专利名称：立井井壁环周支承式凿井设备及其施工方法
技术领域：
本发明涉及凿井技术，特别是一种立井井壁环周支承式凿井设备及其施工方法。
现有技术采用钻眼爆破技术开凿立井井筒时，井内施工设备如吊盘、整体模板、风筒、压风管、供水管、混凝土输送管、吊泵、安全梯等，均需钢丝绳经凿井井架和凿开绞车悬吊着，并随井筒掘进不断下移和接长。这种悬吊凿井设备方式，装备多、庞大，布置复杂，施工费用高，例如使用0.6m3抓斗的中心回转式抓岩机抓岩时，固定抓岩机的吊盘就需2台25吨凿井绞车，52mm钢丝悬吊，且配备新Ⅳ型凿井井架，井架自重83吨，可承担331吨悬吊载荷，使井口周围形成十几台乃至二十多台绞车布置，井架天轮平台也相当复杂，吊盘和整体模板均为独立悬吊系统，若平行作业施工还有模板托盘的第三套悬吊系统，井内20条以上的钢丝悬吊着，工作稳定性差，平行作业需三层或四层空间结构吊盘，它们均需设置独立的固定装置，准备工期较长，且很难杜绝断绳重大恶性事故发生。
采用井壁支承和井壁固定凿井设备作业是凿井工艺的发展方向，目前仅混合作业能对压风管、供水管和风筒采取井壁固定吊挂，单行和平行作业则不能把任何施工管道固定于井壁上。
前苏联的迈步式凿井综合设备对吊盘采用井壁支承方式，其液压迈步工作盘分三层，上、下盘由立柱联结成整体刚性结构，中间盘为活动盘，二者通过垂直液压缸伸缩依次完成迈步动作，工作盘靠横向插入井壁予留梁窝内的插销支承，而整体钢模板靠设在中间盘上的小绞车移动，为混合作业方式，液压迈步工作盘当高达8米的空间结构，装备费用昂贵，迈步过程较复杂，对非深井施工不经济。德国采取井壁予留环形槽支承整体模板，模板通过其顶端带锚固卡块的多根吊杆挂在予留环形槽内支承着，没有临时支护，为单行作业方式，其吊盘和模板仍为两个独立系统，浇注混凝土工作在40吨重的四层结构吊盘上进行，施工不方便，且井壁上每隔一定距离留有不砌筑的环形槽，防水性能差。
本发明的目的在于提供一种立井井壁环周支承式凿井设备及采用该设备的施工方法，它通过环周支承于混凝土井壁上的环周支承式吊盘、吊挂在吊盘下面的门扇式模板，配合管路安装吊架和井壁固定的施工管路，施行不需临时支护的短段掘进和砌壁同时作业的立井井筒施工，以取消传统施工的过半数量的凿井悬吊设施，大幅度地减轻凿井井架负荷，简化凿井工艺，提高凿井速度，实现安全可靠、稳定、高速度、经济的立井井筒施工。
立井井壁环周支承式凿井设备，包括凿井井架、凿井绞车、稳绳、吊盘、门扇式模板、管路安装吊架、砌壁活动工作台等部分，其特征在于a、吊盘为环周支承式吊盘，其包括单层钢结构盘架和通过环形圈梁(1)设置在盘架外缘的井壁环周支承装置，吊盘上面仅有稳绳(16)与其连接，工作状态时，吊盘的井壁环周支承装置向四周扩张支承在整体混凝土井壁的倒锥形环形槽(14)部位，二者之间形成一定高度的井壁环周支承带，用于承担掘进工作载荷与砌壁工作载荷;
b、所述的门扇式模板包括由顶面设置有环行轨道(50)的顶圈梁(17)，底圈梁(19)，联结顶、底圈梁(17、19)的若干根立柱(18)，安装于立柱(18)上的几道水平筋板(22)，其上的挤压块(24)，及处于相邻筋板(22)间的若干个双斜面楔块构成的笼形骨架，通过水平筋板(22)安装在笼形骨架外周的若干扇模板门扇(20)，模板门扇(20)的外周形成一圈凸出的倒锥形环形结构(21)，门扇式模板由若干根钢索始终吊挂于吊盘环形圈梁(1)之下;
