井筒管道布置装置及布置方法

摘要

本发明提供一种井筒管道布置装置及布置方法，包括管道固定单元；管道固定单元包括固定盘和管道；在固定盘上设置有至少两个管道通孔；管道的一端为固定端，另一端为下放端，管道的固定端设置在管道通孔内，且通过固定元件与管道通孔固定连接，管道的管身沿着井筒内壁设置；在固定元件之间设置有补强结构。利用本发明能够解决目前在现有技术中，因充填钻孔数量多占用地表场地大、施工周期长、充填钻孔井下找孔较难、井下钻孔联络道通风不好以及偏斜较大的钻孔导致充填管磨损较大，服务寿命短等问题。

说明书

技术领域

本发明属于矿山工程技术领域，更为具体地，涉及一种井筒管道布置装置及布置方法。

背景技术

地下矿山充填管通常采用钻孔布置方式，由于钻孔在施工过程中存在偏斜，导致井下实际钻孔位置与设计位置往往偏差较大。深井矿山的充填钻孔深度深，为避免相邻充填钻孔贯通，需要根据钻孔的偏斜率来加大相邻钻孔的间距，井下常常需要掘进大量巷道来寻找钻孔，另外偏斜较大的钻孔导致充填管磨损较大，服务寿命短。采用充填法回采的大规模矿山，常常需要施工多个充填钻孔，地表需要占用较大的场地，直接影响着充填搅拌站的布置。

地下开采矿山传统的排水管多布置在副井或管缆井内，若为大水矿山，常常需要布置多条大直径的排水管，会占用大量的井筒空间，增加了井筒建设费用，影响了通风效果。排水管设置于载人运输的副井井筒中，也存在安全隐患，由于空间狭小，后期维护十分困难。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种井筒管道布置装置以及布置方法，以解决目前的在现有技术中，因充填钻孔数量多占用地表场地大、施工周期长、充填钻孔井下找孔较难、井下钻孔联络道通风不好以及偏斜较大的钻孔导致充填管磨损较大，服务寿命短等问题。

本发明提供一种井筒管道布置装置，包括管道固定单元；其中，所述管道固定单元包括固定盘和管道；在所述固定盘上设置有至少两个管道通孔；所述管道的一端为固定端，另一端为下放端，所述管道的固定端设置在所述管道通孔内，且通过固定元件与所述管道通孔固定连接，所述管道的管身沿着井筒的井内壁设置；在所述固定元件之间设置有补强结构。

此外，优选的方案是，所述管道固定单元的个数至少为两个；管道固定单元的管道的下放端与相邻接的下一个管道固定单元的管道的固定端连接。

此外，优选的方案是，管道固定单元的管道的下放端与相邻接的下一个管道固定单元的管道的固定端通过套管连接。

此外，优选的方案是，所述固定盘的形状与所述井筒的截面的形状均为圆形；且，所述固定盘的盘面直径小于所述井筒的截面的直径。

此外，优选的方案是，所述固定盘为法兰盘；和/或，所述固定元件为管箍。

此外，优选的方案是，所述管道均匀设置在所述井筒的内壁上；相邻的管道之间的距离均相等。

此外，优选的方案是，所述补强结构为补强钢板；在所述补强钢板上设置有横担放置槽；在所述横担放置槽内设置有横担。

此外，优选的方案是，在所述横担的两端设置有防溜坠结构。

本发明提供一种井筒管道布置方法，利用如上所述的井筒管道布置装置对井筒进行管道布置，包括如下步骤：

S1、将管道穿过固定盘的管道通孔，并通过固定元件与所述管道通孔固定连接，得到组装好的管道固定单元；

S2、根据井筒的高度，将确定好数量的井筒所需要的组装好的管道固定单元的管道按照四点限位法进行对正焊接，得到初步井筒管道布置装置；

S3、在所述初步井筒管道布置装置的最下端的固定盘上固定导向装置；其中，所述导向装置包括设置在所述固定盘的底部的锥体结构，所述锥体结构的底面的形状和面积与所述固定盘的底部形状和面积均相同，得到待用井筒管道布置装置；

