立井井塔、井筒冻结、掘砌交叉平行施工系统及方法技术方案

本发明专利技术提供立一种井井塔、井筒冻结、掘砌交叉平行施工系统及方法，平行施工系统包括：冻结造孔系统，冻结造孔系统包括冻结系统和冻结孔造孔系统；冻结系统设置在井筒外围四周；冻结系统包括冻结管，多个冻结管邻近井筒周向设置；井塔施工系统，井塔施工系统包括井塔桩基系统和井塔框架系统；井筒掘砌系统，井筒掘砌系统位于冻结系统上方；本发明专利技术采用井塔施工系统、井筒冻结施工系统和掘砌施工系统交叉平行布置的方式，使得井塔在施工的同时可以对井筒施工；本发明专利技术提出了多个工序交叉平行施工的新方法，与常规施工方法相比，可实现6个月内开始井筒掘砌，填补高寒地区井塔、井筒冻结、掘砌交叉平行快速施工的空白。

【技术实现步骤摘要】
立井井塔、井筒冻结、掘砌交叉平行施工系统及方法
本专利技术属于矿山建设领域，具体涉及立井井塔、井筒冻结、掘砌交叉平行施工系统及方法。
技术介绍
煤矿立井建设在表土段一般采用冻结法施工，基岩段采用普通凿井法。冻结段外壁掘砌和基岩段掘砌均采用短段掘砌混合作业法，内壁采用滑模法施工。在建井初期，井架或井塔施工、地层冻结造孔、立井掘砌提升设备布置等多个工序集中在井口附近，常规方案顺序及占用工期为：井塔桩基施工(不少于1.5个月)→井口打地层冻结孔(约2.5个月)→井塔桩基承台施工(约0.5个月)→冻结沟槽施工(约0.3个月)→井塔施工(约6个月)→布置临时凿井设施(约1.2个月)→立井掘砌；累计工期占用时间长，尤其是高寒地区建井，如北方地区最低温度可达-36℃，不适合用钢结构井架，需要施工钢筋混凝土剪力墙结构井塔，基础多设计为大体积钢筋砼+钻孔灌注桩形式，由此引起工期通常在12月以上。井塔结构安全的前提是井塔地基，基础必须具有足够的承载能力抵御自身静荷载和外部动荷载。在冻结法建井过程中，尤其要考虑到冻胀、融沉引起的井塔基础不均匀抬升、沉降所造成井塔各种形式的破坏，影响矿井提升和安全生产。永久井塔环境适应性较强，但其最明显的缺点就是占用筹备期时间长，凿井设施安装工序较复杂，特别是冻结工程准备工作多、冻结沟槽施工占用井口附近时间长，如果要缩短工期，则井塔、井筒冻结、立井掘砌必须实现交叉平行施工。因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种立井井塔、井筒冻结、掘砌交叉平行施工方法，以至少解决目前现有立井井塔、井筒冻结、掘砌多个工序施工占用整体工期时间长、产生冻结费用增大的问题，确保了井塔、井筒冻结、掘砌交叉平行施工的安全，能够保证安全高效建井，有较为显著的经济效益。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种立井井塔、井筒冻结、掘砌交叉平行施工系统及方法，优选，所述平行施工系统包括：冻结造孔系统，所述冻结造孔系统包括冻结系统和冻结孔造孔系统；所述冻结系统设置在井筒外围四周；所述冻结系统包括冻结管，多个所述冻结管邻近所述井筒周向设置；所述冻结孔造孔系统包括吊盘和钻塔，所述钻塔的下表面连接在所述吊盘的上表面，五台所述钻塔靠近所述吊盘的周向边缘均匀设置；井塔施工系统，所述井塔施工系统包括井塔桩基系统和井塔框架系统，所述井塔桩基系统位于所述冻结孔造孔系统外侧；所述井塔桩基系统包括回转钻机，所述回转钻机穿插设置在所述钻塔之间，所述回转钻机用于形成桩基孔，多个所述桩基孔形成桩基孔阵；所述井塔框架系统包括井塔框架，所述井塔框架设有第一层平台和第二层平台，所述井塔框架用于提供承载与支撑；井筒掘砌系统，所述井筒掘砌系统位于所述冻结系统上方；所述井筒掘砌系统包括凿井系统和井筒浇筑系统；所述井筒浇筑系统设置在所述井塔框架上。