[发明专利]煤矿立井井筒钢管混凝土支架与混凝土管片支护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿立井井筒支护技术，尤其涉及一种煤矿立井井筒钢管混凝土支架与混凝土管片支护装置。

背景技术

煤炭是目前乃至今后一段时间内的主要一次性能源，随着煤炭的开采，浅部资源渐趋枯竭，今后煤炭开发均为深部资源，煤矿立井井筒穿过的第三系和第四系表土层厚达500～800m，如正在建设的安徽板集矿井表土层厚达580m，山东巨野煤田万福矿井表土层更是厚达750m。今后，还将要开发表土覆盖层更为深厚的煤炭资源。随着矿井建设中井筒穿过的表土层增厚，井壁承受的地压也将越来越大，因而提高井壁的承载能力就成为一个突出的问题。

目前，立井施工方法主要为冻结法和钻井法，冻结法大约占80%，冻结井壁一般为双层混凝土结构,表土深部施工条件复杂地段通常在内、外壁间增设塑料夹层，钻井井壁为钢筋混凝土结构或钢板-钢筋混凝土复合结构。随着表土厚度的增加,地压将随之增大,在井壁材料不变的情况下,井壁厚度势必也将快速增大,从而不仅带来钻掘断面有效利用率过低和钻井井壁漂浮下沉困难等问题,而且将导致工程造价飙升。大量的研究、试验和工程实践表明,要保证深表土井壁具有合理的厚度,必须提高井壁材料的强度。解决办法可以从两方面考虑:一是增加井壁含钢量,采用钢骨混凝土、钢纤维混凝土、钢板混凝土、铸钢(铸铁)混凝土井壁;二是采用高强混凝土井壁。

在如此深厚的表土层中建井，当采用冻结法凿井时，为抵御强大的冻结压力和水土压力作用，就必须采用超高强冻结井壁结构。冻结井壁主要采用现浇钢筋混凝土结构，其最大支护表土层深度为585m，井壁最大总厚度为2.45m，混凝土最高强度等级为C75。理论分析和试验研究结果表明，为了提高建井速度和降低工程造价，易于冻结孔布置和冻结壁稳定，井壁设计不宜过厚。因此，超高强井壁结构的一个有效技术途径就是尽可能地提高井壁中的混凝土强度等级，使用高强混凝土。但现有研究成果表明，高强混凝土在受压时其破坏特征表现为高度脆性，且随着强度等级的提高，其脆性也相应增大，破坏时呈无先兆的突然式破坏，工程结构物的可靠性降低。而且，这种高脆性从高强混凝土本身是不能克服的，因为混凝土的集料抑或水泥石，在微观结构键型上均为共价键所主导，所以高强混凝土最适宜的应用方式，是与金属材料进行有效地复合，特别是用金属材料对高强混凝土进行全面约束的方式进行应用。

现有技术中，用于深井支护的方法主要有单、双层钢筋混凝土井壁，钢板筒以及它们之间的组合支护方法，例如钢板-钢筋混凝土复合结构。存在的问题主要有：

1、钢筋混凝土井壁承载力低，在深立井支护中，随着表土厚度的增加,地压将随之增大,在井壁材料不变的情况下,井壁厚度势必也将快速增大,从而不仅带来钻掘断面有效利用率过低和钻井井壁漂浮下沉困难等问题,而且将导致工程造价飙升，钢筋混凝土井壁无法满足深井支护特别是深厚表土层立井支护。

2、钢板筒承载力高，一般使用在井壁内侧，可以使井壁混凝土两向受压，已经成功应用于工程实践中，但是其成本昂贵，施工也很复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低、支护能力强、易施工的煤矿立井井筒钢管混凝土支架与混凝土管片支护装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的煤矿立井井筒钢管混凝土支架与混凝土管片支护装置，包括相互间隔布置的多个钢管混凝土支架与钢筋混凝土预制管片，所述钢筋混凝土预制管片与钢管混凝土支架结合的部位设有与所述钢管混凝土支架外壁相配合的弧面，所述钢管混凝土支架的顶面设有注浆口和排气孔。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的煤矿立井井筒钢管混凝土支架与混凝土管片支护装置，包括相互间隔布置的多个钢管混凝土支架与钢筋混凝土预制管片，钢筋混凝土预制管片与钢管混凝土支架结合的部位设有与钢管混凝土支架外壁相配合的弧面，钢管混凝土支架的顶面设有注浆口和排气孔，成本低、支护能力强、易施工。

附图说明

图1为本发明实施例提供的煤矿立井井筒钢管混凝土支架与混凝土管片支护装置的纵向剖面结构示意图；

图2为本发明实施例提供的煤矿立井井筒钢管混凝土支架与混凝土管片支护装置的横向剖面结构示意图；

图3为本发明实施例中钢筋混凝土预制管片与钢管混凝土支架连接的结构示意图；

图4为本发明实施例中钢筋混凝土预制管片的结构示意图。

图中：1、套管，2、钢筋混凝土预制管片，3、注浆口，4、高强混凝土，5、固定耳板，6、钢管混凝土支架，7、排气孔，8、锚杆眼。

具体实施方式