S4、将井筒需要的待用井筒管道布置装置通过起吊装置从所述井筒的筒口下放至井筒的内部，至所述管道达到井筒的预设高度，得到初步管道布置井筒；

S5、将混凝土浆液从所述初步管道布置井筒的上端口灌入，通过在所述井筒的联络道顶部预先开设的环空封堵盘封堵所述初步管道布置井筒的下端口，防止井筒内部的混凝土浆液外流，得到回填浇筑后的管道布置井筒；

S6、对所述回填浇筑后的管道布置井筒进行养护，待所述井筒内部的混凝土浆液达到预设强度后，完成对井筒的管道布置。

此外，优选的方案是，在将井筒需要的待用井筒管道布置装置通过起吊装置从所述井筒的筒口下放至井筒内部，至所述管道达到井筒的预设高度，得到初步管道布置井筒之前还包括：

采用钻机进行井筒施工，得到井筒；

将测试球体通过细钢丝绳悬吊放入所述井筒内部，对所述井筒的直径进行测试。

从上面的技术方案可知，本发明提供的井筒管道布置装置及布置方法，通过固定盘，在固定盘上设置有至少两个管道通孔，管道的固定端设置在管道通孔内，并通过固定元件与管道通孔固定，在下管前，先按照井筒高度，将管道固定单元安装好，然后下入井筒内部，能够快速形成或安装多条管道，有效地节省场地空间和施工时间，便于生产管理和维护；避免因偏斜较大的钻孔导致充填管磨损，延长管道寿命；本发明能够有效解决现有技术中，因充填钻孔数量多占用地表场地大、施工周期长、充填钻孔井下找孔较难、井下钻孔联络道通风不好以及偏斜较大的钻孔导致充填管磨损较大，服务寿命短等问题。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的井筒管道布置装置的结构示意图；

图2为图1的I-I方向的断面示意图；

图3为根据本发明实施例的横担剖面示意图；

图4为根据本发明实施例的横担的另一方向的剖面示意图；

图5为根据本发明实施例的井筒管道布置方法的流程示意图。

在附图中，1-固定盘，11-管道通孔，2-管道，3-固定元件，4-井筒，5-补强结构，51-横担放置槽，6-横担，61-防溜坠结构。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。

针对前述提出的目前在现有技术中，因充填钻孔数量多占用地表场地大、施工周期长、充填钻孔井下找孔较难、井下钻孔联络道通风不好以及偏斜较大的钻孔导致充填管磨损较大，服务寿命短等问题，提出了一种井筒管道布置装置及布置方法。

以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

为了说明本发明提供的井筒管道布置装置，图1示出了本发明实施例的井筒管道布置装置的结构；图2示出了图1的I-I方向的断面；图3示出了本发明实施例的横担剖面；图4示出了本发明实施例的横担的另一剖面。

如图1至图4共同所示，本发明提供的井筒管道布置装置，包括管道固定单元；其中，管道固定单元包括固定盘1和管道2；在固定盘1上设置有至少两个管道通孔11；管道2的一端为固定端，另一端为下放端，管道2的固定端设置在管道通孔11内，且通过固定元件3与管道通孔11固定连接，管道2的管身沿着井筒4的井内壁设置；在固定元件3之间设置有补强结构5。

其中，管道2为充填管或排水管。当然也可为其它需要布置在井筒内部的管道，在此不作特别限定。

如图1所示，以充填管为例，根据充填系统和中段充填管的分配情况，设8根φ168mm充填管，其中3根充填管用于正常充填工作，另外5根充填管作备用，备用充填管可用于改善充填联络道的通风，选择井筒4的净直径φ1200mm，8根充填管分布在井筒4内，为便于下放管路，在下管前需先加工固定盘1，该固定盘1采用20㎜厚钢板制作，在盘上分列布置8个φ195㎜孔，将固定元件3设置在固定盘1的管道通孔11内，固定盘1的两端各外露65㎜，固定元件3与固定盘的盘面接触的两侧周圈采用人工电弧焊焊接补强加固，在盘面上每两个对应的固定元件3通过补强结构连接，连接的部位通过焊接补强加固；如图1，有4对位置相对的固定元件3，所以采用4个补强结构将位置相对的两个固定元件3连接，使固定盘1与固定元件3、补强结构5形成一个整体的群管盘。