如上所述的一种立井井塔、井筒冻结、掘砌交叉平行施工系统及方法，优选，所述井塔框架系统还包括结构柱、绞车提升系统和临时排矸系统；四个所述结构柱跨设在在所述井筒上方，所述第一层平台和第二层平台连接在所述结构柱上，所述第二层平台位于所述第一层平台上方，所述第二层平台上铺设有厚木板，所述厚木板用于对第二层平台以下空间断面封闭；所述井塔框架四周还设有井塔防护栏，所述井塔防护栏设置在与第二层平台同一高度处的井塔外侧壁面上；所述绞车提升系统和所述临时排矸系统设在第一层平台上，所述临时排矸系统位于所述绞车提升系统的远离所述井塔框架一侧；所述绞车提升系统包括绞车天轮平台、绞车天轮梁和绞车提升天轮；所述绞车天轮梁设置在所述绞车天轮平台上，所述提绞车提升天轮设置在所述绞车天轮梁上；所述临时排矸系统包括排矸天轮平台、排矸天轮梁、排矸天轮和稳车装置，所述排矸天轮梁设置在所述排矸天轮平台上，所述排矸天轮设置在所述排矸天轮梁上；所述稳车装置设置在地面基础上；优选地，所述稳车装置为25t稳车装置；再优选地，所述井塔防护栏上还配套设有井塔防坠网。如上所述的一种立井井塔、井筒冻结、掘砌交叉平行施工系统及方法，优选，所述冻结系统还包括制冷设备、进液管、分流管、冻结沟槽、合流管和回液管；所述冻结管为空心状圆管，所述冻结管位于所述冻结孔内，所述冻结管自所述冻结孔的顶部沿所述冻结孔的深度方向延伸铺设至所述冻结孔底部；多个所述冻结孔形成冻结孔阵，多个所述冻结管形成冻结管幕，所述冻结管幕的内壁靠近所述吊盘的圆周外侧面；所述冻结管幕上端设有所述冻结沟槽，所述冻结沟槽呈圆环状，所述冻结沟槽外围沿所述冻结沟槽圆周方向设有支撑柱，多个所述支撑柱形成支撑体系用于对所述冻结沟槽外壁支护；所述冻结沟槽内设有分流管与合流管，所述分流管与所述合流管均呈空心圆环状，所述合流管位于所述分流管下方；所述分流管下表面沿周向均匀开设有分流通孔，每个所述冻结管的上端均通过多个所述分流通孔与所述分流管导通，所述冻结孔上端靠近上端面处设有合流管通孔，所述冻结孔通过所述合流管通孔与所述合流管连通；所述进液管的前端连接在所述制冷设备上，所述进液管的后端连接在所述分流管上；所述回液管的前端连接在所述合流管上，所述回液管的后端与所述制冷设备导通，用于将低温盐水回流至制冷设备；所述制冷设备、进液管、分流管、冻结管、冻结孔、合流管和回液管形成可供低温盐水循环的连续回路；优选地，所述制冷设备位于所述桩基孔阵外；再优选地，所述冻结沟槽的直径与所述冻结管幕的直径相同。如上所述的一种立井井塔、井筒冻结、掘砌交叉平行施工系统及方法，优选，所述井筒浇筑系统包括压风管悬吊天轮和双层吊盘；所述压风管悬吊天轮设置在所述第二层平台的中心的右侧，所述压风管悬吊天轮通过钢丝绳连接有压风管导向天轮，所述压风管导向天轮位于所述第二层平台的右端；所述压风管悬吊天轮关于所述第二层平台的中心线所在平面对称处设有排水管悬吊天轮，所述排水管悬吊天轮通过所述钢丝绳连接有排水管导向天轮，所述排水管导向天轮设置在所述第二层平台的左端；所述双层吊盘通过钢丝绳悬挂在井筒内，所述井筒内壁上设有吊盘通过溜槽，便于所述双层吊盘上下移动；所述井筒上端还设有封口盘，所述封口盘为带有通孔的薄饼圆盘。