一种高效安全尾矿库辐射井挖井装置及施工工艺

摘要

本发明公开了一种高效安全尾矿库辐射井挖井装置及施工工艺，至少包括掘装置，其特征在于，所述掘装置包括设置于井中心的固定支架、位于固定支架下方且从井中心向井周方向辐射的若干个可旋转的挖掘铲板，所述挖掘铲板设置有井下进水管和与井下进水管相连通的射水孔，所述井中心设置有抽砂管，所述固定支架在中心位置处固定设置有液压马达，若干个挖掘铲板固定设置在液压马达的输出轴外周上，所述抽砂管设置在液压马达输出轴的轴中心处，所述井下进水管从液压马达输出轴的轴中心处伸出沿挖掘铲板的长度方向设置，所述射水孔位于挖掘铲板的端头；本发明解决了现有技术中，需要工人下井作业所带来的施工风险，并且提高了挖掘效率。

说明书

技术领域

本发明涉及辐射井施工领域，具体涉及一种高效安全尾矿库辐射井挖井装置及施工工艺。

背景技术

早期国内有色矿山、黑色矿山、化工矿山等尾矿库建库多就地取材，初期坝采用黏土坝、土石混合坝等结构形式，初期坝透水性较差；后期堆积坝多采用上游法筑坝，利用尾矿砂填筑碾压而成。尾矿库运行中后期，由于尾矿库布设的排渗设置缺乏或失效，或者由于原矿和生产工艺的差异，尾砂粒度细，尾砂含泥量大，透水性差，随着库区堆积坝不断升高，坝体浸润线也就随之抬高。尾矿库坝体浸润线过高是尾矿库安全最大的威胁，遇到外围环境发生重大变化，极易发生溃坝风险，所以保持尾矿库浸润线在正常范围是保证尾矿库安全的基本条件，目前国内辐射井排渗技术是降低尾矿库浸润线的重要措施之一，辐射井沉井施工多采用现浇钢筋混凝土井圈，人工开挖下沉，井圈分节制作、分节下沉、制作与下沉交替进行。

现浇钢筋混凝土沉井人工开挖存在的问题：1、辐射井挖井施工是井下有限空间作业，且沉井深度一般较深，存在高空坠落、高空物体掉落等风险，尾砂下挖过程中如尾砂含水过高，土水压力大，可能产生水、砂突涌现象，施工人员存在被淹没风险，因此井下人工挖井存在较大安全隐患；2、在选矿工艺中一般会添加化学药剂，在尾砂下挖过程中会产生有害气体，尾矿砂及渗滤液中一般重金属超标，施工人员在井下作业中直接接触有害气体和液体，严重影响人体健康。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效安全尾矿库辐射井挖井装置及施工工艺，以解决了现有技术中需要工人下井作业所产生的施工风险，并且提高了挖掘效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高效安全尾矿库辐射井挖井装置，至少包括掘装置，其特征在于，所述掘装置包括设置于井中心的固定支架、位于固定支架下方且从井中心向井周方向辐射的若干个可旋转的挖掘铲板，所述挖掘铲板设置有井上高压进水装置和与井下进水管相连通的射水孔，所述井中心设置有抽砂管。

进一步的，所述固定支架在中心位置处固定设置有液压马达，若干个挖掘铲板固定设置在液压马达的输出轴外周上，所述抽砂管设置在液压马达输出轴的轴中心处，所述井下进水管从液压马达输出轴的轴中心处伸出沿挖掘铲板的长度方向设置，所述射水孔位于挖掘铲板的端头。

进一步的，所述射水孔有若干个且沿井下挖掘铲板方向分开设置。

进一步的，还包括动力系统，所述动力系统包括液压泵、抽砂泵、水泵，所述液压泵通过液压油管中的液压油与液压马达传动连接，所述抽砂泵的进口与抽砂管的出口固定连接，所述抽砂泵的出口上固定连接有出砂管，所述水泵固定连接在进水管上。

进一步的，所述抽砂管的底部固定连接在液压马达的输出轴中心处，且抽砂管底端与辐射井内部相连通。

进一步的，所述动力系统固定连接在地面上。

进一步的，所述固定支架包括支撑环和若干支撑杆，所述支撑杆一端固定连接在液压马达的外壳上，所述支撑杆的另一端固定连接在支撑环的内壁上，所述支撑环的外壁与井壁相抵接。

进一步的，所述第一节井壁内设有预留接口，所述支撑环的外壁固定连接在井圈的内壁上，与预留接口螺栓固定。

一种高效安全尾矿库辐射井挖井装置的施工工艺，包括以下步骤：

S1：施工地区的地基处理与加固，场地平整；

S2：提升吊装系统安装与调试；将提升吊装系统固定在已经进行地基处理和加固过的辐射井外围的施工区域；

S3：测量定位；测量辐射井的位置，安装第一节辐射井，就位；将挖井装置固定在第一节辐射井井圈预留接口上，螺栓固定；

S4：开始挖井，高压水泵抽水至辐射井内，通过射水孔高压水将井内的尾砂冲松散，旋挖装置同时旋转下挖，通过旋挖搅拌，尾砂随水充分混合成液态，开启抽砂装置将液化后的尾砂随水由抽砂管排出；

S5：第一节辐射井井圈随尾砂下挖后利用自重下沉，挖井装置跟随第一节辐射井井圈一起下行，同时安装第二节辐射井井圈，将第二节辐射井圈安装在第一节辐射井井圈上部连接处，并进行垂直度测量，防止井圈偏位，随时纠偏；