通过固定盘1，在固定盘1上设置有至少两个管道通孔11，管道2的固定端设置在管道通孔11内，并通过固定元件3与管道通孔11固定，在下管前，先按照井筒高度，将管道固定单元安装好，然后下入井筒4内部，能够快速形成或安装多条管道，有效地节省场地空间和施工时间，便于生产管理和维护；避免因偏斜较大的钻孔导致充填管磨损，延长管道寿命；本发明能够有效解决现有技术中，因充填钻孔数量多占用地表场地大、施工周期长、充填钻孔井下找孔较难、井下钻孔联络道通风不好以及偏斜较大的钻孔导致充填管磨损较大，服务寿命短等问题。

作为本发明的优选方案，管道固定单元的个数至少为两个；管道固定单元的管道2的下放端与相邻接的下一个管道固定单元的管道2的固定端连接。根据井筒的高度确定该层井筒需要使用的管道固定单元的数量，为了保证管道下入井筒时顺直，所以至少采用两个管道固定单元，当然，管道固定单元的个数可根据实际需要进行确定，在此不作特别限定。

作为本发明的优选方案，管道固定单元的管道2的下放端与相邻接的下一个管道固定单元的管道2的固定端通过套管连接。通过套管连接两个相邻的管道固定单元的管道，能够使管道之间的连接更加方便。

作为本发明的优选方案，固定盘1的形状与井筒4的截面的形状均为圆形；且，固定盘1的盘面直径小于井筒4的截面的直径。采矿使用的井筒的截面通常为圆形，当然也可为其它形状，固定盘1的形状与井筒4的截面的形状相同，便于管道2在井筒4内的布置。

作为本发明的优选方案，固定盘1为法兰盘；和/或，固定元件3为管箍。法兰盘易得，而且强度高，管箍为常用的管道固定元件，在使用过程中，将管箍横穿法兰盘，对位于管道通孔11内的管道进行固定。

作为本发明的优选方案，管道2均匀设置在井筒4的井内壁上；相邻的管道之间的距离均相等。各管道2在井筒4内沿着井壁均匀布置，相邻管道2之间的净空隙优选不小于150mm，以方便管道之间的焊接。

作为本发明的优选方案，补强结构5为补强钢板；在补强钢板上设置有横担放置槽51；在横担放置槽51内设置有横担6。通过设置横担放置槽51以及横担6，用于起吊整个装置。

作为本发明的优选方案，在横担6的两端设置有防溜坠结构61。通过防溜坠结构61能够防止在装置起吊过程中，装置脱落。

图5示出了根据本发明实施例的井筒管道布置方法的流程。

如图5所示，本发明提供的井筒管道布置方法，利用如上所述的井筒管道布置装置对井筒进行管道布置，包括如下步骤：

S1、将管道2穿过固定盘1的管道通孔11，并通过固定元件3与管道通孔11固定连接，得到组装好的管道固定单元；

S2、根据井筒的高度，将确定好数量的井筒所需要的组装好的管道固定单元的管道按照四点限位法进行对正焊接，得到初步井筒管道布置装置；

S3、在初步井筒管道布置装置的最下端的固定盘上固定导向装置；其中，导向装置包括设置在固定盘1的底部的锥体结构，锥体结构的底面的形状和面积与固定盘1的底部形状和面积均相同，得到待用井筒管道布置装置；

S4、将井筒需要的待用井筒管道布置装置通过起吊装置从井筒的筒口下放至井筒的内部，至管道达到井筒4的预设高度，得到初步管道布置井筒；

S5、将混凝土浆液从初步管道布置井筒的上端口灌入，通过在井筒的联络道顶部预先开设的环空封堵盘封堵初步管道布置井筒的下端口，防止井筒内部的混凝土浆液外流，得到回填浇筑后的管道布置井筒；