c、管路安装吊架包括吊架框架(43)、固定于框架(43)顶部的两根横梁(46)、垂直于两根横梁(46)的四根吊装梁(45)，置于每根吊梁(45)下的手拉葫芦(47)、设置于框架(43)上下部位两测的四个可翻转工作平台(44)、及设置在框架(43)上下两测的导向板(49)和沿井壁的滑板(48)，整个吊架由凿井绞车经钢丝绳吊于井壁一测，管路安装吊架用作接长固定吊挂在井壁的施工管道;
d、砌壁活动工作台包括砌壁框架(51)、置于框架(51)内的两工作平台(52)及装于框架上端的滚轮(53)，工作台置于门扇式模板内，通过其上的滚轮(53)绕上述顶圈梁(17)顶面的环形轨道(50)环周运行，用于浇注混凝土作业。
采用上述设备的立井井筒施工方法，其特征在于施工过程如下
Ⅰ、降落吊盘进行下一工位作业准备当掘进到门扇式模板下的空帮距大于其高度时，打开所有的模板门扇(20)和固定千斤顶(30)，收拢吊盘的井壁环周支承装置，由绞车通过稳绳(16)将吊盘和门扇式模板降落到下一工位，使井壁环周支承装置逐渐扩张，牢固支承于该工位的井壁倒锥形环形槽(14)处，使吊盘中心对准井筒中心线，调节若干千斤顶(30)将门扇式模板定中、定位，然后关闭所有的模板门扇(20)，打紧全部双斜面楔块(23);
Ⅱ、短段掘进和砌筑井筒同时作业根据施工要求通过管路安装吊架(45)接长压风管(33)、供水管(34)、风筒(35)、混凝土输送管(36);
在门扇式模板下面进行掘进出矸作业;
同时，采用砌壁活动工作台，配合混凝土输送管路沿门扇式模板周围进行多浇灌口浇注混凝土作业;
当该工位的井筒砌筑毕，新掘进的井帮达到要求高度时，再次降落吊盘进入下一工位作业准备，如上所述反复进行，直至完成整个立井井筒施工。
本发明的
如下图1是其凿井设备及其施工布置图;
图2是其环周支承式吊盘俯视示意图;
图3是其环周支承式吊盘正视示意图;
图4是其吊盘的井壁环周支承装置A-A剖视图;
图5是其门扇式模板结构正视图;
图6是其门扇式模板结构俯视图;
图7是其砌壁活工作台结构及工作位置示意图;
图8是表示双斜面楔块安装位置的图6B放大图;
图9是图5的A放大图。
上述附图所示的本凿井设备的各部分为(1)环形圈梁、(2)支撑顶、(3)锁紧楔、(4)弧形支承板、(5)导向槽、(6)斜面挡板、(7)拔楔环形梁、(8)拔楔螺栓、(9)中心定位杆、(10)收拢钢丝绳、(11)液压千斤顶、(12)橡胶层、(13)带水平摩擦筋压板、(14)井壁倒锥形环形槽、(15)斜面滑道、(16)稳绳、(17)顶圈梁、(18)立柱、(19)底圈梁、(20)门扇、(21)倒锥形环形结构、(22)水平筋板、(23)双斜面楔块、(24)挤压块、(25)观察窗口、(26)扇形上活板、(27)扇形下活板、(28)斜面凸起部分、(29)接茬小模板、(30)螺旋千斤顶、(31)悬吊点、(32)支承点、(33)压风管、(34)供水管、(35)风筒、(36)混凝土输送管、(37)分风、(38)分水器、(39)混凝缓冲器、(40)接受漏斗、(41)螺旋输送管、(42)竹节溜灰管、(43)吊架框架、(44)可翻旋工作平台、(45)吊装梁、(46)固定吊装梁横梁、(47)手拉葫芦、(48)滑板、(49)导向板、(50)环形轨道、(51)砌壁框架、(52)工作平台、(53)滚轮、(54)喇叭口，(55)梁格结构、(56)扇形防护板。
