本发明专利技术公开了一种适用于深部地层的可缩性井壁接头，包括，接头上组件，包括上法兰盘、与所述上法兰盘连接的上焊接结构；接头下组件，包括下法兰盘、与所述下法兰盘连接的下焊接结构；所述上法兰盘与所述下焊接结构之间设置有第一支撑板，所述下法兰盘与所述下焊接结构之间设置有第二支撑板；本发明专利技术通过在井壁竖向设置若干个可缩性接头，可以有效降低竖向作用在井壁上的竖向附加力，确保井壁结构的安全性，现场试验结果表明，在高竖向荷载作用下，可缩性井壁接头具有良好的竖向可缩性、很高的卸压能力、可靠的防水能力。该技术的实施，有效的防止井壁结构因为竖向力作用而发生的破坏，节省了井壁结构的后期维护费用，保证了煤矿开挖的安全进行。的安全进行。的安全进行。
【技术实现步骤摘要】
一种适用于深部地层的可缩性井壁接头及其施工方法
[0001]本专利技术涉及矿井建设领域，尤其是一种适用于深部地层的可缩性井壁接头。
技术介绍
[0002]自上世纪80年代以来，我国安徽两淮、江苏徐州、河南永夏、山东兖州和黑龙江东荣等矿区相继发生大量的立井井壁破裂事故(据统计，已达150多个)，轻者产生井壁混凝土开裂剥落、钢筋弯曲外露、立井井筒变形、涌水和卡罐等现象，重者造成井壁破裂、突水溃砂、淹井、工广地表沉降、地面建筑物开裂和矿井停产等重大安全事故，给煤矿带来巨大的经济损失，严重威胁着煤矿安全生产和职工人身安全。
[0003]现场观察表明，上述立井井壁破裂带均发生在表土层与风化基岩段的交界面附近，大多数在表土层底部含水层中，少数在风化基岩段中。根据立井井壁的破裂位置和形态，揭示了矿井生产运营期间的立井井壁破裂机理，即破裂井壁所穿过表土层的底部含水层直接覆盖在风化基岩段之上，缺乏隔水层，且与下伏煤系岩层有水力联系，随着矿井开采生产的疏排水，引起底部含水层水位下降，造成底部含水层固结压缩沉降，导致上覆地层随之沉降。由于地层疏水沉降产生作用于井筒之上的竖向附加力(负摩擦力)是造成立井井壁破裂的主要原因。
[0004]现有技术中，该井钻井井壁可缩接头结构形式为，采用弧形外圈支承侧向地压，内、外两立板圈承受竖向荷载，所采用的两种可缩接头结构形式如附图4～5所示；其存在以下不足：1)接头结构压缩后止水效果无法保证：接头压缩后容易漏水；2)对于深部地层适应性差：该接头结构承担的竖向承载力较小；3)施工便捷性差：对于各个钢板焊接质量的要求较高，因为需保证止水要求。
技术实现思路
[0005]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例，在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0006]鉴于上述和/或现有技术中所存在的问题，提出了本专利技术。
[0007]因此，本专利技术所要解决的技术问题是接头结构压缩后止水效果无法保证：接头压缩后容易漏水。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种适用于深部地层的可缩性井壁接头，包括，接头上组件，包括上法兰盘、与所述上法兰盘连接的上焊接结构；接头下组件，包括下法兰盘、与所述下法兰盘连接的下焊接结构；所述上法兰盘与所述下焊接结构之间设置有第一支撑板，所述下法兰盘与所述下焊接结构之间设置有第二支撑板。
[0009]作为本专利技术所述适用于深部地层的可缩性井壁接头的一种优选方案，其中：所述上焊接结构为环形，包括与所述上法兰盘下表面连接的第一环状立板、与所述第一环状立板连接的第一环状水平板、与所述第一环状水平板连接的第一环状斜面，所述第一环状斜
面另一端连接至所述上法兰盘下表面。
[0010]作为本专利技术所述适用于深部地层的可缩性井壁接头的一种优选方案，其中：所述下焊接结构为环形，包括与所述下法兰盘上表面连接的第二环状立板、与所述第二环状立板连接的第二环状水平板、与所述第二环状水平板连接的第二环状斜面，所述第二环状斜面另一端连接至所述下法兰盘上表面。
[0011]作为本专利技术所述适用于深部地层的可缩性井壁接头的一种优选方案，其中：所述上法兰盘、上焊接结构围成的空间横截面为直角梯形形状；所述下法兰盘、下焊接结构围成的空间横截面为直角梯形形状。
[0012]作为本专利技术所述适用于深部地层的可缩性井壁接头的一种优选方案，其中：所述第一环状立板位于所述上法兰盘的下方，所述第二环状立板位于所述下法兰盘的上方，所述第二环状斜面与所述第一环状斜面平行。
[0013]作为本专利技术所述适用于深部地层的可缩性井壁接头的一种优选方案，其中：所述第一环状斜面靠近所述第二环状斜面的侧面上连接有一圈密封环，所述密封环表面为弧形。
[0014]作为本专利技术所述适用于深部地层的可缩性井壁接头的一种优选方案，其中：所述上法兰盘下表面与第二环状水平板之间设置有弧形板，所述弧形板整体为环形，所述弧形板的横截面为圆弧形。
[0015]作为本专利技术所述适用于深部地层的可缩性井壁接头的一种优选方案，其中：所述第一环状立板设置有第一注浆孔，所述第二环状立板设置有第二注浆孔。
[0016]作为本专利技术所述适用于深部地层的可缩性井壁接头的一种优选方案，其中：所述第一支撑板上设置有第一注入孔，所述第二支撑板上设置有第二注入孔。
[0017]作为本专利技术所述适用于深部地层的可缩性井壁接头的一种优选方案，其中：所述下法兰盘与所述第一环状水平板之间设置有内层立板，所述内层立板设置有沥青孔；所述内层立板为环形且直径小于所述第二支撑板的直径。
