[發(fā)明專利]基于恒阻大變形錨索的監(jiān)測(cè)預(yù)警一體化深部立井井筒裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811238504.1
• 申請(qǐng)日: 2018-10-23
• 公開（公告）號(hào): CN109404027A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬亞飛;劉國(guó)釗;何滿潮;丁文其;肖穎鳴;王博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): E21D21/02
• 分類號(hào): E21D21/02;E21D21/00;E21D5/11
• 代理公司: 上?？剖⒅R(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發(fā)明涉及一種基于恒阻大變形錨索的監(jiān)測(cè)預(yù)警一體化深部立井井筒裝置，該裝置包括：井筒結(jié)構(gòu)：為一截面為環(huán)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和系統(tǒng)錨桿；錨固結(jié)構(gòu)：在井壁內(nèi)沿豎直方向設(shè)有多層，每層結(jié)構(gòu)相同，均包括多個(gè)沿環(huán)向均勻水平設(shè)置穿過(guò)井壁向外的恒阻大變形錨索；支撐結(jié)構(gòu)：水平環(huán)向設(shè)置在井壁內(nèi)側(cè)，用以支撐固定恒阻大變形錨索；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：包括設(shè)置在恒阻大變形錨索上的壓變式力學(xué)傳感器以及與壓變式力學(xué)傳感器連接的預(yù)警系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有提高承載能力、防止失穩(wěn)、施工簡(jiǎn)單易行、空間充足等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及深部立井井筒的結(jié)構(gòu)體系和監(jiān)測(cè)預(yù)警方法領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于恒阻大變形錨索的監(jiān)測(cè)預(yù)警一體化深部立井井筒裝置。

背景技術(shù)

我國(guó)煤炭與石油、天然氣相比是儲(chǔ)存比較豐富的能源，在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占了60％左右，1949-2006年，我國(guó)共生產(chǎn)煤炭超過(guò)380億噸，長(zhǎng)期的開采導(dǎo)致淺埋藏的煤炭資源日益減少，我國(guó)煤炭資源埋藏深度在1000m-2000m的約占總儲(chǔ)量的53.2％，深部煤炭的開采是勢(shì)在必行。近30年多年來(lái)，井筒的平均深度不斷加大，特別是華東地區(qū)的江蘇、安徽、山東，以及河南等產(chǎn)煤大省，無(wú)論是從滿足煤炭資源的需要還是從礦井接替的需要以及煤炭企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的角度考慮，都迫切需要開展深部立井建設(shè)。以山東、安徽、河南等省為例，新建的井筒深達(dá)800～ 1000m。立井井筒的深度逐漸增加，帶來(lái)的是穿越地層條件更加復(fù)雜，施工更加困難等問(wèn)題。一些淺部立井井筒可以忽略的問(wèn)題在深部立井井筒的設(shè)計(jì)中也需要納入考慮范圍之內(nèi)，諸如表土層和活動(dòng)性斷層等復(fù)雜地層條件的影響。

在煤礦開采過(guò)程中，立井井筒非采動(dòng)破壞是一種主要的井筒破壞形式，其主要表現(xiàn)為立井井筒在具有足夠的保安礦柱的條件下，立井井筒的部分井壁發(fā)生嚴(yán)重變形和破壞。立井井筒的非采動(dòng)破壞會(huì)對(duì)運(yùn)輸造成威脅，嚴(yán)重影響礦山的正常運(yùn)營(yíng)，危及生產(chǎn)安全，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，立井井筒的破壞主要是由于表土層與基巖層交界處附近的底部含水層失水，井筒受到額外的負(fù)摩阻力作用產(chǎn)生較大的軸壓力，最后導(dǎo)致井筒內(nèi)壁發(fā)生剝落、壓損或更嚴(yán)重的破壞。對(duì)于深部立井而言，因其具有更大的長(zhǎng)細(xì)比，在相同的軸壓力下更容易發(fā)生破壞。

因此，發(fā)明適合深部立井的井筒結(jié)構(gòu)形式，并實(shí)現(xiàn)井筒結(jié)構(gòu)安全性的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，不僅具有領(lǐng)先的技術(shù)意義，更具有極大的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于恒阻大變形錨索的監(jiān)測(cè)預(yù)警一體化深部立井井筒裝置。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種基于恒阻大變形錨索的監(jiān)測(cè)預(yù)警一體化深部立井井筒裝置，該裝置包括：

井筒結(jié)構(gòu)：為一截面為環(huán)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和系統(tǒng)錨桿；

錨固結(jié)構(gòu)：在井壁內(nèi)沿豎直方向設(shè)有多層，每層結(jié)構(gòu)相同，均包括多個(gè)沿環(huán)向均勻水平設(shè)置穿過(guò)井壁向外的恒阻大變形錨索；

支撐結(jié)構(gòu)：水平環(huán)向設(shè)置在井壁內(nèi)側(cè)，用以支撐固定恒阻大變形錨索；

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：包括設(shè)置在恒阻大變形錨索上的壓變式力學(xué)傳感器以及與壓變式力學(xué)傳感器連接的預(yù)警系統(tǒng)。

所述的恒阻大變形錨索包括鎖具、承載板、填充材料、鋼絞線、套管、恒阻體、恒阻頭和導(dǎo)向頭，所述的鎖具、壓變式力學(xué)傳感器、承載板、套管、恒阻頭和導(dǎo)向頭依次設(shè)置，所述的套管內(nèi)頂部設(shè)有恒阻體，底部設(shè)有填充材料，所述的鋼絞線頂端依次穿過(guò)鎖具、壓變式力學(xué)傳感器、承載板和套管后與恒阻頭連接，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。

所述的支撐結(jié)構(gòu)采用魚腹梁結(jié)構(gòu)。