如图1所示，环周支承于混凝土井壁倒锥形环形槽(14)部位的环周支承式吊盘直接悬吊着门扇式模板，压风管(33)、供水管(34)、风筒(35)、混凝土输送管(36)等施工管路固定吊挂于吊盘上方井壁上，用于按长上述施工管路的管路安装吊架由稳绳经钢丝绳吊挂于井壁一侧，混凝土螺旋输送管(41)吊挂于吊盘之下，其上端口与吊盘上的接受漏斗(40)联接，而后分左右两路斜向下伸向井壁，其下端口与竹节溜灰管(42)联接;在门扇式模板底部距掘进工作最大帮距不超过6米时，进行掘进出矸作业，同时，通过置于门扇式模板内的工作台和上述混凝土输送管路沿门扇式模板周围进行多浇灌口浇注混凝土作业，以形成要求的带有倒锥形环形槽(14)的混凝土井壁。
图2-图4示画出了环周支承式吊盘结构，它包括由主梁、次梁、环形圈梁等构成的钢结构盘架，和盘架外缘的井壁环周支承装置，主梁、次梁的节点板就是环形圈梁(1)箱形结构上、下水平钢板的局部延长部分。其井壁环周支承装置包括支承机构、收拢扩张机构和扇形防护板等。
支承机构构成如下在箱式结构的环形圈梁(1)内部360度范围均匀设置有若干组同方位径向布局的导向槽(5)和斜面挡板(6)，每一个导向槽(5)中装有可径向伸缩的支撑顶(2)，环形圈梁(1)外围设置有数量为导向槽(5)一半的弧形支承板(4)，弧形支承板(4)内侧设置有两个向下朝井筒中心线倾斜的斜面滑道(15)，工作状态时，上述所有的支撑顶(2)呈辐射状伸开，紧紧顶在处于井壁倒锥形环形槽(14)部位的相应弧形支承板(4)的斜面滑道(15)上，而每一个支撑顶(2)的另一端和相应的斜面挡板(6)之间插入锁紧楔(3)定位;
收拢扩张机构构成如下在置于环形圈梁(1)上方的拔楔环形梁(7)上均匀安装在若干个与锁紧楔(3)联结的拔楔螺栓(8)，在每一个拔楔螺栓(8)斜外侧还均匀固定着中心定位杆(9)，在每一个中心定位杆(9)旁边还固定有收拢钢丝绳(10)，收拢钢丝(10)另一端与其相应的弧形支承板(4)内侧连接，中心定位杆(9)、收拢钢丝绳(10)均与支撑顶(2)一一对应，液压千斤顶(11)上端联结拔楔环形梁(7)，其下端联结环形圈梁(1)，扩张(或收拢)动作时，液压千斤顶(11)使拔楔环形梁(7)下降(或上升)，使收拢钢丝绳(10)放松(或扩张)，所有的中心定位杆(9)同时垂直插入弧形支承板(4)与环形圈梁(1)之间(或从二者之间拔出)，所有的锁紧楔(3)也同时插入支撑顶(2)与斜面挡板(6)之间(或从二者之间拔出)，迫使全部弧形支承板(4)相对于井筒中心线同时扩张(或收拢);
扇形防护板(56)装于环形圈梁(1)上，弧形支承板(4)扩张或收拢时，扇形防护板(56)始终覆盖着环形圈梁(1)与弧形支承板(4)之间的环形间隙。
如图4a、4b所示，支承机构的支撑顶(2)的几何形状为一块梯形厚钢板。所述弧形支承板(4)外缘面覆盖有橡胶层(12)，橡胶层(12)外面设置有带水平密集摩擦筋的压板(13)，用沉头螺钉将二者与弧形支承板(4)紧固，这种结构可以增加支承板(4)与井壁面的摩擦系数。
