[發明專利]一種地下工程人工支柱的構筑方法

有效

• 申請號: 201711085572.4
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107816359B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 李元輝;吳大偉;安龍;馮夏庭;戴星航
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E21D20/00;E21C41/16
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 韓國勝

本發明涉及地下工程支護技術領域，具體涉及一種地下工程人工支柱構筑方法。本發明所述的地下工程人工支柱的構筑方法，包括人工支柱的承載結構一體澆筑成型方法，通過掘進所需規格的天井，構筑成一體澆筑成型的鋼筋混凝土承載結構；通過錨桿分別將底板圍巖、承載結構、自膨脹裝置和頂板圍巖依次連接在一起，增強了人工支柱與圍巖的整體性。從而提高了人工支柱的承壓和抗剪能力，同時自膨脹接頂結構實現了人工支柱整體有效、主動支撐頂板圍巖的目的。

技術領域

本發明涉及人工支護技術領域，特別是涉及地下工程人工支護技術領域。

背景技術

目前，開采水平及緩傾斜中厚礦體的常用采礦方法是房柱法。房柱法開采過程中，為了保持采場的穩定性，通常需要留設原生礦柱對采場頂板進行支撐，留設的原生礦柱通常不進行回收或者是在礦山生產末期進行統一回收，但回收率低，損失貧化率高，導致了礦石的大量損失，不利于礦產資源保護；并且原生礦柱中普遍存在層理、節理、裂隙等天然弱面，在地應力的作用和開采爆破擾動下，原生礦柱迅速產生片落等現象，尺寸縮小，支撐能力減弱，使得原生礦柱對采場頂板的支護作用削弱甚至失效；隨著開采深度的增大，深部采場地壓現象更加明顯，如繼續采用傳統的房柱法進行開采，勢必要留設更多尺寸更大的原生礦柱來支撐采場，進一步劣化了礦石的回收指標。

針對房柱法開采過程中出現的問題，可以通過構筑人工礦柱的方式替代原生礦柱，從而減少礦石損失，提高礦柱強度的方法來解決。通過查閱相關文獻資料可知，韋立堅提出的《一種形成人工礦柱的方法及相應的采礦方法》中，人工礦柱形成后沒有任何接頂措施，人工礦柱頂部與采場頂板之間存在一定空間，需等待頂板變形沉降后，礦柱才能被動承載，影響了人工礦柱的支撐效果；同時，該方法中人工礦柱的構筑主要是采用水泥砂漿砌筑井下廢石的方法，受施工工藝限制，這類方法構筑的人工礦柱高度有限，一般不超過3m，對超過該高度的房柱法采場，存在高空作業安全隱患、施工工藝復雜等問題，很難滿足水平及緩傾斜中厚礦體采場以及地下大型工程人工礦柱的構筑需要。

公告號為CN103161467B的中國發明專利公開了一種水平中厚礦體廂式充填采礦方法，該采礦方法中通過沿底板兩側鋪設鋼絲網，然后在鋼絲網中填充廢石，向鋼絲網內側輸送混凝土形成人工支柱，單層人工支柱的高度為3m，通過構筑多層人工支柱接近礦層頂板，最后在通道兩側支模板封堵，澆筑混凝土接頂，構筑成最終的人工支柱。該人工支柱雖然實現了人工支柱與礦層頂板的完全接頂，但只是用混凝土將人工支柱與礦層頂板膠結在一起，其本身對礦層頂板并沒有產生主動的支撐力。

公告號為CN105422146B的中國發明專利公開了一種地下采場人工點柱膨脹接頂裝置及構造方法，實現了人工點柱與礦層頂板的有效主動接頂。該專利的膨脹接頂裝置沒有與人工點柱有效固定，組合成的人工礦柱存在抗剪切能力差的問題。

從上述方案可知，現行構筑人工礦柱的方法存在的最為突出的問題為：尺寸大高度高的人工礦柱一體澆筑成型施工困難、整體人工礦柱沒有實現與礦層頂板的主動有效接頂。除此之外，還存在人工礦柱強度難以保證、整體性較差等缺點。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決現有技術的大型人工礦柱一體成型困難、無法實現高礦柱空間支撐、以及礦柱強度低的問題，本發明提供一種人工支柱承載結構一體澆筑成型的方法以及相應的人工支柱的結構及構筑方法，以達到施工工藝簡單、成本低廉、穩定性強、可靠度高且能適于主動有效支撐采場頂板的地下工程大型人工支柱的構筑方法。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

一種地下工程人工支柱承載結構一體澆筑成型的方法，挖掘形成與承載結構規格相匹配的天井；沿井壁布設鋼筋網，并在所述天井的底板安裝若干錨桿；向天井內澆筑混凝土，構筑人工支柱的鋼筋混凝土承載結構。