[实用新型]一种高压高聚能冲击性围岩下的韧性井壁结构

说明书

本实用新型提供一种高压高聚能冲击性围岩下的韧性井壁结构，属于井壁支护技术领域。该结构包括消缝的斜面接茬、径向碳纤维植筋、韧性碳筋网、韧性混凝土井壁和高压高聚能围岩；韧性碳筋网与径向碳纤维植筋弯钩结节连接，和斜面接茬，界面凿毛除浮渣，涂抹混凝土界面剂，确保短段逆作而成的井壁具有长套的混凝土井壁完整性。该结构能够使围岩与井壁共体作用，充分发挥围岩的自承能力；利用网状立体韧筋确保缺陷或脆性混凝土材料的不稳定破坏性，消除意外的冲击作用。

技术领域

本实用新型涉及井壁支护技术领域，特别是指一种高压高聚能冲击性围岩下的韧性井壁结构。

背景技术

随着我国金属矿山向深部矿产资源开发的发展，竖井井筒建设深度不断增加，已经超过1500m以上。金属矿山一般系非沉积岩地层，尽管岩体强度和完整性较高，但在如此深的围岩条件下，围岩储存较大的能量，围岩极易遭受脆性破坏，发生岩爆等特殊地质灾害，传统井壁材料和结构往往不能承受冲击作用，达不到竖井井筒安全运行使用的要求，为此设计和开发新型井壁结构。

目前，国内井壁设计基本沿用煤矿井筒的设计规范，金属矿山井筒的绝大部分地层和煤矿沉积岩不同，按照传统载荷结构法已经无法设计出符合金属矿山长期服役的深井或超深井的井壁。金属矿山立井井壁设计普遍较薄。因此，井壁自身的强度关键在于提高井壁材料抗冲击性和与围岩共体结构的整体强度。国外南非、加拿大等金属矿山进入深部开采的国家，在深井冲击性围岩的支护方面也基本处于摸索阶段。

实用新型内容

本实用新型针对已有金属矿山深井井壁存在的不足或空白，基于对高聚能冲击倾向性围岩应力力学分析基础上，结合现代控制论中有关鲁棒性问题解决的技术路径，提供一种高压高聚能冲击性围岩下的韧性井壁结构

该结构包括斜面接茬、径向碳纤维植筋、韧性碳筋网、韧性混凝土井壁和高压高聚能围岩，韧性混凝土井壁设置在高压高聚能围岩上，在韧性混凝土井壁下部设置斜面接茬，斜面接茬下方沿韧性混凝土井壁水平布置一圈径向碳纤维植筋，韧性混凝土井壁内部设置一至两层由碳纤维韧筋构成的韧性碳筋网；韧性碳筋网的顶端与径向碳纤维植筋的弯钩端用柔性碳纤维绳结节连接固定；斜面接茬处，接茬面凿毛、清除浮渣，然后涂抹混凝土界面剂，浇筑韧性混凝土。

其中，斜面接茬、径向碳纤维植筋、韧性碳筋网、韧性混凝土井壁和高压高聚能围岩形成径向共体。

韧性混凝土井壁为掺入高强度防钢纤维的C30～C40等级或以上的韧性混凝土材料，分段浇筑，在模板成型作用下形成的韧性混凝土井壁结构。

径向碳纤维植筋一端植入于高压高聚能的围岩的钻孔内深度500mm以上，韧性混凝土自密实充填于3～5倍径向碳纤维植筋直径的钻孔内，径向碳纤维植筋另一端有90度以上弯钩，在韧性混凝土井壁内，与韧性碳筋网用柔性碳纤维绳结节连接固定。径向碳纤维植筋在围岩上按700mm～1000mm间距以井筒径向布置，上下倾角控制在10度以内。

韧性混凝土材料是在C30以上等级的混凝土内掺入了1‰～3‰体积比的短碳纤维；混凝土采样的粗骨料直径不大于25mm。

韧性碳筋网为扁状筋编织而成的规则网状结构，围绕高压高聚能围岩周边布置。

斜面接茬的斜面倾角在30°～60°。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，围岩与井壁共体作用，充分发挥围岩的自承能力；网状立体韧筋，确保缺陷或脆性混凝土材料的不稳定破坏性下，消除起冲击作用；韧性混凝土，提高混凝土的抗脆性破坏能力，防止井壁围岩鲁棒性破坏。径向植筋与网筋结节连接和斜面接茬消缝技术，确保短砌的井壁具有长套的混凝土完整性。

附图说明

图1为本实用新型的高压高聚能冲击性围岩下的韧性井壁结构剖面图；