一种可预防管壁涌水的井结构制造技术

本实用新型专利技术公开一种可预防管壁涌水的井结构，包括井孔、井管和回填结构；井孔由下至上分为滤料回填段和止水回填段，止水回填段为多级变径孔；井管包括依次相连的沉淀管、滤管和实管，井管设置在井孔中，且沉淀管位于井孔底部；回填结构包括滤料和止水材料，滤料填充在井孔的滤料回填段与井管之间，止水材料填充在井孔的止水回填段与井管之间；井孔的止水回填段中，每间隔一段距离布置一止水部，止水部采用吸水膨胀材料制作。该井结构一方面改变了地下水的上涌途径，从而加长绕流路径，另一方面提高了止水材料回填的密实度，进而加强止水材料的回填效果，最终达到减小井壁涌水发生概率的目的。的目的。的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种可预防管壁涌水的井结构


[0001]本技术涉及地下水控制
，尤其涉及一种可预防管壁涌水的井结构。

技术介绍

[0002]常规成井工序如下：先钻进成孔，再下井管、回填，最后洗井并检验。钻进形成的井孔连通了孔深范围内所有地下水，为保证长效有序的抽（灌）地下水，因此需要有目的的下井管以及回填。成孔过程取出了地层原状土，以回填材料替代，水平向通过滤料实现了含水层与井之间连通，垂直向以井管开辟了目的含水层地下水与井口通道。
[0003]由于井周回填不密实，或止水层破坏，地下水通过井周回填空隙涌出，呈现出井壁涌水。此类情形在高水头承压水地下水降水工程中，屡见不鲜，而在地下水回灌工程中，为提高回灌效率通常采用加压回灌方式，由于加压过度，导致井壁涌水这一情况更是常见。但要做到有效密实止水是一项困难的工作，现阶段实践中多的是以黏土、黏土球等直接回填止水，或是辅助以注浆等措施，效果并不理想。黏土、黏土球回填容易架空，整体难自密实。注浆虽能填充土体空隙，但不可压缩，注浆土体与井管壁或自然地层之间不能有效贴合，在井外高水头压力而井内抽水能力不足时，或是加压回灌时，地下水绕过注浆体形成新的缝隙，造成管壁涌水，甚至引起工程风险。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于针对已有的技术现状，提供一种可预防管壁涌水的井结构，该井结构一方面改变了地下水的上涌途径，从而加长绕流路径，另一方面提高了止水材料回填的密实度，进而加强止水材料的回填效果。
[0005]为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0006]一种可预防管壁涌水的井结构，包括井孔、井管和回填结构；
[0007]所述井孔由下至上分为滤料回填段和止水回填段，止水回填段为多级变径孔，且其直径由下至上逐渐增大；
[0008]所述井管包括依次相连的沉淀管、滤管和实管，井管设置在井孔中，且沉淀管位于井孔底部；
[0009]所述回填结构包括滤料和止水材料，滤料填充在井孔的滤料回填段与井管之间，且滤料回填后的上侧面高于滤管上端，止水材料填充在井孔的止水回填段与井管之间。
[0010]所述井孔的止水回填段中，每间隔一段距离布置一止水部，止水部采用吸水膨胀材料制作。
[0011]进一步的，所述井管的止水回填段的每一变径处均布置一止水部，且沿井孔轴向，止水回填段的变径处位于止水部的上下两侧面之间。
[0012]进一步的，所述止水部为一个整体构件。
[0013]进一步的，所述止水部为圆环状，且其内径不大于实管相应处的直径、其外径不大于井孔相应处的直径、其上下两侧面分别与上下两侧的止水材料相抵。
[0014]进一步的，所述止水部采用柔性材料制作。
[0015]进一步的，所述止水部采用吸水膨胀橡胶制作。
[0016]进一步的，所述止水部的膨胀率大于2。
[0017]进一步的，所述止水部吸水膨胀至最大体积的时间大于12小时。
[0018]本技术的有益效果为：
[0019]相比于现有技术，其可预防管壁涌水的井结构一方面通过将井孔的止水回填段设计为多级变径成孔，以改变地下水的上涌途径，从而加长绕流路径，另一方面通过在止水材料回填过程中增设止水部，以提高止水材料回填的密实度，进而加强止水材料的回填效果，最终达到减小井壁涌水发生概率的目的。
[0020]在地下水降水工程中，不但可以避免因井壁涌水而导致的工程风险，还可以提高井结构的使用周期及使用效率，节省工作量及成本；而在地下水加压回灌工程中，该井结构可以突破原有加压上限，提高回灌效率。
