一种井塔主体施工与井筒掘砌、冻结平行施工系统及方法技术方案

本发明专利技术提一种井塔主体施工与井筒掘砌、冻结平行施工系统及方法，平行施工系统包括冻结系统、井塔施工系统和井筒掘砌系统；冻结系统设置在井筒外围四周；冻结系统包括冻结管，冻结管邻近井筒周向设置，多个冻结管组成圆形冻结管幕；井塔施工系统位于井筒掘砌系统上方；井塔施工系统包括井塔框架，井塔框架设有第一层平台和第二层平台；井筒掘砌系统位于冻结系统上方；井筒掘砌系统包括井筒浇筑系统；井筒浇筑系统设置在井塔框架上；本发明专利技术采用井塔施工系统、井筒掘砌施工系统和冻结施工系统平行布置的方式，在井塔主体施工的同时可以对井筒掘砌施工和对冻结施工；缩短了施工工期，填补了高寒地区井塔、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】
一种井塔主体施工与井筒掘砌、冻结平行施工系统及方法
本专利技术属于矿山建设领域，具体涉及一种井塔主体施工与井筒掘砌、冻结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：一种井塔主体施工与井筒掘砌、冻结平行施工系统，平行施工系统包括，冻结系统、井塔施工系统和井筒掘砌系统；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，所述冻结管邻近所述井筒周向设置，多个所述冻结管组成圆形冻结管幕；所述井塔施工系统位于所述井筒掘砌系统上方；所述井塔施工系统包括井塔框架，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；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。如上所述的一种井塔主体施工与井筒掘砌、冻结平行施工系统，优选，所述井塔施工系统还包括结构柱，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；优选地，所述井塔防护栏上还配套设有井塔防坠网。如上所述的一种井塔主体施工与井筒掘砌、冻结平行施工系统，优选，所述井塔施工系统还包括绞车提升系统和临时排矸系统，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远离所述井塔框架的一侧；所述绞车提升系统包括绞车天轮平台，绞车天轮梁，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。如上所述的一种井塔主体施工与井筒掘砌、冻结平行施工系统，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与地面中间高度处；优选地，所述定滑轮为20t定滑轮。如上所述的一种井塔主体施工与井筒掘砌、冻结平行施工系统，优选，所述井筒浇筑系统包括压风管悬吊天轮，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的二层平台的最右端；所述压风管悬吊天轮相对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最左端。如上所述的一种井塔主体施工与井筒掘砌、冻结平行施工系统，优选，所述井筒浇筑系统还包括双层吊盘，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。如上所述的一种井塔主体施工与井筒掘砌、冻结平行施工系统，优选，冻结系统还包括冻结沟槽，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。如上所述的一种井塔主体施工与井筒掘砌、冻结平行施工系统，优选，所述井塔框架外侧壁上还设有安全防护棚，所述安全防护棚为空心圆环状，所述安全防护棚位于所述副溜钩矸系统与所述第一层平台之间，用于对下层工作空间提供安全屏障。一种井塔主体施工与井筒掘砌、冻结平行施工系统的施工方法，优选，所述方法包括以下步骤：步骤1，施工准备与工期预算：冻结造孔以及冻结沟槽及设备安装之后进行冻结施工，冻结施工预算工期为60天，在冻结沟槽安装的同时，对井筒掘砌做准备，安装掘砌设备；掘砌设备安装预算工期为31天，掘砌设备安装完成之后开始掘砌施工；步骤2，井塔与冻结工程平行施工：冻结造孔结束后，井塔基础开挖时，采用分层、分块开挖方法，减小不均匀侧向土应力，对冻结管周围留核心土防止机械破坏；冻结采用一次冻全深的冻结施工方案，井塔采用滑膜施工工艺；在井塔滑膜施工的同时，冻结站同时建设，并开始进行冻结；将冻结站设置在远离井口的地方，冻结施工所需的冻结盐水可用主冻结管敷设至井口，将更大的空间留给井塔和井筒的施工单位；井塔基础剪力墙在施工时，冻结工程需要不间断施工；主冻结管要穿越剪力墙，提前要预留好冻结管道的孔洞位置，并且需要对主冻结管支撑，加固；步骤3，井塔与凿井、冻结平行施工先期建设2层井塔框架结构，通过铺设钢梁及50mm厚木板全断面封闭，四周增设防护栏及防坠网，形成安全防护棚，确保下部施工安全；第2层以上井塔扎筋、支模、浇筑混凝土等工序正常施工；第一层平台同步施工提升绞车用天轮平台，天轮梁及提升天轮正常安装；两部绞车提升系统未形成前，利用第一层平台安装天轮、钢梁及地面两台25t稳车设置临时提升排矸系统，形成井筒掘砌体系；井筒掘砌工程必须有三个方向的施工空间，设计稳绞系统占据东西两个方向，南侧用于排掘砌矸石，北侧用于人员上下、材料打运；在掘砌爆破时，井塔上面施工人员停止作业。如上所述的井塔主体施工与井筒掘砌、冻结平行施工系统的施工方法，优选，所述步骤2中，在井塔滑膜施工过程中，除了井塔自身的高空作业安全防护外，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种井塔主体施工与井筒掘砌、冻结平行施工系统，其特征在于，平行施工系统包括：冻结系统、井塔施工系统和井筒掘砌系统；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，所述冻结管邻近所述井筒周向设置，多个所述冻结管组成圆形冻结管幕；所述井塔施工系统位于所述井筒掘砌系统上方；所述井塔施工系统包括井塔框架，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；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】
1.一种井塔主体施工与井筒掘砌、冻结平行施工系统，其特征在于，平行施工系统包括：冻结系统、井塔施工系统和井筒掘砌系统；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，所述冻结管邻近所述井筒周向设置，多个所述冻结管组成圆形冻结管幕；所述井塔施工系统位于所述井筒掘砌系统上方；所述井塔施工系统包括井塔框架，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；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所述的一种井塔主体施工与井筒掘砌、冻结平行施工系统，其特征在于，所述井塔施工系统还包括结构柱，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；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所述的一种井塔主体施工与井筒掘砌、冻结平行施工系统，其特征在于，所述井塔施工系统还包括绞车提升系统和临时排矸系统，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远离所述井塔框架的一侧；所述绞车提升系统包括绞车天轮平台，绞车天轮梁，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。4.如权利要求1所述的一种井塔主体施工与井筒掘砌、冻结平行施工系统，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与地面中间高度处；优选地，所述定滑轮为20t定滑轮。5.如权利要求1所述的一种井塔主体施工与井筒掘砌、冻结平行施工系统，其特征在于，所述井筒浇筑系统包括压风管悬吊天轮，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的二层平台的最右端；所述压风管悬吊天轮相对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最左端。6....

【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