[0018]作为本专利技术所述适用于深部地层的可缩性井壁接头的一种优选方案，其中：所述下法兰盘连接有环形钢垫板，所述环形钢垫板内侧边缘设置有振捣孔。
[0019]作为本专利技术所述适用于深部地层的可缩性井壁接头的一种优选方案，其中：所述上法兰盘上表面连接有第一防水钢圈，所述环形钢垫板下表面连接有第二防水钢圈。
[0020]作为本专利技术所述适用于深部地层的可缩性井壁接头的一种优选方案，其中：适用于深部地层的可缩性井壁接头施工方法包括以下操作步骤：
[0021]S1：施工前准备，将第二防水钢圈焊接在环形钢垫板上，在施工井壁时将第二防水钢圈插入井壁中；
[0022]S2：将下法兰盘与环形钢垫板焊接起来，焊点设置在井筒内侧，向下法兰盘注入混凝土并通过振捣孔对混凝土进行振捣，再将下焊接结构与下法兰盘焊接完成，内层立板和第二支撑板一端焊接在下法兰盘上；
[0023]S3：将第一支撑板一端焊在第二环状水平板，将上焊接结构、第一防水钢圈与上法兰盘焊接完成，把密封环焊接在第一环状斜面上，将第一支撑板、第二支撑板、内层立板的另一端与上部的接头上组件焊接完成；
[0024]S4：将弧形板一端焊接在上法兰盘上，另一端焊接第二环状水平板；
[0025]S5：各部结构组装完成，通过沥青孔两个贯通的第一注入孔、第二注入孔将热沥青注入，再通过两个混凝土注浆孔第一注浆孔、第二注浆孔将混凝土浆液注入到上焊接结构和下焊接结构中；
[0026]S6：向上法兰盘中注入混凝土并通过振捣孔振捣完成，在浇筑上部井壁，将第一防水钢圈插入井壁中。
[0027]本专利技术的有益效果：
[0028]1)本专利技术通过在井壁竖向设置若干个可缩性接头，可以有效降低竖向作用在井壁上的竖向附加力，确保井壁结构的安全性，现场试验结果表明，在高竖向荷载作用下，可缩性井壁接头具有良好的竖向可缩性、很高的卸压能力、可靠的防水能力。该技术的实施，有效的防止井壁结构因为竖向力作用而发生的破坏，节省了井壁结构的后期维护费用，保证了煤矿开挖的安全进行。
[0029]2)本专利技术在结构压缩后仍具有较高止水效果，通过对内部结构的优化设计和材料物理力学特性的应用，保证了可缩性结构在压缩变形后的止水效果。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用于深部地层的可缩性井壁接头，其特征在于：包括，接头上组件(100)，包括上法兰盘(101)、与所述上法兰盘(101)连接的上焊接结构(102)；接头下组件(200)，包括下法兰盘(201)、与所述下法兰盘(201)连接的下焊接结构(202)；所述上法兰盘(101)与所述下焊接结构(202)之间设置有第一支撑板(103)，所述下法兰盘(201)与所述下焊接结构(202)之间设置有第二支撑板(203)。2.根据权利要求1所述的适用于深部地层的可缩性井壁接头，其特征在于：所述上焊接结构(102)为环形，包括与所述上法兰盘(101)下表面连接的第一环状立板(102a)、与所述第一环状立板(102a)连接的第一环状水平板(102b)、与所述第一环状水平板(102b)连接的第一环状斜面(102c)，所述第一环状斜面(102c)另一端连接至所述上法兰盘(101)下表面。3.根据权利要求2所述的适用于深部地层的可缩性井壁接头，其特征在于：所述下焊接结构(202)为环形，包括与所述下法兰盘(201)上表面连接的第二环状立板(202a)、与所述第二环状立板(202a)连接的第二环状水平板(202b)、与所述第二环状水平板(202b)连接的第二环状斜面(202c)，所述第二环状斜面(202c)另一端连接至所述下法兰盘(201)上表面。4.根据权利要求3所述的适用于深部地层的可缩性井壁接头，其特征在于：所述上法兰盘(101)、上焊接结构(102)围成的空间横截面为直角梯形形状；所述下法兰盘(201)、下焊接结构(202)围成的空间横截面为直角梯形形状。5.根据权利要求3或4所述的适用于深部地层的可缩性井壁接头，其特征在于：所述第一环状立板(102a)位于所述上法兰盘(101)的下方，所述第二环状立板(202a)位于所述下法兰盘(201)的上方，所述第二环状斜面(202c)的垂直横截面与所述第一环状斜面(102c)的垂直横截面平行。6.根据权利要求5所述的适用于深部地层的可缩性井壁接头，其特征在于：所述第一环状斜面(102c)靠近所述第二环状斜面(202c)的侧面上连接有一圈密封环(300)，所述密封环(300)表面为弧形。7.根据权利要求6所述的适用于深部地层的可缩性井壁接头，其特征在于：所述上法兰盘(101)下表面与第二环状水平板(202b)之间设置有弧形板(400)，所述弧形板(400)整体为环形，所述弧形板(400)的横截面为圆弧形。8.根据权利要求2～4或6、7任一所述的适用于深部地层的可缩性井壁接头，其特征在于：所述第一环状立板(...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚直书，程桦，荣传新，蔡海兵，黄献文，王佳奇，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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