上述的锁紧楔(3)是一个具有机械自锁作用斜度的可复盖两块斜面挡板(6)的倾斜单边楔(3)，锁紧楔(3)和支撑顶(2)为垂直面接触，锁紧楔(3)与两斜面挡板(6)为倾斜面接触，相互之间的摩擦系数和接触斜度构成的机械自锁作用足以保证可靠的井壁环周支承作用，同时还要有利于将锁紧楔(3)拔出。
图4中环形圈梁(1)内的导向槽(5)与水平面的夹角等于支撑顶(2)对弧形支承板(4)作用的全反力方向与水平面的夹角。由于支撑顶(2)顶着弧形支承板(4)的斜面滑道(15)，因此形成向着井筒中心等斜度的均布支承，也就是支撑顶(2)与弧形支承板(4)构成两倍于其斜面滑道(15)斜度的等锥度均布倒锥形支承。由于弧形支承板(4)与混凝土井壁面的摩擦系数远大于弧形支承板(4)与支撑顶(2)的摩擦系数，当给弧形支承板(4)一定初压力之后，再稍放松稳绳(16)就在载荷作用下支撑顶(2)必定沿弧形支承板(4)斜面滑道(15)下滑，愈滑愈紧，直到稳定为止，使大于井筒净直径的弧形支承板(4)外直径产生向井壁四周扩张的趋势，因此井壁环周支承可达到万无一失状态。
图5、图6、图8、图9所示的门扇式模板具体结构如上文所述，以下进一步描述。
所述顶圈梁(17)为环形箱式截面构件，其顶面设置有环形轨道(50)，其外形最大直径小于井筒净直径。
所述门扇式模板外围的门扇(20)通过其内侧的水平筋板(22)与笼形骨架立柱(18)铰链联结，箱形截面的水平筋板(22)是门扇(20)的径向受力构件。如图6、8所示，相邻门扇(20)的水平筋板(22)结合处均设置有径向、环向两个方向倾斜的斜面缺口，双斜面楔块(23)插入该斜面缺口中。如图9所示，笼形骨架的挤压块(24)焊接于立柱(18)两侧水平筋板(22)上、下面上，关闭门扇(20)使水平筋板(22)直接挤压在立柱(18)侧面上，此时水平筋板(22)与立柱(18)的联结铰链不再受力。打紧双斜面楔块(23)，形成由水平筋板(22)、双斜面楔块(23)、挤压块(24)和立柱(18)共同构成的具有若干环形箍的刚性笼形骨架，此笼形骨架在任何状态下不会发生失稳变形。
如图5、8所示，关闭模板门扇后，门扇式模板外周有若干扇模板门扇(20)围成的凸出的倒锥形环形结构(21)，其径向最大深度小于50mm，从其最深度往下以相同斜度向门扇(20)下部圆柱段收缩，以便浇注混凝土井壁时成型井壁倒锥形环形槽(14)。
在图5中，门扇式模板的底圈梁(19)是截面呈三角形的环形梁，其外形最大直径小于井筒掘进直径0.2米，其斜面上交替放着若干块扇形的上活板(26)和下活板(27)，活板借助自重封闭着底圈梁(19)与井帮之间的环形间隙，用以承托浇注的混凝土，在井壁的接茬面部分形成凹凸交替的接茬面，这样可以提高井壁接茬质量。
模板门扇(20)与立井井筒罐道梁层间距高度一致，通常为4米或4.168米，没为井筒永久装备的井筒一律采用一次筑壁高度为4米的模板，以加快掘进速度，同时利于以后的井筒永久性装备安装，使井壁侧锥形环形槽(14)避开罐道梁安装位置。