S6:重复S4-S5，直至达到挖掘深度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本实新型可控制挖井机的开挖速度，配合辐射井井圈安装和下沉施工，准备工作完成后，井圈安装和挖井可平行施工，同时进行，避免了传统的流水作业，井圈作业与井下挖井必须分开施工，等上一道工序完成后才可以井下下一道工序，本挖井装置配合装配式辐射井施工，安装方便，挖井机操作简单，，每天可完成4-6节施工，相对于传统施工方法，3天一节工作效率，本方法能有效的提高生产率，缩短施工工期，并且本发明使用机械替代人工井下施工，可减少人工在井下作业时间，有效避免高空坠落、物体打击、淹没、有害气体等风险。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，

一种高效安全尾矿库辐射井挖井装置，至少包括掘装置，所述掘装置包括设置于井中心的固定支架3、位于固定支架3下方且从井中心向井周方向辐射的若干个可旋转的挖掘铲板4，所述挖掘铲板4设置有井下进水管7和与井下进水管 7相连通的射水孔41，所述井中心设置有抽砂管9。

本实施例中，所述固定支架3在中心位置处固定设置有液压马达2，若干个挖掘铲板4固定设置在液压马达2的输出轴外周上，所述抽砂管9设置在液压马达输2出轴的轴中心处，所述井下进水管7从液压马达2输出轴的轴中心处伸出沿挖掘铲板4的长度方向设置，所述射水孔41位于挖掘铲板4的端头。

本实施例中，所述射水孔41有若干个且沿井下进水管7长度方向分开设置。

本实施例中，还包括动力系统1，所述动力系统1包括液压泵、抽砂泵、水泵(图中未画出)，所述液压泵通过液压油管8中的液压油与液压马达2传动连接，所述抽砂泵的进口与抽砂管9的出口固定连接，所述抽砂泵的出口上固定连接有出砂管10，所述水泵固定连接在进水管7上。

本实施例中，所述抽砂管9的底部固定连接在液压马达2的输出轴中心处，且抽砂管9底端与辐射井内部相连通。

本实施例中，所述动力系统1固定连接在地面6上。

本实施例中，所述固定支架3包括支撑环31和若干支撑杆32，所述支撑杆 32一端固定连接在液压马达2的外壳上，所述支撑杆32的另一端固定连接在支撑环31的内壁上，所述支撑环31的外壁与井壁5相抵接。

本实施例中，所述井壁5内套设有井圈51，所述支撑环31的外壁固定连接在井圈51的内壁上。

本实施例中，所述动力系统1内还设置有控制器，控制器分别与液压泵、抽砂泵、水泵电性连接，用于控制液压泵、抽砂泵、水泵的工作。

一种高效安全尾矿库辐射井挖井装置的施工工艺，包括以下步骤：

S1：施工地区的地基处理与加固，场地平整；

S2：提升吊装系统安装与调试；将提升吊装系统固定在已经进行地基处理和加固过的辐射井外围的施工区域；

S3：测量定位；测量辐射井的位置，安装第一节辐射井，就位；将挖井装置固定在第一节辐射井井圈预留接口上，螺栓固定；

S4：开始挖井，高压水泵抽水至辐射井内，通过射水孔高压水将井内的尾砂冲松散，旋挖装置同时旋转下挖，通过旋挖搅拌，尾砂随水充分混合成液态，开启抽砂装置将液化后的尾砂随水由抽砂管排出；

S5：第一节辐射井井圈随尾砂下挖后利用自重下沉，挖井装置跟随第一节辐射井井圈一起下行，同时安装第二节辐射井井圈，将第二节辐射井圈安装在第一节辐射井井圈上部连接处，并进行垂直度测量，防止井圈偏位，随时纠偏；

S6:重复S4-S5，直至达到挖掘深度。

本发明的挖井原理：动力系统带动旋挖装置中的挖掘铲板向下挖掘，同步高压水泵通过进水管道、射水孔向井底射水，使松散尾砂通过高压水流及旋挖搅动使尾砂均匀液化，开启抽砂泵，通过出砂管将尾砂带水抽出井外沉沙池；挖掘装置为活动装置，施工前用吊装设备吊装旋挖装置，固定在井圈壁预留接口上，采用螺栓固定，挖掘装置启动后，随着井底尾砂排出，井圈随自重下沉，井内水位通过控制水泵流量来保持井内水位平衡状态，挖井同时安装上部预制井圈，随沉井下降，，井圈依靠自重下沉至设计标高，完成辐射井设计深度后，吊装设备吊出旋挖装置，辐射井底部安装反滤层和减压管后现浇钢筋混凝土封底。

本发明可控制挖井机的开挖速度，配合辐射井井圈安装和下沉施工，准备工作完成后，井圈安装和挖井可平行施工，同时进行，避免了传统的流水作业，井圈作业与井下挖井必须分开施工，等上一道工序完成后才可以井下下一道工序，本挖井装置配合装配式辐射井施工，安装方便，挖井机操作简单，，每天可完成 4-6节施工，相对于传统施工方法，3天一节工作效率，本方法能有效的提高生产率，缩短施工工期，并且本发明使用机械替代人工井下施工，可减少人工在井下作业时间，有效避免高空坠落、物体打击、淹没、有害气体等风险。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。