S6、对回填浇筑后的管道布置井筒进行养护，待井筒内部的混凝土浆液达到预设强度后，完成对井筒的管道布置。

其中，在步骤S2中，管道的坡口对焊时，由于管道的坡口椭圆度存在差异，难以对齐，所以采用四点限位法进行对正焊接，组装好的管道固定单元的管道之间采用套管连接，套管与管道之间采用连续焊接，焊缝高度与管道壁厚相同。焊接完成后再用等厚方弧板对横向焊缝进行同心圆弧补强，补强方弧板优选为宽100㎜，厚10mm，补强板与管道的管口对接焊缝需保持垂直。施焊前需要对管道焊接位置做除锈处理。

在步骤S3中，反井钻机施工的井筒存在一定的偏斜度，可以在最下端的固定盘的下端头安装导向装置，以便顺利下装置。导向装置优选用厚度8㎜钢板制作一锥体个圆锥体焊接到下端固定盘上，锥底直径与固定盘相同。

在步骤S4中，采用横担担起起吊装置，起吊高度不小于每节管道的长度L。起吊装置最大额定总起重量不小于所有管道及固定盘的总重量。

在将装置下入井筒前，在井筒的井口安装井字梁，井字梁优选采用40C工字钢制作，在装置下放过程中，通过吊车缓慢下放挂在横担上的待用井筒管道布置装置，直至横担的两端平稳落于井字梁横担落槽上，待用井筒管道布置装置及横担重量通过井字梁均匀的传递到井口混凝土基础上。

在步骤S5中，其中，混凝土浆液优选为强度等级不低于C40的高强度水泥浆；浇筑段高优选为5m，等待水泥浆凝固，完成下端口环空封堵。

在步骤S6中，待井筒内部的混凝土浆液达到预设强度后，管道可以投入使用，多余的管道用作联络道的通风孔，也可用于其它用途。

作为本发明的优选方案，在将井筒需要的待用井筒管道布置装置通过起吊装置从井筒的筒口下放至井筒的内部，至管道达到井筒的预设高度，得到初步管道布置井筒之前还包括：

采用钻机进行井筒施工，得到井筒；

将测试球体通过细钢丝绳悬吊放入井筒内部，对井筒的直径进行测试。

具体的，在采用井筒钻机进行井筒施工，得到井筒的过程中，

采用高精度的井筒钻机(反井钻机)进行井筒施工，包括：

在浇筑井筒钻机基础之前，在井筒的井底施工钻孔联络道至井筒的中心位置；

在井筒的中心位置向下钻进导向孔；其中，导向孔与钻孔联络道贯通；

沿导向孔由下向上扩孔至井筒预先设计的断面；

钻进导向孔产生的岩屑由循环液带出地面，扩孔产生的岩屑靠自重落入钻孔联络道内，通过装载机或其它装载设备运出。

将测试球体通过细钢丝绳悬吊放入井筒内部，对井筒直径进行测试，具体为：

井筒将直径为30mm±5mm的硬塑管编成直径φ1m±0.05m的球体，通过细钢丝绳悬吊入井筒内进行孔径测试。

通过上述具体实施方式可看出，本发明提供的井筒管道布置装置及布置方法，通过固定盘，在固定盘上设置有至少两个管道通孔，管道的固定端设置在管道通孔内，并通过固定元件与管道通孔固定，在下管前，先按照井筒高度，将管道固定单元安装好，然后下入井筒内部，能够快速形成或安装多条管道，有效地节省场地空间和施工时间，便于生产管理和维护；避免因钻孔偏斜较大导致充填管磨损，延长管道寿命；本发明能够有效解决现有技术中，因充填钻孔数量多占用地表场地大、施工周期长、充填钻孔井下找孔较难、井下钻孔联络道通风不良以及钻孔偏斜较大导致充填管磨损较大，服务寿命短等问题。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的井筒管道布置装置及布置方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的井筒管道布置装置及布置方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。