[發明專利]一種基于恒阻大變形結構的深部立井井筒自適應防護裝置

在審

• 申請號: 201811386584.5
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109372515A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 喬亞飛;肖穎鳴;何滿潮;丁文其;劉國釗;王博
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E21D5/01
• 分類號: E21D5/01;E21D5/012;E21D5/06;E21D5/12
• 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

本發明涉及一種基于恒阻大變形結構的深部立井井筒自適應防護裝置，該裝置設置在深部立井自上而下的多節筒壁之間，該裝置包括：上部模塊：包括圓環形頂板、中空環形外密封筒以及恒阻大變形桿體；下部模塊：包括圓環形底座、中空環形內密封筒以及恒阻大變形套筒，所述的內密封筒套插在外密封筒內；密封模塊：設置在外密封筒與內密封筒相互套插縫隙處的鋼絲刷及填充于鋼絲刷內部的油脂；恒阻體：安裝在恒阻大變形桿體的下表面上，其下表面與恒阻大變形套筒壓緊接觸，在受到上部下壓時，恒阻體下表面壓入變形套筒中，使其撐開變形。與現有技術相比，本發明具有有效防護、密封性好、保證深部立井井筒結構安全、安裝靈活、監測預警等優點。

技術領域

本發明涉及立井井筒結構的防護工程領域，尤其是涉及一種基于恒阻大變形結構的深部立井井筒自適應防護裝置。

背景技術

在礦山開采過程中發生的立井井筒非采動破壞是一種特殊的礦山地質災害，其主要表現為煤礦立井井筒在具有足夠的保安礦柱條件下，立井井筒的部分井壁發生嚴重的變形和破裂，致使提升運輸困難，一些井筒在破壞的同時還伴有大量的涌水冒砂，而且立井井筒非采動破壞具有一定周期性，即許多治理后的立井井筒在正常使用一段時間后發生重復變形破壞，因此立井井筒非采動破壞的工程地質災害嚴重地影響著礦山的正常運營，危及生產安全。根據調查發現，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，致使表土層帶動立井井筒下沉，井筒受到額外的負摩阻力作用產生較大的軸壓力，最后導致井筒內部發生剝落、壓損或更嚴重的破壞。因此，對立井井筒結構采取一定的防護技術，是減少甚至防止立井井筒破壞的關鍵技術內容，不僅具有領先的技術意義，更具有極大的社會及經濟意義。

目前，對井壁破裂的治理和預防主要有以下幾個方面。

1)開卸壓槽。在立井井筒危險位置破壁注漿堵水、防水，然后對此部位進行控制爆破，使卸壓槽成型。最后在卸壓槽內填充可壓縮的PVC板以適應地層沉降。

2)破壁注漿加固地層。由于采礦工程中的疏排水，從而引起表土層固結沉降，使立井井筒受到負摩阻力。因此，對井筒周圍土層進行加固，可使土層沉降減少，提高井壁的穩定性。

3)地表注漿加固地層。在不影響立井井筒正常施工的條件下，從井壁四周地表向下注漿以加固地層，從而減小立井的附加豎向應力。

現有防護措施技術存在以下幾方面的不足：

(1)當卸壓槽壓縮量達到設計值后，需再次開卸壓槽；

(2)治理費用高，工期長。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于恒阻大變形結構的深部立井井筒自適應防護裝置。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于恒阻大變形結構的深部立井井筒自適應防護裝置，該裝置設置在深部立井自上而下的多節筒壁之間，該裝置包括：

上部模塊：包括與上節立井井筒筒壁內預埋鋼筋焊接的圓環形頂板、頂部與頂板內外緣處焊接且開口向下的中空環形外密封筒以及頂端與頂板中心處焊接且橫截面呈圓環形的恒阻大變形桿體；

下部模塊：包括與下節立井井筒筒壁內預埋鋼筋焊接的圓環形底座、底部與底座焊接且開口向上的中空環形內密封筒以及底部焊接在底座中心處呈圓環形的恒阻大變形套筒，所述的內密封筒套插在外密封筒內；

密封模塊：設置在外密封筒與內密封筒相互套插縫隙處的鋼絲刷及填充于鋼絲刷內部的油脂；

恒阻體：安裝在恒阻大變形桿體的下表面上，其下表面與恒阻大變形套筒壓緊接觸，在受到上部下壓時，恒阻體下表面壓入變形套筒中，使其撐開變形。

該裝置在圍巖破碎帶、表土層與巖層的交界處的區域內數量加密設置。