上述环周支承式吊盘和门扇式模板构成一个联合装置，互相依赖，门扇式模板靠环周支承式吊盘悬吊，吊盘的环周支承装置支承于通过门扇式模板成型的井壁倒锥形环形槽(14)。整体下移靠稳绳(16)，工作状态靠井壁环周支承装置支承，同时吊盘还张紧着稳绳(16)，以满足吊桶提升平稳运行。井壁环周支承装置的全部弧形支承板(4)与门扇式模板全部门扇(20)上下分别一一对应着，每两块弧形支承板(4)间隙中心线投影与门扇(20)关闭时交接缝中心线重合。悬吊门扇式模板绳索中心线投影点落在立柱(18)的径向中心面上，而且每根立柱(18)都被直接悬吊着。对井壁环周支承装置环形圈梁(1)，门扇式模板立柱(18)悬吊点(31)和收拢扩张机构液压千斤顶(11)支承点(32)形成间隔均匀分布，而且这些悬吊点(31)和支承点(32)恰好在每两块弧形支承板(4)间隙中心线方向上。这些都为的是使凿井联合装置从纵向、环向和径向都能受力均衡。
图7所示的砌壁活动工作台的框架(51)是钢结构件，其朝门扇模板一面和下面开放其余面封闭，其高度与模板高度大致相等，其顶背部均有安全防护结构，以防物件坠入其内及抓岩机和吊桶碰撞。
管路安装吊架的框架(43)是截面为矩形的钢结构框架，其高度为9米左右。压风管(33)、供水管(34)、混凝土输送管(36)和风筒(35)均固定吊挂在吊盘上方不低于2.5米的井壁上。
压风管(33)，供水管(34)和混凝土输送管(36)每一节长度均为吊盘下移距离的2倍，一般为8米左右，每下移两次吊盘接长一次上述管路。风筒(35)除吊挂在吊盘上方井壁上，其下端甩入吊盘的风筒孔口内。
联接压风管(35)和吊盘上分风器(37)胶质软管长度，联接供水管(34)和吊盘上分水器(38)胶质软管长度，均要求降落一次吊盘不拆开其接头。
由地面输送至模板的混凝土流程是经混凝土输送管(36)-混凝土输送管(36)末端的混凝土缓冲器(39)-混凝土接受漏斗(40)-混凝土螺旋输送管(41)-混凝土竹节溜灰管(42)-模板浇灌口。其中混凝土接受漏斗(40)固定在吊盘上。混凝土螺旋输送管(41)与混凝土接受漏斗(40)底部联接，而后分作两路各以相反方向沿井壁形成90度的螺旋输送管(41)，两趟螺旋输送管(41)末端形成180度状态，再分别与其竹节溜灰管(42)联接。
本发明与已有凿井技术比较具有以下优点和效果由于对吊盘和整体模板组成的凿井联合装置采取井壁环周支承，并与固定吊挂在井壁上的压风管、供水管、混凝土输送管和风筒相配合，从而取代了对这些凿井装备的钢丝绳悬吊，产生了如下的直接变化。
1、取消过半数量的凿井悬吊设施。其中包括凿井绞车、钢丝绳、天轮及其钢梁、电控设备、凿井绞车基础以及地面建筑等设施，投资大大减少。
2、大幅度地减轻凿井井架负荷(约60%左右)，井筒愈深愈加显著，显著地增大了凿井井架开凿井筒的深度，为使用轻型井架打井提供了可行性。
3、使凿井地面由现有四周布置简化对侧布置，即由主提升机及其吊桶稳绳凿井绞车为一侧，付提升机及其吊桶稳绳凿开绞车为另一侧的布置形式，吊泵、放炮母线、安全梯和管路安装吊架的凿井绞车相应地布置在此两侧。
凿井井架天轮平台布置也由于上述布置而简化为对侧布置形式。
4、由环周支承在混凝土井壁上的井壁环周支承装置和单层工作盘合一的环周支承式吊盘，其上张紧着稳绳，其下直接吊着门扇式模板，并利用稳绳整体下移凿井联合装置，使已有凿井设备由几个系统简化成一个简单系统。
5、采用不需临时支护的短段掘进和砌壁同时作业的立井井筒施工方法，使用稳绳使设备一次下移至下一工位，快速对中定位，辅助工序减少，掘进与砌壁平行作业，凿井速度大大提高。若以三分之二正规循环作业成功率计算，则平均月成井速度就是80米，若是80%循环作业成功率，月成井速度就是近100米。
