[發(fā)明專利]井筒凍結(jié)管切割器及其施工方法

有效

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• 申請日: 2011-09-12
• 公開（公告）號: CN102444389A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李廷春;劉洪強(qiáng);趙仁樂;鄭小平
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: E21B29/08
• 分類號: E21B29/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及切割器，尤其涉及一種切割井筒凍結(jié)管的裝置。

背景技術(shù)

近年來，在煤炭開采過程中，礦井建設(shè)逐步向深厚沖積層的深井建設(shè)發(fā)展，而面臨的主要問題是圍巖自承能力差和井筒漏水。凍結(jié)法能有效防水和提高圍巖的穩(wěn)定性，成為穿越不穩(wěn)定厚表土層、破碎巖層、軟巖地層最有效的立井特殊施工方法，受到了廣泛應(yīng)用。但是凍結(jié)法施工后的立井井筒，在凍結(jié)壁化凍以后，有以下兩個方面的問題很難處理，主要表現(xiàn)在：第一，壁后含水層通過凍結(jié)管及壁后空隙相互串通，在井壁的接茬和裂隙處很容易發(fā)生漏水；第二，凍結(jié)過程中的凍脹融縮破壞了土的穩(wěn)定性，井筒圍巖松動和裂隙區(qū)域增大，不僅圍巖穩(wěn)定性減弱，而且增強(qiáng)了串水能力。由于上述原因，國內(nèi)出現(xiàn)多次淹井事故。

為了防止以上事故的發(fā)生，一般采用破壁注漿，破壁注漿存在影響井筒使用、工期長、費(fèi)用高等問題。為此，如果利用分布于井筒周圍凍結(jié)管注漿，可以代替井下破壁注漿，不僅節(jié)約時間和成本，而且注漿范圍均勻，對凍結(jié)管和圍巖孔隙封堵效果明顯。

但是，利用凍結(jié)管注漿，需要先在設(shè)計注漿位置穿透凍結(jié)管(切管)，形成注漿通道。目前有人提出凍結(jié)管射孔注漿技術(shù)，即利用聚能射孔爆破技術(shù)，在預(yù)定地層位置將凍結(jié)管射穿，然后在地面利用凍結(jié)管及射孔彈道對特定地層進(jìn)行注漿充填加固。經(jīng)試驗，凍結(jié)管偏斜位置不好掌握，施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)破管位置不準(zhǔn)確、破管尺度不好把握等情況，破管嚴(yán)重時還會炸壞井筒壁，出現(xiàn)事與愿違的淹井事故，限制了凍結(jié)管注漿技術(shù)的推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決凍結(jié)管注漿技術(shù)切管困難的問題，基于長柔性體旋轉(zhuǎn)擺動原理，發(fā)明一種井筒凍結(jié)管切割器，同時發(fā)明一種井筒凍結(jié)管切割施工方法。

井筒凍結(jié)管切割器的構(gòu)造是：它是在一個地面支架上安裝一個變速電機(jī)，變速電機(jī)的輸出軸垂直朝下，輸出軸上設(shè)有鋼絞線連接器，鋼絞線連接器上連接一根鋼絞線，鋼絞線上每間隔一定距離吊掛固定上一個金剛石旋轉(zhuǎn)齒盤。

所述的金剛石旋轉(zhuǎn)齒盤，是在金屬圓盤周邊焊接有金剛石長齒；金剛石旋轉(zhuǎn)齒盤上設(shè)有穿過鋼絞線的中心孔；金剛石旋轉(zhuǎn)齒盤直徑小于凍結(jié)管直徑，使其在凍結(jié)管中旋轉(zhuǎn)時有一定晃動間隙。

上述金剛石旋轉(zhuǎn)齒盤直徑小于凍結(jié)管直徑數(shù)為15-25mm。

本發(fā)明施工方法如下：

第一步：在凍結(jié)管的地面位置豎起地面支架，架起變速電機(jī)，使其輸出軸垂直朝下，通過鋼絞線連接器連接上鋼絞線；

第二步：根據(jù)設(shè)計注漿時的不同位置深度，在鋼絞線上量取準(zhǔn)確尺寸做上標(biāo)記，再將金剛石旋轉(zhuǎn)齒盤一個個穿在鋼絞線上，并固定在每個標(biāo)記處；

第三步：向凍結(jié)管中下放鋼絞線，將金剛石旋轉(zhuǎn)齒盤一個個順序下放至注漿管中；

第四步：接通電源，開動變速電機(jī)，金剛石旋轉(zhuǎn)齒盤在凍結(jié)管中旋轉(zhuǎn)，同時來回擺動碰撞管壁進(jìn)行切割，最終將凍結(jié)管切割出與圍巖相通的縫隙。

注漿前，可利用LB鉆孔數(shù)字彩色攝像儀，探測切管情況，判斷是否繼續(xù)切管。

本發(fā)明井筒凍結(jié)管切割器的優(yōu)點(diǎn)為：

(1)金剛石旋轉(zhuǎn)齒盤直徑比凍結(jié)管偏小，鋼絞線和金剛石旋轉(zhuǎn)齒盤靠自重懸吊，轉(zhuǎn)速恒定時，凍結(jié)管切管位置準(zhǔn)確；

(2)可同時安裝多個金剛石旋轉(zhuǎn)齒盤，切管范圍大；

(3)切管尺寸可控制，直到滿足注漿要求；

(4)切管對井筒及井筒圍巖不會產(chǎn)生擾動；

(5)沒有爆破振動和炸壞井筒壁的危險；

(6)施工工藝簡單，不影響井筒的正常使用，成本低，施工速度快，勞動強(qiáng)度小。

附圖說明

圖1為本發(fā)明井筒凍結(jié)管切割器構(gòu)造及使用情況示意圖。

圖例說明：1-變速電機(jī)，2-地面支架，3-鋼絞線連接器，4-鋼絞線，5-凍結(jié)管，6-金剛石旋轉(zhuǎn)齒盤。

具體實施方式

如圖1，井筒凍結(jié)管切割器的構(gòu)造是：它是在一個地面支架2上安裝一個變速電機(jī)1，變速電機(jī)1的輸出軸垂直朝下，變速電機(jī)1的輸出軸上設(shè)有鋼絞線連接器3，鋼絞線連接器3上連接一根鋼絞線4，鋼絞線4上每間隔一定距離吊掛固定上一個金剛石旋轉(zhuǎn)齒盤6。

所述的金剛石旋轉(zhuǎn)齒盤6，是在金屬圓盤周邊焊接有金剛石長齒；金剛石旋轉(zhuǎn)齒盤上設(shè)有穿過鋼絞線的中心孔；金剛石旋轉(zhuǎn)齒盤直徑小于凍結(jié)管直徑，使其在凍結(jié)管中旋轉(zhuǎn)時有一定擺動間隙。

上述金剛石旋轉(zhuǎn)齒盤直徑小于凍結(jié)管直徑數(shù)為15-25mm。

本發(fā)明施工方法如圖1所示，具體步驟是：