专利名称：井筒冻结管切割器及其施工方法
技术领域：
本发明涉及切割器，尤其涉及一种切割井筒冻结管的装置。
背景技术：
近年来，在煤炭开采过程中，矿井建设逐步向深厚冲积层的深井建设发展，而面临的主要问题是围岩自承能力差和井筒漏水。冻结法能有效防水和提高围岩的稳定性，成为穿越不稳定厚表土层、破碎岩层、软岩地层最有效的立井特殊施工方法，受到了广泛应用。 但是冻结法施工后的立井井筒，在冻结壁化冻以后，有以下两个方面的问题很难处理，主要表现在第一，壁后含水层通过冻结管及壁后空隙相互串通，在井壁的接茬和裂隙处很容易发生漏水；第二，冻结过程中的冻胀融缩破坏了土的稳定性，井筒围岩松动和裂隙区域增大，不仅围岩稳定性减弱，而且增强了串水能力。由于上述原因，国内出现多次淹井事故。为了防止以上事故的发生，一般采用破壁注浆，破壁注浆存在影响井筒使用、工期长、费用高等问题。为此，如果利用分布于井筒周围冻结管注浆，可以代替井下破壁注浆，不仅节约时间和成本，而且注浆范围均勻，对冻结管和围岩孔隙封堵效果明显。但是，利用冻结管注浆，需要先在设计注浆位置穿透冻结管(切管)，形成注浆通道。目前有人提出冻结管射孔注浆技术，即利用聚能射孔爆破技术，在预定地层位置将冻结管射穿，然后在地面利用冻结管及射孔弹道对特定地层进行注浆充填加固。经试验，冻结管偏斜位置不好掌握，施工过程中经常出现破管位置不准确、破管尺度不好把握等情况，破管严重时还会炸坏井筒壁，出现事与愿违的淹井事故，限制了冻结管注浆技术的推广使用。
发明内容
本发明为解决冻结管注浆技术切管困难的问题，基于长柔性体旋转摆动原理，发明一种井筒冻结管切割器，同时发明一种井筒冻结管切割施工方法。井筒冻结管切割器的构造是它是在一个地面支架上安装一个变速电机，变速电机的输出轴垂直朝下，输出轴上设有钢绞线连接器，钢绞线连接器上连接一根钢绞线，钢绞线上每间隔一定距离吊挂固定上一个金刚石旋转齿盘。所述的金刚石旋转齿盘，是在金属圆盘周边焊接有金刚石长齿；金刚石旋转齿盘上设有穿过钢绞线的中心孔；金刚石旋转齿盘直径小于冻结管直径，使其在冻结管中旋转时有一定晃动间隙。上述金刚石旋转齿盘直径小于冻结管直径数为15_25mm。本发明施工方法如下第一步在冻结管的地面位置竖起地面支架，架起变速电机，使其输出轴垂直朝下，通过钢绞线连接器连接上钢绞线；第二步根据设计注浆时的不同位置深度，在钢绞线上量取准确尺寸做上标记，再将金刚石旋转齿盘一个个穿在钢绞线上，并固定在每个标记处；第三步向冻结管中下放钢绞线，将金刚石旋转齿盘一个个顺序下放至注浆管中；第四步接通电源，开动变速电机，金刚石旋转齿盘在冻结管中旋转，同时来回摆动碰撞管壁进行切割，最终将冻结管切割出与围岩相通的缝隙。注浆前，可利用LB钻孔数字彩色摄像仪，探测切管情况，判断是否继续切管。本发明井筒冻结管切割器的优点为(1)金刚石旋转齿盘直径比冻结管偏小，钢绞线和金刚石旋转齿盘靠自重悬吊，转速恒定时，冻结管切管位置准确；(2)可同时安装多个金刚石旋转齿盘，切管范围大；(3)切管尺寸可控制，直到满足注浆要求；(4)切管对井筒及井筒围岩不会产生扰动；(5)没有爆破振动和炸坏井筒壁的危险；(6)施工工艺简单，不影响井筒的正常使用，成本低，施工速度快，劳动强度小。