如上所述的一种立井井塔、井筒冻结、掘砌交叉平行施工系统及方法，优选，所述凿井统包括临时凿井系统、单侧溜矸系统和副溜钩矸系统；所述临时凿井系统包括定滑轮，所述定滑轮通过钢丝绳人字形悬挂在第一层平台下表面，所述单侧溜矸系统设置在第一层平台上，所述副溜钩矸系统设置在所述井塔框架外侧壁，所述副溜钩矸系统位于所述第一层平台距地面高度的一半处；优选地，所述定滑轮为20t定滑轮。如上所述的一种立井井塔、井筒冻结、掘砌交叉平行施工系统及方法，优选，所述冻结孔造孔系统包括泥浆沟槽和泥浆导管，所述泥浆沟槽的截面呈凹字形，所述泥浆沟槽的一端连接在所述吊盘的圆周外侧面，并紧贴所述吊盘的圆周外侧面周向延伸至首尾相连，形成环形结构；所述泥浆沟槽底部还设有泥浆通孔；多个所述泥浆导管的一端密闭连接在多个所述泥浆通孔内，多个所述泥浆导管的另一端延伸至多个所述冻结孔的上端。如上所述的一种立井井塔、井筒冻结、掘砌交叉平行施工系统及方法，优选，所述灌注系统包括泥浆池、灌注导管和钢筋笼；所述泥浆池为无顶空心长方体状，所述泥浆池下表面设有万向轮，用于为泥浆池的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种立井井塔、井筒冻结、掘砌交叉平行施工系统，其特征在于，所述平行施工系统包括：冻结造孔系统，所述冻结造孔系统包括冻结系统和冻结孔造孔系统；所述冻结系统设置在井筒外围四周；所述冻结系统包括冻结管，多个所述冻结管邻近所述井筒周向设置；所述冻结孔造孔系统包括吊盘和钻塔，所述钻塔的下表面连接在所述吊盘的上表面，五台所述钻塔靠近所述吊盘的周向边缘均匀设置；井塔施工系统，所述井塔施工系统包括井塔桩基系统和井塔框架系统，所述井塔桩基系统位于所述冻结孔造孔系统外侧；所述井塔桩基系统包括回转钻机，所述回转钻机穿插设置在所述钻塔之间，所述回转钻机用于形成桩基孔，多个所述桩基孔形成桩基孔阵；所述井塔框架系统包括井塔框架，所述井塔框架设有第一层平台和第二层平台，所述井塔框架用于提供承载与支撑；井筒掘砌系统，所述井筒掘砌系统位于所述冻结系统上方；所述井筒掘砌系统包括凿井系统和井筒浇筑系统；所述井筒浇筑系统设置在所述井塔框架上。

【技术特征摘要】
1.一种立井井塔、井筒冻结、掘砌交叉平行施工系统，其特征在于，所述平行施工系统包括：冻结造孔系统，所述冻结造孔系统包括冻结系统和冻结孔造孔系统；所述冻结系统设置在井筒外围四周；所述冻结系统包括冻结管，多个所述冻结管邻近所述井筒周向设置；所述冻结孔造孔系统包括吊盘和钻塔，所述钻塔的下表面连接在所述吊盘的上表面，五台所述钻塔靠近所述吊盘的周向边缘均匀设置；井塔施工系统，所述井塔施工系统包括井塔桩基系统和井塔框架系统，所述井塔桩基系统位于所述冻结孔造孔系统外侧；所述井塔桩基系统包括回转钻机，所述回转钻机穿插设置在所述钻塔之间，所述回转钻机用于形成桩基孔，多个所述桩基孔形成桩基孔阵；所述井塔框架系统包括井塔框架，所述井塔框架设有第一层平台和第二层平台，所述井塔框架用于提供承载与支撑；井筒掘砌系统，所述井筒掘砌系统位于所述冻结系统上方；所述井筒掘砌系统包括凿井系统和井筒浇筑系统；所述井筒浇筑系统设置在所述井塔框架上。2.如权利要求1所述的一种立井井塔、井筒冻结、掘砌交叉平行施工系统，其特征在于，所述井塔框架系统还包括结构柱、绞车提升系统和临时排矸系统；四个所述结构柱跨设在在所述井筒上方，所述第一层平台和第二层平台连接在所述结构柱上，所述第二层平台位于所述第一层平台上方，所述第二层平台上铺设有厚木板，所述厚木板用于对第二层平台以下空间断面封闭；所述井塔框架四周还设有井塔防护栏，所述井塔防护栏设置在与第二层平台同一高度处的井塔外侧壁面上；所述绞车提升系统和所述临时排矸系统设在第一层平台上，所述临时