[實用新型]一種高壓高聚能沖擊性圍巖下的韌性井壁結構

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820995980.7
• 申請日: 2018-06-27
• 公開（公告）號: CN208456595U
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設計）人: 徐衍;鄧堯增;周曉敏;周海振;李健;朱幸福;紀洪廣;管華棟;和曉楠;吳濤;周仕瑜;趙振龍;郭潔;黃超;張超
• 申請（專利權）人: 北京科技大學;中煤第五建設有限公司
• 主分類號: E21D5/11
• 分類號: E21D5/11
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本實用新型提供一種高壓高聚能沖擊性圍巖下的韌性井壁結構，屬于井壁支護技術領域。該結構包括消縫的斜面接茬、徑向碳纖維植筋、韌性碳筋網、韌性混凝土井壁和高壓高聚能圍巖；韌性碳筋網與徑向碳纖維植筋彎鉤結節(jié)連接，和斜面接茬，界面鑿毛除浮渣，涂抹混凝土界面劑，確保短段逆作而成的井壁具有長套的混凝土井壁完整性。該結構能夠使圍巖與井壁共體作用，充分發(fā)揮圍巖的自承能力；利用網狀立體韌筋確保缺陷或脆性混凝土材料的不穩(wěn)定破壞性，消除意外的沖擊作用。

技術領域

本實用新型涉及井壁支護技術領域，特別是指一種高壓高聚能沖擊性圍巖下的韌性井壁結構。

背景技術

隨著我國金屬礦山向深部礦產資源開發(fā)的發(fā)展，豎井井筒建設深度不斷增加，已經超過1500m以上。金屬礦山一般系非沉積巖地層，盡管巖體強度和完整性較高，但在如此深的圍巖條件下，圍巖儲存較大的能量，圍巖極易遭受脆性破壞，發(fā)生巖爆等特殊地質災害，傳統(tǒng)井壁材料和結構往往不能承受沖擊作用，達不到豎井井筒安全運行使用的要求，為此設計和開發(fā)新型井壁結構。

目前，國內井壁設計基本沿用煤礦井筒的設計規(guī)范，金屬礦山井筒的絕大部分地層和煤礦沉積巖不同，按照傳統(tǒng)載荷結構法已經無法設計出符合金屬礦山長期服役的深井或超深井的井壁。金屬礦山立井井壁設計普遍較薄。因此，井壁自身的強度關鍵在于提高井壁材料抗沖擊性和與圍巖共體結構的整體強度。國外南非、加拿大等金屬礦山進入深部開采的國家，在深井沖擊性圍巖的支護方面也基本處于摸索階段。

實用新型內容

本實用新型針對已有金屬礦山深井井壁存在的不足或空白，基于對高聚能沖擊傾向性圍巖應力力學分析基礎上，結合現(xiàn)代控制論中有關魯棒性問題解決的技術路徑，提供一種高壓高聚能沖擊性圍巖下的韌性井壁結構

該結構包括斜面接茬、徑向碳纖維植筋、韌性碳筋網、韌性混凝土井壁和高壓高聚能圍巖，韌性混凝土井壁設置在高壓高聚能圍巖上，在韌性混凝土井壁下部設置斜面接茬，斜面接茬下方沿韌性混凝土井壁水平布置一圈徑向碳纖維植筋，韌性混凝土井壁內部設置一至兩層由碳纖維韌筋構成的韌性碳筋網；韌性碳筋網的頂端與徑向碳纖維植筋的彎鉤端用柔性碳纖維繩結節(jié)連接固定；斜面接茬處，接茬面鑿毛、清除浮渣，然后涂抹混凝土界面劑，澆筑韌性混凝土。

其中，斜面接茬、徑向碳纖維植筋、韌性碳筋網、韌性混凝土井壁和高壓高聚能圍巖形成徑向共體。

韌性混凝土井壁為摻入高強度防鋼纖維的C30～C40等級或以上的韌性混凝土材料，分段澆筑，在模板成型作用下形成的韌性混凝土井壁結構。

徑向碳纖維植筋一端植入于高壓高聚能的圍巖的鉆孔內深度500mm以上，韌性混凝土自密實充填于3～5倍徑向碳纖維植筋直徑的鉆孔內，徑向碳纖維植筋另一端有90度以上彎鉤，在韌性混凝土井壁內，與韌性碳筋網用柔性碳纖維繩結節(jié)連接固定。徑向碳纖維植筋在圍巖上按700mm～1000mm間距以井筒徑向布置，上下傾角控制在10度以內。

韌性混凝土材料是在C30以上等級的混凝土內摻入了1‰～3‰體積比的短碳纖維；混凝土采樣的粗骨料直徑不大于25mm。

韌性碳筋網為扁狀筋編織而成的規(guī)則網狀結構，圍繞高壓高聚能圍巖周邊布置。

斜面接茬的斜面傾角在30°～60°。

本實用新型的上述技術方案的有益效果如下：

上述方案中，圍巖與井壁共體作用，充分發(fā)揮圍巖的自承能力；網狀立體韌筋，確保缺陷或脆性混凝土材料的不穩(wěn)定破壞性下，消除起沖擊作用；韌性混凝土，提高混凝土的抗脆性破壞能力，防止井壁圍巖魯棒性破壞。徑向植筋與網筋結節(jié)連接和斜面接茬消縫技術，確保短砌的井壁具有長套的混凝土完整性。

附圖說明

圖1為本實用新型的高壓高聚能沖擊性圍巖下的韌性井壁結構剖面圖；