6、由于浇灌混凝土作业距掘进工作面较近，便于掘砌兼顾协调，易于集中管理和组织施工。
凿进地面由于凿井绞车最少，布置形式非常简单，管理工作大为简化。
7、立井井壁环周支承从其支承方式，支承原理，支承能力和工作稳定性都是最安全可靠的，万无一失的井壁环周支承远较依靠钢丝绳悬吊和其它井壁支承方式优越。
8、采用了刚度大的门扇式模板，利于其砌筑出的井壁能精确一致地保持井筒设计断面，提高了井壁质量。
权利要求
1.一种立井井壁环周支承式凿井设备，它包括凿井井架、凿井绞车、稳绳、吊盘、门扇式模板、管路安装吊架、砌壁活动工作台等部分，其特征在于a、吊盘为环周支承式吊盘，其包括单层钢结构盘架和通过环形圈梁(1)设置在盘架外缘的井壁环周支承装置，吊盘上面仅有稳绳(16)与其连接，工作状态时，吊盘的井壁环周支承装置向四周扩张支承在整体混凝土井壁的倒锥形环形槽(14)部位，二者之间形成一定高度的井壁环周支承带，用于承担掘进工作载荷与砌壁工作载荷；b、所述的门扇式模板包括由顶面设置有环行轨道(50)的顶圈梁(17)，底圈梁(19)，联结顶、底圈梁(17、19)的若干根立柱(18)，安装于立柱(18)上的几道水平筋板(22)，其上的挤压块(24)，及相邻筋板间的若干个双斜面楔块构成的笼形骨架；通过水平筋板(22)安装在笼形骨架外周的若干扇模板门扇(20)，模板门扇(20)的外周形成一圈凸出的倒锥形环形结构(21)，门扇式模板由若干根钢索始终吊挂于吊盘环形圈梁(1)之下；c、管路安装吊架包括吊架框架(43)、固定于框架(43)顶部的两根横梁(46)、垂直于两根横梁(46)的四根吊装梁(45)，置于每根吊梁(45)下的手拉葫芦(47)、设置于框架(43)上下部位两测的四个可翻转工作平台(44)、及设置在框架(43)上下两侧的导向板(49)和沿井壁的滑板(48)，整个吊架由凿井绞车经钢丝绳吊于井壁一测，管路安装吊架用作接长固定吊挂在井壁的施工管道；d、砌壁活动工作台包括砌壁框架(51)、置于框架(51)内的两工作平台(52)及装于框架上端的滚轮(53)，工作台置于门扇式模板内，通过其上的滚轮(53)绕上述顶圈梁(17)顶面的环形轨道(50)环周运行，用于浇注混凝土作业。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述吊盘的井壁环周支承装置包括支承机构，收拢扩张机构和扇形防护板等。支承机构构成如下在箱式结构的环形圈梁(1)内部360度范围均匀设置有若干组同方位径向布局的导向槽(5)和斜面挡板(6)，每一个导向槽(5)中装有可径向伸缩的支撑顶(2)，环形圈梁(1)外围设置有数量为导向槽(5)一半的弧形支承板(4)，弧形支承板(4)内侧设置有两个向下朝井筒中心线倾斜的斜面滑道(15)，工作状态时，上述所有的支撑顶(2)呈辐射状伸开，紧紧顶在处于井壁倒锥形环形槽(14)部位的相应弧形支承板(4)的斜面滑道(15)上，而每一个支撑顶(2)的另一端和相应的斜面挡板(6)之间插入锁紧楔(3)定位;收拢扩张机构构成如下在置于环形圈梁(1)上方的拔楔环形梁(7)上均匀安装在若干个与锁紧楔(3)联结的拔楔螺栓(8)，在每一个拔楔螺栓(8)斜外侧还均匀固定着中心定位杆(9)，在每一个中心定