附图说明
[0021]图1为本技术可预防管壁涌水的井结构的结构示意图（止水部处于初始状态）；
[0022]图2为本技术可预防管壁涌水的井结构的结构示意图（止水部处于最终状态）；
[0023]图3为本技术可预防管壁涌水的井结构中井孔的结构示意图。
[0024]标注说明：1、井孔，2、沉淀管，3、滤管，4、实管，5、滤料，6、止水材料，7、止水部。
具体实施方式
[0025]下面结合附图对本技术作进一步说明。
[0026]对于井结构，地下水降水工程或地下水加压回灌工程中，导致井壁冒水的主要原因为：
[0027]（1）井壁回填不密实，含水层至地面存在通道，该种情况下，水头超过地面即开始冒水；
[0028]（2）含水层顶部井壁水压力超过上覆土压力后出现突涌，止水层破坏；
[0029]（3）止水层底部因承压水头的增加发生剪切破坏，进而在垂直方向上逐渐发展裂缝，最终发展至地面，形成冒水。
[0030]上述原因（1）属于施工不达标，原因（2）、（3）均可采用本技术所提出的的井结构来避免（克服止水层底部的破坏）。
[0031]请参阅图1
‑
3所示，一种可预防管壁涌水的井结构，包括井孔1、井管和回填结构。
[0032]井孔1由下至上分为滤料回填段和止水回填段，止水回填段为多级变径孔，且其直径由下至上逐渐增大。井孔1的滤料回填段和止水回填段依据地层含水分布范围进行划分。
[0033]井管包括依次相连的沉淀管2、滤管3和实管4，井管设置在井孔1中，且沉淀管2位于井孔1底部。井管中，除滤管3和管口位置，无其他空隙。
[0034]回填结构包括滤料5和止水材料6，滤料5填充在井孔1的滤料回填段与井管之间，且滤料5回填后的上侧面高于滤管3上端，止水材料6填充在井孔1的止水回填段与井管之
间。将井孔1的止水回填段设计为多级变径成孔，可以改变地下水的上涌途径，从而加长绕流路径。
[0035]其中，回填结构的重度大于原始地层的重度。
[0036]井孔1的止水回填段中，每间隔一段距离布置一止水部7，止水部7采用吸水膨胀材料制作。止水部7吸水膨胀后，将对其上下两侧的止水材料6形成挤压作用，可以提高止水材料6回填的密实度，进而加强止水材料6的回填效果。
[0037]具体的，井孔1的止水回填段的每一变径处均布置一止水部7，且沿井孔1轴向，止水回填段的变径处位于止水部7的上下两侧面之间。按照上述设计，止水部7将以最小体积的材料用量，形成最大水平向扰流路径，以及最大的止水材料6挤压密实度，从而在水平方向上形成更大的保护范围，同时在垂直方向上的不同深度处形成叠加防护。
[0038]作为其中一种实施方式，止水部7为一个整体构件，利于回填作业。更进一步的，止水部7为圆环状，且其内径不大于实管4相应处的直径、其外径不大于井孔1相应处的直径、其上下两侧面分别与上下两侧的止水材料6相抵。
[0039]优选的，止水部7采用柔性材料制作，使止水部7可以更好的贴合井孔1、井管以及上下两侧的止水材料6。例如，止水部7采用吸水膨胀橡胶制作。
[0040]需要说明的是，止水部7的抗剪强度应远大于止水材料6。
[0041]上述技术方案中，为更好止水，止水部7选型如下：止水部7的膨胀率大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可预防管壁涌水的井结构，其特征在于：包括井孔、井管和回填结构；所述井孔由下至上分为滤料回填段和止水回填段，止水回填段为多级变径孔，且其直径由下至上逐渐增大；所述井管包括依次相连的沉淀管、滤管和实管，井管设置在井孔中，且沉淀管位于井孔底部；所述回填结构包括滤料和止水材料，滤料填充在井孔的滤料回填段与井管之间，且滤料回填后的上侧面高于滤管上端，止水材料填充在井孔的止水回填段与井管之间；所述井孔的止水回填段中，每间隔一段距离布置一止水部，止水部采用吸水膨胀材料制作。2.根据权利要求1所述的一种可预防管壁涌水的井结构，其特征在于：所述井孔的止水回填段的每一变径处均布置一止水部，且沿井孔轴向，止水回填段的变径处位于止水部的上下两侧面之间。3.根据权利要求2所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐杨青，张征，徐丹，
申请(专利权)人：中煤科工集团武汉设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：