[实用新型]适应于矿山深部地层及高应力区域的竖井复合支护结构

说明书

本实用新型公开了一种适应于矿山深部地层及高应力区域的竖井复合支护结构，包括：竖井，所述竖井内限定出井筒空间；刚性支护，所述刚性支护设在所述井筒空间的外围，所述刚性支护的下端与所述井筒空间底部工作面存在距离；柔性支护，所述柔性支护的一端设在所述刚性支护的外围，所述柔性支护的另一端深入到围岩中。该竖井复合支护结构克服了竖井高应力区域围岩稳定性控制困难、施工安全隐患多、岩爆风险高等问题，有效解决了深部地层及高应力区域的竖井支护过程中的难题。

技术领域

本实用新型属于竖井工程技术领域，具体而言，本实用新型涉及适应于深部地层及高应力区域的竖井复合支护结构。

背景技术

“十三五”开局之年，国家启动《“十三五”国家科技创新规划》面向2030年“深度”布局，提出了“深空、深海、深地、深蓝”一系列重大项目与国家科技重大专项。在“深地”重大系列专项研究中，提出争取到2020年，全国形成至2000米矿产资源开采的目标要求。

长期以来我国矿产资源开采的深度多数处于1000m以内的开采范围，进而形成了成熟的第四系浅部地层成套技术，对于超过1000m深度开采技术研究较少，缺乏开采深地资源的技术储备。近年来，随着浅部资源的不断减少，矿山正在逐渐向1000m至1200m的开采深度迈进，少数的金属矿井正在建设超过1400m的深井开拓系统。随着资源及能源需求的继续提升，以及经济技术的发展，矿山竖井向着更深更大规模发展。当前已建成的最深最大竖井工程有：思山岭铁矿副井(直径10m，深度1438m)，会泽铅锌矿3#竖井(直径6.5m，深度1526m)。同时，我国有一批即将建设的深度在1500m左右的储备金属矿山，最深的山东黄金集团西岭金矿及云南会泽铅锌矿深部工程等竖井埋深将超过1800m。

传统竖井支护仅采用一次素混凝土支护。传统方案爆破完后，紧跟掘砌工作面实施混凝土衬砌支护，混凝土井壁和井底掘进工作面距离近，不考虑围岩压力释放距离。针对深竖井围岩高应力的特点，传统竖井支护仅采用一次素混凝土支护存在以下缺点：

(1)长期以来在浅部地层施工竖井形成的成熟掘砌工法，即以短掘短砌为特征，爆破后即进行混凝土井壁支护，衬砌完成后即刻出碴，预留围岩压力释放时间短，难以适应深部地层特征的围岩控制。

(2)在深部高应力地层中，围岩应力释放必然需要一定变形调整过程。混凝土衬砌是一种相对刚性支护结构，其适应围岩变形能力差。显然，仅采用普通素混凝土支护难以适应深竖井围岩控制要求。

(3)传统竖井施工在开工前施工一个竖井工程勘察孔，能够满足常规竖井设计所需要的基础资料。受工程勘察资料的准确性、施工扰动、掘砌工艺、实际竖井施工位置与工堪孔位偏差等影响，如何准确实时判断井筒空间工作面下部围岩的信息相对困难。

(4)深井高应力易发生岩爆，成为影响施工安全的主要风险和防治难点之一。传统竖井素混凝土支护，岩爆发生时吸能作用弱，协调变形差，易受岩爆破坏影响。

现有近似实用新型“一种岩质地层大断面深竖井的支护结构体系(CN203879506U)”相比，该实用新型涉及的是适用于市政、公路和铁路工程领域的竖井支护，具体而言是针对浅部第四系地层的支护结构体系；该实用新型也不涉及考虑围岩高应力、岩爆等矿山深竖井工程特性要求。现有近似实用新型“一种松散体中的地下竖井支护结构(CN204646240U)”相比，该实用新型也是针对浅部第四系地层的松散体的支护结构体系，是对松散岩体或塌方渣体的特殊地层的支护结构。

综上所述，传统竖井素混凝土一次支护不能适应深井地层特征，需要寻求与之匹配的新的支护结构体系。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种适应于矿山深部地层及高应力区域的竖井复合支护结构。该竖井复合支护结构克服了竖井高应力区域围岩稳定性控制困难、施工安全隐患多、岩爆风险高等问题，有效解决了深部地层及高应力区域的竖井支护过程中的难题。