位杆(9)旁边还固定有收拢钢丝绳(10)，收拢钢丝(10)另一端与其相应的弧形支承板(4)内侧连接，中心定位杆(9)、收拢钢丝绳(10)均与支撑顶(2)一一对应，液压千斤顶(11)上端联结拔楔环形梁(7)，其下端联结环形圈梁(1)，扩张(或收拢)动作时，液压千斤顶(11)使拔楔环形梁(7)下降(或上升)，使收拢钢丝绳(10)放松(或扩张)，所有的中心定位杆(9)同时垂直插入弧形支承板(4)与环形圈梁(1)之间(或从二者之间拔出)，所有的锁紧楔(3)也同时插入支撑顶(2)与斜面挡板(6)之间(或从二者之间拔出)，迫使全部弧形支承板(4)相对于井筒中心线同时扩张(或收拢);扇形防护板(56)装于环形圈梁(1)上，弧形支承板(4)扩张或收拢时，扇形防护板(56)始终覆盖着环形圈梁(1)与弧形支承板(4)之间的环形间隙。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于所述支承机构的支撑顶(2)的几何形状为一块梯形状厚钢板。
4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于所述支承机构的弧形支承板(4)外缘面覆盖有橡胶层(12)，橡胶层(12)外面设置有带水平密集摩擦筋的压板(13)，用沉头螺钉将二者与弧形支承板(4)紧固。
5.根据权利要求2所述的设备，其特征在于所述支承机构中的锁紧楔(3)是一个具有机械自锁作用斜度的可复盖两块斜面挡板(6)的倾斜单边楔。
6.根据权利要求2所述的设备，其特征在于所述环形圈梁(1)内的导向槽(5)与水平面的夹角等于支撑顶(2)对弧形支承板(4)作用的全反力方向与水平面的夹角。
7.根据权利要求1的设备，其特征在于所述吊盘的钢结构盘架包括主梁、次梁、环形圈梁(1)等，其主梁、次梁的节点板就是环形圈梁(1)箱形结构上、下两水平钢板的局部延长部分。
8.根据权利要求1的设备，其特征在于所述门扇式模板的顶圈梁(17)为小于井筒净直径的环形箱式截面构件。
9.根据权利要求1的设备，其特征在于所述门扇式模板外围的门扇(20)通过其内侧的水平筋板(22)与笼形骨架立柱(18)铰链联结，箱形截面的水平筋板(22)是门扇(20)的径向受力构件;相邻门扇(20)的水平筋板(22)结合处均设置有径向、环向两个方向倾斜的斜面缺口，双斜面楔块(23)插入该斜面缺口中，笼形骨架的挤压块(24)焊接于立柱(18)两侧的水平筋板(22)上、下面上，关闭门扇(20)使水平筋板(22)直接挤压在立柱(18)侧面上，此时水平筋板(22)与立柱(18)的联结绞链不再受力，打紧双斜面楔块(23)，形成由水平筋板(22)、双斜面楔块(23)、挤压块(24)和立柱(18)共同构成的具有若干环形箍的刚性笼形骨架。
10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于关闭模板门扇后，所述门扇式模板外周有若干扇模板门扇(20)围成的凸出的倒锥形环形结构(21)，其径向最大深度小于50mm，从其最大深度往下以相同斜度向门扇(20)下部圆柱段收缩，以便浇注混凝土井壁时成型井壁倒锥形环形槽(14)。
