[實用新型]適應于礦山深部地層及高應力區域的豎井復合支護結構

有效

• 申請號: 201920775497.2
• 申請日: 2019-05-27
• 公開（公告）號: CN210829268U
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 孫揚;王鵬飛;郭相參;安建英;過曾明
• 申請（專利權）人: 中國恩菲工程技術有限公司
• 主分類號: E21D7/00
• 分類號: E21D7/00;E21D5/04;E21D5/06;E21D5/11;E21D21/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋合成

本實用新型公開了一種適應于礦山深部地層及高應力區域的豎井復合支護結構，包括：豎井，所述豎井內限定出井筒空間；剛性支護，所述剛性支護設在所述井筒空間的外圍，所述剛性支護的下端與所述井筒空間底部工作面存在距離；柔性支護，所述柔性支護的一端設在所述剛性支護的外圍，所述柔性支護的另一端深入到圍巖中。該豎井復合支護結構克服了豎井高應力區域圍巖穩定性控制困難、施工安全隱患多、巖爆風險高等問題，有效解決了深部地層及高應力區域的豎井支護過程中的難題。

技術領域

本實用新型屬于豎井工程技術領域，具體而言，本實用新型涉及適應于深部地層及高應力區域的豎井復合支護結構。

背景技術

“十三五”開局之年，國家啟動《“十三五”國家科技創新規劃》面向2030年“深度”布局，提出了“深空、深海、深地、深藍”一系列重大項目與國家科技重大專項。在“深地”重大系列專項研究中，提出爭取到2020年，全國形成至2000米礦產資源開采的目標要求。

長期以來我國礦產資源開采的深度多數處于1000m以內的開采范圍，進而形成了成熟的第四系淺部地層成套技術，對于超過1000m深度開采技術研究較少，缺乏開采深地資源的技術儲備。近年來，隨著淺部資源的不斷減少，礦山正在逐漸向1000m至1200m的開采深度邁進，少數的金屬礦井正在建設超過1400m的深井開拓系統。隨著資源及能源需求的繼續提升，以及經濟技術的發展，礦山豎井向著更深更大規模發展。當前已建成的最深最大豎井工程有：思山嶺鐵礦副井(直徑10m，深度1438m)，會澤鉛鋅礦3#豎井(直徑6.5m，深度1526m)。同時，我國有一批即將建設的深度在1500m左右的儲備金屬礦山，最深的山東黃金集團西嶺金礦及云南會澤鉛鋅礦深部工程等豎井埋深將超過1800m。

傳統豎井支護僅采用一次素混凝土支護。傳統方案爆破完后，緊跟掘砌工作面實施混凝土襯砌支護，混凝土井壁和井底掘進工作面距離近，不考慮圍巖壓力釋放距離。針對深豎井圍巖高應力的特點，傳統豎井支護僅采用一次素混凝土支護存在以下缺點：

(1)長期以來在淺部地層施工豎井形成的成熟掘砌工法，即以短掘短砌為特征，爆破后即進行混凝土井壁支護，襯砌完成后即刻出碴，預留圍巖壓力釋放時間短，難以適應深部地層特征的圍巖控制。

(2)在深部高應力地層中，圍巖應力釋放必然需要一定變形調整過程。混凝土襯砌是一種相對剛性支護結構，其適應圍巖變形能力差。顯然，僅采用普通素混凝土支護難以適應深豎井圍巖控制要求。

(3)傳統豎井施工在開工前施工一個豎井工程勘察孔，能夠滿足常規豎井設計所需要的基礎資料。受工程勘察資料的準確性、施工擾動、掘砌工藝、實際豎井施工位置與工堪孔位偏差等影響，如何準確實時判斷井筒空間工作面下部圍巖的信息相對困難。

(4)深井高應力易發生巖爆，成為影響施工安全的主要風險和防治難點之一。傳統豎井素混凝土支護，巖爆發生時吸能作用弱，協調變形差，易受巖爆破壞影響。

現有近似實用新型“一種巖質地層大斷面深豎井的支護結構體系(CN203879506U)”相比，該實用新型涉及的是適用于市政、公路和鐵路工程領域的豎井支護，具體而言是針對淺部第四系地層的支護結構體系；該實用新型也不涉及考慮圍巖高應力、巖爆等礦山深豎井工程特性要求。現有近似實用新型“一種松散體中的地下豎井支護結構(CN204646240U)”相比，該實用新型也是針對淺部第四系地層的松散體的支護結構體系，是對松散巖體或塌方渣體的特殊地層的支護結構。

綜上所述，傳統豎井素混凝土一次支護不能適應深井地層特征，需要尋求與之匹配的新的支護結構體系。

實用新型內容

本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種適應于礦山深部地層及高應力區域的豎井復合支護結構。該豎井復合支護結構克服了豎井高應力區域圍巖穩定性控制困難、施工安全隱患多、巖爆風險高等問題，有效解決了深部地層及高應力區域的豎井支護過程中的難題。