[發明專利]基于恒阻大變形錨索的監測預警一體化深部立井井筒裝置

在審

• 申請號: 201811238504.1
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109404027A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 喬亞飛;劉國釗;何滿潮;丁文其;肖穎鳴;王博
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E21D21/02
• 分類號: E21D21/02;E21D21/00;E21D5/11
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

1.一種基于恒阻大變形錨索的監測預警一體化深部立井井筒裝置，其特征在于，該裝置包括：

井筒結構(0)：為一截面為環形豎向布置的圓筒，包括井頸、井身和井底，所述的井身包括井壁(01)和系統錨桿(02)；

錨固結構(1)：在井壁(01)內沿豎直方向設有多層，每層結構相同，均包括多個沿環向均勻水平設置穿過井壁(01)向外的恒阻大變形錨索；

支撐結構(2)：水平環向設置在井壁內側，用以支撐固定恒阻大變形錨索；

監測系統(3)：包括設置在恒阻大變形錨索上的壓變式力學傳感器(12)以及與壓變式力學傳感器(12)連接的預警系統。

2.根據權利要求1所述的一種基于恒阻大變形錨索的監測預警一體化深部立井井筒裝置，其特征在于，所述的恒阻大變形錨索包括鎖具(11)、承載板(13)、填充材料(14)、鋼絞線(15)、套管(16)、恒阻體(17)、恒阻頭(18)和導向頭(19)，所述的鎖具(11)、壓變式力學傳感器(12)、承載板(13)、套管(16)、恒阻頭(18)和導向頭(19)依次設置，所述的套管(16)內頂部設有恒阻體(17)，底部設有填充材料(14)，所述的鋼絞線(15)頂端依次穿過鎖具(11)、壓變式力學傳感器(12)、承載板(13)和套管(16)后與恒阻頭(18)連接，末端分別與相鄰的恒阻大變形錨索的鋼絞線末端相互連接。

3.根據權利要求2所述的一種基于恒阻大變形錨索的監測預警一體化深部立井井筒裝置，其特征在于，所述的支撐結構(2)采用魚腹梁結構。

4.根據權利要求3所述的一種基于恒阻大變形錨索的監測預警一體化深部立井井筒裝置，其特征在于，所述的支撐結構(2)設有多個，包括直腹桿(21)和斜腹桿(22)和焊接鋼夾板(23)，所述的直腹桿(21)一端通過焊接鋼夾板(23)和螺栓固定在井壁(01)內側，另一端上設有用以使相鄰恒阻大變形錨索之間連接的鋼絞線(15)穿過的預留孔道，所述的斜腹桿(22)設置在直腹桿(21)和焊接鋼夾板(23)之間。

5.根據權利要求4述的一種基于恒阻大變形錨索的監測預警一體化深部立井井筒裝置，其特征在于，恒阻大變形錨索內的鋼絞線(15)以及相鄰恒阻大變形錨索間的鋼絞線施加有預應力，用以抵抗井壁向內側的變形。

6.根據權利要求4述的一種基于恒阻大變形錨索的監測預警一體化深部立井井筒裝置，其特征在于，當井筒結構的內徑小于10米時，鋼絞線(15)采用15-7φ5型號，直腹桿(21)采用HW300×300型號，水平設置的斜腹桿(22)采用HW300×300型號，豎向設置的斜腹桿(22)采用40A型號的工字鋼。

7.根據權利要求1述的一種基于恒阻大變形錨索的監測預警一體化深部立井井筒裝置，其特征在于，該裝置在圍巖破碎帶和表土層與巖層的交界處加密布置，根據圍巖破碎程度調整加密間距，其范圍在20m和100m之間，在其余區域間隔100米均勻布置。

8.根據權利要求1-7任一項所述的一種基于恒阻大變形錨索的監測預警一體化深部立井井筒裝置，其特征在于，該裝置的施工步驟如下：

在施工井筒筒壁完成之后，在預埋好的焊接鋼夾板上用螺栓分別固定斜腹桿和直腹桿，并在斜腹桿和直腹桿之間用螺栓連接；在預定位置打入恒阻大變形錨索，并連接支撐結構和恒阻大變形錨索內的鋼絞線，同時安裝布置在恒阻大變形錨索端部的壓變式力學傳感器，連接完畢后對鋼絞線施加預應力，固定鎖具，形成自適應的穩定結構體系；

當井壁發生較大收斂變形時，恒阻大變形錨索的拉力將逐步增大，進而提高對井壁的支撐力以及井壁的整體穩定性和承載力，基于恒阻大變形錨索大變形，能夠適應井壁發生變形而不破壞的特性，通過監測系統對井壁結構承載的全過程進行監測，并進行預警，防止井壁破壞的發生。

9.根據權利要8所述的一種基于恒阻大變形錨索的監測預警一體化深部立井井筒裝置，其特征在于，施加的預應力為恒阻大變形錨索最大設計值的60-70％。