[發明專利]一種地下封存空間的構建封存方法

有效

• 申請號: 201810402533.0
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108724695B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 馬占國;龔鵬;李陽;解鵬雁;鞠楊;劉飛;高峰;張帆;馬云靖;楊小軍
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;中建華東投資有限公司;中建市政工程有限公司
• 主分類號: B29C64/106
• 分類號: B29C64/106;B29C64/20;B29C64/393;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 徐州市淮海專利事務所 32205
• 代理人: 楊曉亭

本發明公開了一種地下封存空間的構建封存方法，包括地下封存空間構建準備、地下空洞內腔掃描、地下封存空間三維建模、3D打印地下封存空間三維實體、地下封存等步驟。在探測機器人單元完成對地下空洞的掃描后構建地下空洞三維空間模型，中央控制計算機根據應力計算分析結果和輸入的安全系數擬合生成地下封存空間三維模型、打印路徑、封存運輸路徑，3D打印機器人單元、在地下空洞內部直接3D打印地下封存空間三維模型的實體，封存物資轉運機器人單元將待封存物品依次坐標移動轉運至地下封存空間實體內部的設定坐標位置，可實現地下封存空間的智能化自動構建、封存物品的智能化自動轉運封存，特別適用于基于地下空洞的碳封存作業。

技術領域

本發明涉及一種地下封存空間的構建封存方法，具體是一種基于如煤礦井下煤炭采空區、煤炭地下氣化過程中形成的大面積煤層燃空區等人為巖土活動產生的地下空洞或者天然地質運動在地表下產生的一系列空洞等自然地下空洞的地下封存空間的構建封存方法，屬于地下工程技術領域。

背景技術

地下空間是指屬于地表以下，主要針對建筑方面來說的一個名詞，它的范圍很廣，比如地下商城、地下停車場、地鐵、穿海隧道等建筑空間。地下空間的開發利用是城市發展到一定階段的產物，城市化加速發展使得城市地下空間開發利用同步加快發展成為必然。

我國現有的地下空間開發利用多是針對地下淺層部分進行開發利用，如地下交通設施、地下商業設施、地下車庫、城市綜合防災設施等設施，而隨著我國一線城市地下空間的開發利用，地下淺層部分將會利用完畢，地下空間開發將逐步向深層發展，深層地下空間資源的開發利用已成為未來城市現代化建設的主要課題。深層地下空間資源的開發還可應用于地下軍事指揮中心、軍事物資儲備等軍事工程和地下油庫等地下倉儲工程，甚至可以用于封存如核廢料、重金屬垃圾等物品，特別是近年來為減緩溫室氣體排放和保護全球氣候而提出的“以捕獲碳并安全存儲的方式來取代直接向大氣中排放二氧化碳”的碳封存技術，深層地下空間的存儲量大、質量穩定、維護容易等特點可為碳封存提供優良的封存場所。

地下空洞是指地表以下被巖層覆蓋的空間，一般是指空間較大的、位于地表以下深層的地下空腔。人為巖土活動如在煤礦開采中地下開采占世界煤礦生產的60％，而地下開采過程中將地下煤炭或煤矸石等開采完成后往往留下大面積的煤炭采空區形成地下空洞；另外，煤炭地下氣化技術不僅可以回收礦井遺棄的煤炭資源，而且還可以用于開采井工難以開采或開采經濟性、安全性較差的薄煤層、深部煤層、“三下”壓煤和高硫、高灰、高瓦斯煤層，雖然煤炭地下氣化燃燒后的灰渣留在地下，但煤炭地下氣化過程中也會形成的大面積煤層燃空區地下空洞；另外，天然地質運動在地表下也會產生一系列地下空洞。

雖然地下空洞可以作為深層地下空間的開發基礎，但傳統的深層地下空間的開發與淺層地下空間的開發不同，深層地下空間開發無法像淺層地下空間開發一樣先在地表開挖基坑、再在基坑內進行施工，傳統的深層地下空間開發通常是基于BIM技術和深層開挖裝備及技術的基礎上，通常是先進行開挖并支護后采用如預制鋼筋混凝土柱地基基礎、預制外墻、預制樓板等PC構件進行吊裝拼接施工工序，再進行壓力灌漿與現澆節點處理等后續施工工序。一方面，傳統的深層地下空間開發施工過程中通常需要空間占用較大的輸送設備、支護設備和起重設備，通常需要耗費大量人力物力，深層地下空間開發成本較大；另一方面，深層地下空間在開挖后深層地下空間的原始應力狀態通常被破壞，從而致使應力重新分布，深層地下空間施工過程中在上覆壓力和地下水等因素的作用下，深層地下空間極易發生如片幫、冒頂、突水、巖爆、沖擊地壓等多種形式的地質災害，施工環境惡劣、且施工作業安全性較差；再一方面，現有的建好的深層地下空間作為封存場所使用時僅是將深層地下空間簡單地作為倉儲空間使用，即將已封存好的封存物資集裝箱直接碼放置入，空間利用率受封存物資集裝箱的制約。

發明內容