[发明专利]钢板钢骨混凝土井壁

说明书

一、技术领域

本发明创造涉及钢板钢骨混凝土井壁，尤其适用于矿井建设之深厚冲积层与富水岩层中的深立井井筒，如普通凿井法、冻结法、钻井法和沉井法井筒。

二、背景技术

随着我国深部矿产资源的开发，井筒建设深度不断增大，井壁承载力不得不大幅增加，以承受越来越大的深部地压。为此，只有两种途经：一是井壁结构不变，提高其材料强度及厚度；二是改变井壁结构。目前，常用的钢筋混凝土壁结构已难以适应深部矿井建设的需要，而国外惯用的铸铁或铸钢井壁、丘宾块井壁、混凝土弧板井壁需在地面预制，并在井下安装，其施工技术复杂、难度大、成本高，质量难以保证。

已有的技术，例如通过在井壁内部设置环形闭合骨架，提高井壁的整体承载力。但是，该井壁的金属骨架，不能使井壁内表面混凝土由平面受力状态变为三向受力状态，不能充分发挥井壁内侧混凝土的三轴抗压强度。

已有的技术，例如通过在井壁内表面设置钢板浇筑形成内侧单层钢板混凝土井壁。由于内侧钢板仅仅通过背面的锚卡与混凝土粘结，受载过程中容易与混凝土剥离，导致内侧混凝土不能充分发挥三轴抗压强度，水平承载力提高幅度有限。

已有的技术，例如通过在井壁内、外表面设置双层钢板、径向联接件浇筑形成混凝土井壁。但是，井壁受力的最不利部位是其内侧区域，该型井壁利用双层钢板对井壁实施整体径向约束，一方面，钢板用量很大，但对井壁内侧含钢率的提高有限；另一方面，外部混凝土的强度提高对井壁水平承载力贡献不显著。此外，冻结法凿井中，外表面钢板与围岩体间的不规则环形空间内，混凝土浇筑质量很难保证，因此该型井壁更适用于钻井井壁与沉井井壁。

三、发明内容

（1）发明目的

鉴于已有技术存在的问题，本发明创造的目的是提出一种结构更合理、承载力更高、施工难度较小并具有广泛适用性的钢板钢骨混凝土井壁结构。

（2）技术方案

本发明创造的钢板钢骨混凝土井壁，它主要由：钢板筒、环向钢骨、内侧竖向钢骨、外侧竖向钢骨、径向联接件，以及浇筑于钢板筒与井壁模板或钢板筒与围岩体之间的混凝土。

钢板筒由多段预弯成形的曲面钢板构成，各个曲面钢板先安装固定到内侧竖向钢骨上，再依次焊接成闭合的筒状结构；

环向钢骨由多个型钢弧段构成，各个型钢弧段先安装固定到外侧竖向钢骨上，再通过焊接或螺栓联接成闭合结构；环向钢骨根据工程需要按一定的竖向间距分层设置；钢板筒、环向钢骨之间设置径向联接件。

具体来说：

一种钢板钢骨混凝土井壁，包括钢板筒1、环向钢骨2、内侧竖向钢骨3、外侧竖向钢骨4、径向联接件5和混凝土6；

钢板筒1设置在井壁内表面；钢板筒1是沿井筒周向，由多个弧段的曲面钢板通过焊接而成的闭合的圆筒结构；沿井筒纵向，相邻钢板筒之间为直接或间接焊接；

环向钢骨2设置在井壁内部，与钢板筒1之间的距离可调；环向钢骨2是沿井筒周向，它由多个型钢弧段通过焊接或螺栓连接而成的环形闭合结构；各个型钢弧段沿井筒纵向，依次分层布置，且层间距可调；

内侧竖向钢骨3紧邻在钢板筒1的外侧布设；内侧竖向钢骨3是由型钢段通过焊接或螺栓连接而成的竖直结构；内侧竖向钢骨3与钢板筒1之间通过螺栓连接或焊接；

外侧竖向钢骨4紧邻于环向钢骨2的内侧或外侧；外侧竖向钢骨4是由型钢段通过焊接或螺栓连接而成的竖直结构；外侧竖向钢骨4与环向钢骨2之间通过螺栓连接或焊接；

钢板筒1与环向钢骨2通过径向联接件5径向联接；

通过在钢板筒1与井壁模板之间，或钢板筒1与围岩体之间的环形空间内浇筑混凝土6构成筒状的井壁结构。

钻井井壁段间存在法兰板时，相邻钢板筒之间间接焊接（即：钻井井壁分节预制时，每段井壁的钢板筒与两端法兰板焊接；井壁安装时，相邻井壁段之间直接接触的法兰板之间再焊接连接）。

混凝土6是普通混凝土、高性能混凝土或纤维混凝土。

环向钢骨2的型钢弧段是槽钢或H型钢或类似型钢；内侧竖向钢骨3的型钢段是H型钢或槽钢或类似型钢；外侧竖向钢骨4的型钢段是H型钢或槽钢或类似型钢；径向联接件5是双端带丝的螺纹杆及螺帽或类似构件。

（3）技术效果

立井井壁受水平地压作用，最不利受力部位是内侧区域。因此，井壁安全承载的关键在于提高上述部位的材料强度与配筋率（含钢量）。