[发明专利]立井井壁环周支承式凿井设备及其施工方法

说明书

本发明涉及凿井技术，特别是一种立井井壁环周支承式凿井设备及其施工方法。

现有技术采用钻眼爆破技术开凿立井井筒时，井内施工设备如吊盘、整体模板、风筒、压风管、供水管、混凝土输送管、吊泵、安全梯等，均需钢丝绳经凿井井架和凿开绞车悬吊着，并随井筒掘进不断下移和接长。这种悬吊凿井设备方式，装备多、庞大，布置复杂，施工费用高，例如使用0.6m³抓斗的中心回转式抓岩机抓岩时，固定抓岩机的吊盘就需2台25吨凿井绞车，52mm钢丝悬吊，且配备新IV型凿井井架，井架自重83吨，可承担331吨悬吊载荷，使井口周围形成十几台乃至二十多台绞车布置，井架天轮平台也相当复杂，吊盘和整体模板均为独立悬吊系统，若平行作业施工还有模板托盘的第三套悬吊系统，井内20条以上的钢丝悬吊着，工作稳定性差，平行作业需三层或四层空间结构吊盘，它们均需设置独立的固定装置，准备工期较长，且很难杜绝断绳重大恶性事故发生。

采用井壁支承和井壁固定凿井设备作业是凿井工艺的发展方向，目前仅混合作业能对压风管、供水管和风筒采取井壁固定吊挂，单行和平行作业则不能把任何施工管道固定于井壁上。

前苏联的迈步式凿井综合设备对吊盘采用井壁支承方式，其液压迈步工作盘分三层，上、下盘由立柱联结成整体刚性结构，中间盘为活动盘，二者通过垂直液压缸伸缩依次完成迈步动作，工作盘靠横向插入井壁予留梁窝内的插销支承，而整体钢模板靠设在中间盘上的小绞车移动，为混合作业方式，液压迈步工作盘当高达8米的空间结构，装备费用昂贵，迈步过程较复杂，对非深井施工不经济。德国采取井壁予留环形槽支承整体模板，模板通过其顶端带锚固卡块的多根吊杆挂在予留环形槽内支承着，没有临时支护，当单行作业方式，其吊盘和模板仍为两个独立系统，浇注混凝土工作在40吨重的四层结构吊盘上进行，施工不方便，且井壁上每隔一定距离留有不砌筑的环形槽，防水性能差。

本发明的目的在于提供一种立井井壁环周支承式凿井设备及采用该设备的施工方法，它通过环周支承于混凝土井壁上的环周支承式吊盘、吊挂在吊盘下面的门扇式模板，配合管路安装吊架和井壁固定的施工管路，施行不需临时支护的短段掘进和砌壁同时作业的立井井筒施工，以取消传统施工的过半数量的凿井悬吊设施，大幅度地减轻凿井井架负荷，简化凿井工艺，提高凿井速度，实现安全可靠、稳定、高速度、经济的立井井筒施工。

立井井壁环周支承式凿井设备，包括：凿井井架、凿井绞车、稳绳、吊盘、门扇式模板、管路安装吊架、砌壁活动工作台等部分，其特征在于：

a、吊盘为环周支承式吊盘，其包括单层钢结构盘架和通过环形圈梁(1)设置在盘架外缘的井壁环周支承装置，吊盘上面仅有稳绳(16)与其连接，工作状态时，吊盘的井壁环周支承装置向四周扩张支承在整体混凝土井壁的倒锥形环形槽(14)部位，二者之间形成一定高度的井壁环周支承带，用于承担掘进工作载荷与砌壁工作载荷；

所述井壁环周支承装置包括支承机构，收拢扩张机构和扇形防护板等，

支承机构构成如下：在箱式结构的环形圈梁(1)内部360度范围均匀设置有若干组同方位径向布局的导向槽(5)和斜面挡板(6)，每一个导向槽(5)中装有可径向伸缩的支撑顶(2)，环形圈梁(1)外围设置有数量为导向槽(5)一半的弧形支承板(4)，弧形支承板(4)外缘面覆盖有橡胶层(12)，橡胶层(12)外面设置有带水平密集摩擦筋的压板(13)，用沉头螺钉将二者与弧形支承板(4)紧固，弧形支承板(4)内侧设置有两个向下朝井筒中心线倾斜的斜面滑道(15)，工作状态时，上述所有的支撑顶(2)呈辐射状伸开，紧紧顶在处于井壁倒锥形环形槽(14)部位的相应弧形支承板(4)的斜面滑道(15)上，而每一个支撑顶(2)的另一端和相应的斜面挡板(6)之间插入锁紧楔(3)定位；