11.根据权利要求1所述设备，其特征在于所述门扇式模板的底圈梁(19)是截面呈三角形的环形梁，其外形最大直径小于井筒掘进直径0.2米，其斜面上交替放着若干块扇形的上活板(26)和下活板(27)，活板借助自重封闭着底圈梁(19)与井壁之间的环形间隙，用以承托现浇注的混凝土，在井壁的接茬面部分形成凹凸交替的接茬面。
12.根据权利要求1的设备，其特征在于所述门扇式模板的模板门扇(20)高度与立井井筒罐道梁层间距高度一致。
13.根据权利要求1或2的设备，其特征在于环周支承式吊盘和门扇式模板构成一个联合装置，(a)、其井壁环周支承装置的全部弧开支承板(4)与门扇式模板的全部门扇(24)分别上下一一对应，即每两块弧形支承板(4)间隙中心线投形与门扇(20)关闭时交接缝中心重合;(b)、悬吊门扇式模板钢索直接吊挂着立柱(18)，两者数量相等，其钢索中心线投影点落在立柱(18)的径向中心面上;(c)、对环形圈梁(1)，门扇式模板悬吊点(31)和收拢扩张机构的的液压千斤顶(11)支承点(32)形成间隔均匀分布，而且上述悬吊点(31)和支承点(32)恰好在每两块弧形支承板(4)间隙中心线方向上。
14.根据权利要求1的设备，其特征在于所述管路安装吊架的吊架框架(43)是高达9米左右、截面为矩形的钢结构框架。
15.根据权利要求1的设备，其特征在于所述砌壁活动工作台的砌壁框架(51)是钢结构件，其朝门扇式模板一面和下面开放，其余面封闭，其高度与门扇式模板高度大致相等，其顶、背部均有安全防护结构。
16.根据权利要求1的设备，其特征在于它还配置有混凝土螺旋输送管(41)，其吊挂于吊盘之下，上端口与吊盘上的接受漏斗(40)联接，而后分左右两路斜向下伸向井壁，其下端口与竹节溜灰管(42)联接。
17.采用权利要求1所述设备的立井井筒施工方法，其特征在于施工过程如下Ⅰ、降落吊盘进行下一工位作业准备当掘进到门扇式模板下的空帮距大于其高度时，打开所有的模板门扇(20)和固定千斤顶(30)，收拢吊盘的井壁环周支承装置，由绞车通过稳绳(16)将吊盘和门扇式模板降落到下一工位，使井壁环周支承装置逐渐扩张，牢固支承于该工位的井壁倒锥形环形槽(14)处，使吊盘中心对准井筒中心线，调节若干千斤顶(30)将门扇式模板定中、定位，然后关闭所有的模板门扇(20)，打紧全部双斜面楔块(23);Ⅱ、短段掘进和砌筑井筒同时作业根据施工要求通过管路安装吊架(45)接长压风管(33)，供水管(34)、风筒(35)、混凝土输送管(36);在门扇式模板下面进行掘进出矸作业;同时，采用砌壁活动工作台，配合混凝土输送管路沿门扇式模板周围进行多浇灌口浇注混凝土作业;当该工位的井筒砌筑毕，新掘进的井帮达到要求高度时，再次降落吊盘进入下一工位作业准备，如上所述反复进行，直至完成整个立井井筒施工。
全文摘要
本发明涉及一种立井井壁环周支承式凿井设备及其施工方法，它包括环周支承于混凝土井壁上的环周支承吊盘，悬吊于吊盘下的门扇式模板、安装吊架、活动工作台等，利用该设备可以施行不需临时支护的短段掘进和砌壁同时作业的立井井筒施工，凿井设施减少一半左右，井架负荷减轻，工艺简化，掘进与砌壁平行作业，投资减少，凿井速度大大提高。
文档编号E21D1/00GK1078016SQ9310052
公开日1993年11月3日 申请日期1993年1月15日 优先权日1993年1月15日
发明者常士朋, 白海仙 申请人:山西矿业学院