排矸系统位于所述绞车提升系统的远离所述井塔框架一侧；所述绞车提升系统包括绞车天轮平台、绞车天轮梁和绞车提升天轮；所述绞车天轮梁设置在所述绞车天轮平台上，所述提绞车提升天轮设置在所述绞车天轮梁上；所述临时排矸系统包括排矸天轮平台、排矸天轮梁、排矸天轮和稳车装置，所述排矸天轮梁设置在所述排矸天轮平台上，所述排矸天轮设置在所述排矸天轮梁上；所述稳车装置设置在地面基础上；优选地，所述稳车装置为25t稳车装置；再优选地，所述井塔防护栏上还配套设有井塔防坠网。3.如权利要求1所述的一种立井井塔、井筒冻结、掘砌交叉平行施工系统，其特征在于，所述冻结系统还包括制冷设备、进液管、分流管、冻结沟槽、合流管和回液管；所述冻结管为空心状圆管，所述冻结管位于所述冻结孔内，所述冻结管自所述冻结孔的顶部沿所述冻结孔的深度方向延伸铺设至所述冻结孔底部；多个所述冻结孔形成冻结孔阵，多个所述冻结管形成冻结管幕，所述冻结管幕的内壁靠近所述吊盘的圆周外侧面；所述冻结管幕上端设有所述冻结沟槽，所述冻结沟槽呈圆环状，所述冻结沟槽外围沿所述冻结沟槽圆周方向设有支撑柱，多个所述支撑柱形成支撑体系用于对所述冻结沟槽外壁支护；所述冻结沟槽内设有分流管与合流管，所述分流管与所述合流管均呈空心圆环状，所述合流管位于所述分流管下方；所述分流管下表面沿周向均匀开设有分流通孔，每个所述冻结管的上端均通过多个所述分流通孔与所述分流管导通，所述冻结孔上端靠近上端面处设有合流管通孔，所述冻结孔通过所述合流管通孔与所述合流管连通；所述进液管的前端连接在所述制冷设备上，所述进液管的后端连接在所述分流管上；所述回液管的前端连接在所述合流管上，所述回液管的后端与所述制冷设备导通，用于将低温盐水回流至制冷设备；所述制冷设备、进液管、分流管、冻结管、冻结孔、合流管和回液管形成可供低温盐水循环的连续回路；优选地，所述制冷设备位于所述桩基孔阵外；再优选地，所述冻结沟槽的直径与所述冻结管幕的直径相同。4.如权利要求1所述的一种立井井塔、井筒冻结、掘砌交叉平行施工系统，其特征在于，所述井筒浇筑系统包括压风管悬吊天轮和双层吊盘；所述压风管悬吊天轮设置在所述第二层平台的中心的右侧，所述压风管悬吊天轮通过钢丝绳连接有压风管导向天轮，所述压风管导向天轮位于所述第二层平台的右端；所述压风管悬吊天轮关于所述第二层平台的中心线所在平面对称处设有排水管悬吊天轮，所述排水管悬吊天轮通过所述钢丝绳连接有排水管导向天轮，所述排水管导向天轮设置在所述第二层平台的左端；所述双层吊盘通过钢丝绳悬挂在井筒内，所述井筒内壁上设有吊盘通过溜槽，便于所述双层吊盘上下移动；所述井筒上端还设有封口盘，所述封口盘为带有通孔的薄饼圆盘。5.如权利要求1所述的一种立井井塔、井筒冻结、掘砌交叉平行施工系统，其特征在于，所述凿井统包括临时凿井系统、单侧溜矸系统和副溜钩矸系统；所述临时凿井系统包括定滑轮，所述定滑轮通过钢丝绳人字形悬挂在第一层平台下表面，所述单侧溜矸系统设置在第一层...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷成祥，刘结高，李晓斌，朱先龙，蒋华云，钱立云，丁晶，黎明镜，刘小虎，何红卫，荣晓光，朱翔斌，蔡士云，王家宝，陈建，纪磊，王锋，刘安朝，郑东，李启龙，
申请(专利权)人：淮矿西部煤矿投资管理有限公司，内蒙古银宏能源开发有限公司，鄂尔多斯市华兴能源有限责任公司，鄂尔多斯市中北煤化工有限公司，安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15