图1为本发明井筒冻结管切割器构造及使用情况示意图。图例说明1-变速电机，2-地面支架，3-钢绞线连接器，4-钢绞线，5-冻结管， 6-金刚石旋转齿盘。
具体实施例方式如图1，井筒冻结管切割器的构造是它是在一个地面支架2上安装一个变速电机 1，变速电机1的输出轴垂直朝下，变速电机1的输出轴上设有钢绞线连接器3，钢绞线连接器3上连接一根钢绞线4，钢绞线4上每间隔一定距离吊挂固定上一个金刚石旋转齿盘6。所述的金刚石旋转齿盘6，是在金属圆盘周边焊接有金刚石长齿；金刚石旋转齿盘上设有穿过钢绞线的中心孔；金刚石旋转齿盘直径小于冻结管直径，使其在冻结管中旋转时有一定摆动间隙。上述金刚石旋转齿盘直径小于冻结管直径数为15_25mm。本发明施工方法如图1所示，具体步骤是第一步首先，在冻结管5的地面位置竖起地面支架2，架起变速电机1，使其输出轴垂直朝下，连接上钢绞线4，钢绞线4上每间隔一定距离穿挂上一个金刚石旋转齿盘6 ；第二步根据设计注浆时的不同位置深度，在钢绞线4上量取准确尺寸做上标记， 再将金刚石旋转齿盘6 —个个穿在钢绞线上，并牢牢固定在每个标记处；第三步向冻结管5中下放钢绞线4，将金刚石旋转齿盘6 —个个顺序下放至注浆管中；第四步接通电源，开动变速电机1，金刚石旋转齿盘6在冻结管5中旋转，同时来回摆动碰撞管壁进行切割，最终将冻结管5切割出与围岩相通的缝隙。
权利要求
1.一种井筒冻结管切割器，其特征在于，它是在一个地面支架上安装一个变速电机，变速电机的输出轴垂直朝下，输出轴上设有钢绞线连接器，钢绞线连接器上连接一根钢绞线， 钢绞线上每间隔一定距离吊挂固定上一个金刚石旋转齿盘；所述的金刚石旋转齿盘，是在金属圆盘周边焊接有金刚石长齿；金刚石旋转齿盘上设有穿过钢绞线的中心孔；金刚石旋转齿盘直径小于冻结管直径，使其在冻结管中旋转时有一定晃动间隙；上述金刚石旋转齿盘直径小于冻结管直径数为15-25mm。
2.一种如权利要求1所述的井筒冻结管切割器的施工方法，其特征在于，施工步骤如下第一步在冻结管的地面位置竖起地面支架，架起变速电机，使其输出轴垂直朝下，通过钢绞线连接器连接上钢绞线；第二步根据设计注浆时的不同位置深度，在钢绞线上量取准确尺寸做上标记，再将金刚石旋转齿盘一个个穿在钢绞线上，并固定在每个标记处；第三步向冻结管中下放钢绞线，将金刚石旋转齿盘一个个顺序下放至注浆管中； 第四步接通电源，开动变速电机，金刚石旋转齿盘在冻结管中旋转，同时来回摆动碰撞管壁进行切割，最终将冻结管切割出与围岩相通的缝隙。
全文摘要
本发明公开了一种井筒冻结管切割器及其施工方法，它是在一个地面支架上安装一个变速电机，变速电机的输出轴垂直朝下，输出轴上设有钢绞线连接器，钢绞线连接器上连接一根钢绞线，钢绞线上每间隔一定距离吊挂固定上一个金刚石旋转齿盘，通过金刚石旋转齿盘在冻结管中的旋转，同时来回摆动碰撞管壁进行切割，最终将冻结管切割出与围岩相通的缝隙。本发明切割器施工工艺简单，不影响井筒的正常使用，成本低，施工速度快，劳动强度小。
文档编号E21B29/08GK102444389SQ20111028285
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月12日 优先权日2011年9月12日
发明者刘洪强, 李廷春, 赵仁乐, 郑小平 申请人:山东科技大学