[發明專利]一種適用于深部地層的可縮性井壁接頭及其施工方法

有效

• 申請號: 202110705700.0
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113338944B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 姚直書;程樺;榮傳新;蔡海兵;黃獻文;王佳奇
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: E21D5/11
• 分類號: E21D5/11;E21D5/12
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 劉小莉

本發明公開了一種適用于深部地層的可縮性井壁接頭，包括，接頭上組件，包括上法蘭盤、與所述上法蘭盤連接的上焊接結構；接頭下組件，包括下法蘭盤、與所述下法蘭盤連接的下焊接結構；所述上法蘭盤與所述下焊接結構之間設置有第一支撐板，所述下法蘭盤與所述下焊接結構之間設置有第二支撐板；本發明通過在井壁豎向設置若干個可縮性接頭，可以有效降低豎向作用在井壁上的豎向附加力，確保井壁結構的安全性，現場試驗結果表明，在高豎向荷載作用下，可縮性井壁接頭具有良好的豎向可縮性、很高的卸壓能力、可靠的防水能力。該技術的實施，有效的防止井壁結構因為豎向力作用而發生的破壞，節省了井壁結構的后期維護費用，保證了煤礦開挖的安全進行。

技術領域

本發明涉及礦井建設領域，尤其是一種適用于深部地層的可縮性井壁接頭。

背景技術

自上世紀80年代以來，我國安徽兩淮、江蘇徐州、河南永夏、山東兗州和黑龍江東榮等礦區相繼發生大量的立井井壁破裂事故(據統計，已達150多個)，輕者產生井壁混凝土開裂剝落、鋼筋彎曲外露、立井井筒變形、涌水和卡罐等現象，重者造成井壁破裂、突水潰砂、淹井、工廣地表沉降、地面建筑物開裂和礦井停產等重大安全事故，給煤礦帶來巨大的經濟損失，嚴重威脅著煤礦安全生產和職工人身安全。

現場觀察表明，上述立井井壁破裂帶均發生在表土層與風化基巖段的交界面附近，大多數在表土層底部含水層中，少數在風化基巖段中。根據立井井壁的破裂位置和形態，揭示了礦井生產運營期間的立井井壁破裂機理，即破裂井壁所穿過表土層的底部含水層直接覆蓋在風化基巖段之上，缺乏隔水層，且與下伏煤系巖層有水力聯系，隨著礦井開采生產的疏排水，引起底部含水層水位下降，造成底部含水層固結壓縮沉降，導致上覆地層隨之沉降。由于地層疏水沉降產生作用于井筒之上的豎向附加力(負摩擦力)是造成立井井壁破裂的主要原因。

現有技術中，該井鉆井井壁可縮接頭結構形式為，采用弧形外圈支承側向地壓，內、外兩立板圈承受豎向荷載，所采用的兩種可縮接頭結構形式如附圖4～5所示；其存在以下不足：1)接頭結構壓縮后止水效果無法保證：接頭壓縮后容易漏水；2)對于深部地層適應性差：該接頭結構承擔的豎向承載力較小；3)施工便捷性差：對于各個鋼板焊接質量的要求較高，因為需保證止水要求。

發明內容

本部分的目的在于概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例，在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。

鑒于上述和/或現有技術中所存在的問題，提出了本發明。

因此，本發明所要解決的技術問題是接頭結構壓縮后止水效果無法保證：接頭壓縮后容易漏水。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：一種適用于深部地層的可縮性井壁接頭，包括，接頭上組件，包括上法蘭盤、與所述上法蘭盤連接的上焊接結構；接頭下組件，包括下法蘭盤、與所述下法蘭盤連接的下焊接結構；所述上法蘭盤與所述下焊接結構之間設置有第一支撐板，所述下法蘭盤與所述下焊接結構之間設置有第二支撐板。

作為本發明所述適用于深部地層的可縮性井壁接頭的一種優選方案，其中：所述上焊接結構為環形，包括與所述上法蘭盤下表面連接的第一環狀立板、與所述第一環狀立板連接的第一環狀水平板、與所述第一環狀水平板連接的第一環狀斜面，所述第一環狀斜面另一端連接至所述上法蘭盤下表面。

作為本發明所述適用于深部地層的可縮性井壁接頭的一種優選方案，其中：所述下焊接結構為環形，包括與所述下法蘭盤上表面連接的第二環狀立板、與所述第二環狀立板連接的第二環狀水平板、與所述第二環狀水平板連接的第二環狀斜面，所述第二環狀斜面另一端連接至所述下法蘭盤上表面。

作為本發明所述適用于深部地層的可縮性井壁接頭的一種優選方案，其中：所述上法蘭盤、上焊接結構圍成的空間橫截面為直角梯形形狀；所述下法蘭盤、下焊接結構圍成的空間橫截面為直角梯形形狀。