).安裝水箱即自動控制排水泵，和排水管道； (6).系統(tǒng)調(diào)試。
【文檔編號】E21D5/00GK104389634SQ201410471081
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】周國慶, 陸倫, 王建州, 代東生, 梁恒昌, 沈慰安, 趙光思, 王鵬越, 況聯(lián)飛, 楊金宏, 汪平生 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)