[发明专利]一种深立井支护结构和施工方法有效
申请号: | 201910149350.7 | 申请日: | 2019-02-28 |
公开(公告)号: | CN109854285B | 公开(公告)日: | 2020-10-02 |
发明(设计)人: | 汪小东;朱志根;付宗智 | 申请(专利权)人: | 长沙有色冶金设计研究院有限公司 |
主分类号: | E21D20/00 | 分类号: | E21D20/00;E21D21/00;E21D5/04;E21D5/11;E21D1/03 |
代理公司: | 长沙正奇专利事务所有限责任公司 43113 | 代理人: | 卢宏 |
地址: | 410019 湖南*** | 国省代码: | 湖南;43 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 立井 支护 结构 施工 方法 | ||
本发明提供一种深立井支护结构。所述深立井支护结构包括在所述井筒掘进断面上沿最大水平应力方向对称设置的锚网固定区、自所述锚网固定区向围岩内延伸形成的钻孔群和在所述钻孔群内填充的静力破碎剂,所述锚网固定区包括锚网和固定所述锚网的锚杆;所述锚杆、锚网、钻孔群和静力破碎剂组合形成紧贴井壁和围岩之间的月牙形的原位让压拱结构。与相关技术相比,本发明所提供的深立井支护结构利用原位让压拱结构的受力易挤压变形特性来充分调动最大水平应力方向围岩深部的自承能力,从而降低井壁沿最大主应力方向的径向载荷,且减小井壁内因非均匀水平围压而产生的弯曲应力。本发明还提供一种上述深井支护结构的施工方法。
技术领域
本发明涉及矿山立井支护技术领域,尤其涉及适用于深立井非均匀水平围压及高地应力环境的支护结构和施工方法。
背景技术
随着我国浅部资源的枯竭,我国矿山立井已经逐步进入1500~2000m深度范围。深部基岩段立井支护结构受力与表土段及浅部基岩段有很大不同,非均匀水平围压是导致深立井井壁失效不可忽视的因素。针对深井基岩段非均匀水平围压的地应力环境,目前深立井断面仍为圆形为主,采用的井壁结构仍然是以全断面均厚的钢筋(钢纤维)(钢板)混凝土结构为主,以最不利截面计算确定全断面均等井壁厚度,井壁各处安全富余差异很大。
深立井支护结构需要面对的另一个难题就是高地应力及冲击地压,一味地增加支护结构的刚度及强度不仅增加工程成本、工期,还会造成围岩集中应力没有合理调整和释放,易造成冲击地压灾害。
综上所述,对于深立井非均匀水平围压及高地应力环境,如何确保深立井支护结构安全、经济且施工方便是工程技术人员面临的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于深立井非均匀水平围压及高地应力环境的支护结构和施工方法,且支护结构成本低、受力合理、施工方便。
本发明的技术方案是:提供一种深立井支护结构,包括:
锚网固定区,由在井筒掘进断面上沿最大水平应力方向的井筒两侧、对称施工锚网和固定所述锚网的锚杆形成;
钻孔群,自所述锚网固定区向围岩内延伸形成;
静力破碎剂,在所述钻孔群内填充;
所述锚杆、锚网、钻孔群和静力破碎剂组合形成紧贴井壁和围岩之间的月牙形的原位让压拱结构。
如图1所示,针对深井非均匀水平应力σH、σh环境(σHσh,其中σH为最大水平应力)。
月牙形是指农历月初形状像钩的月亮,其为该时段月亮正投影在天空的形状。图1所示的月牙形是指所述原位让压拱结构的正投影的形状。
优选的,所述锚网固定区沿井筒掘进断面的分布角度范围为60~120°。
优选的,所述钻孔群由多个楔形布置的钻孔组成,该钻孔直径为26~55mm,钻孔上偏5°~15°;该多个钻孔的孔底间排距为150~500mm,孔口间排距大于钻孔的孔底间排距100~300mm。
优选的,所述锚杆为普通螺纹钢锚杆或抗冲锚杆,其端部设有对所述锚网进行位置固定的托盘;所述锚杆长度为d+500~1000mm,其中,d为原位让压拱结构矢高,所述原位让压拱结构的矢高d=(1/6~1/2)R,其中,R为井筒掘进断面的半径。
优选的,在所述原位让压拱结构中预埋设有注浆花管,所述注浆花管延伸至井壁外侧。
优选的,所述锚网为金属网或塑料网,其网格尺寸为25~55mm。
本发明还提供一种上述深井支护结构的施工方法,包括以下步骤:
步骤一,在围岩中施工出立井井筒掘进断面;
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