[发明专利]一种深井高温巷道高强隔热支护结构及施工方法

说明书

本发明提供一种深井高温巷道高强隔热支护结构及施工方法，属于采矿隔热支护技术领域。该结构包括喷射混凝土层、玄武岩连续纤维‑气凝胶复合聚酯纤维混编网格层、自粘式玄武岩纤维土工格栅、树脂锚杆和气凝胶喷涂层，由巷道内壁向巷道中部依次设置喷射混凝土层一、自粘式玄武岩纤维土工格栅、喷射混凝土层二和气凝胶涂层，树脂锚杆贯穿各层固定在巷道内壁上。其中，喷射混凝土层一中间设置玄武岩连续纤维‑气凝胶复合聚酯纤维混编网格层。本发明采用分层喷射，具有优异的隔热效果，满足强度需求，同时通过玄武岩纤维、气凝胶聚酯纤维、树脂锚杆的综合应用，使结构形成一个整体，充分保证深部高压巷道围岩的稳定性，具有优异的隔热效果。

技术领域

本发明涉及采矿隔热支护技术领域，特别是指一种深井高温巷道高强隔热支护结构及施工方法。

背景技术

深部开采是未来金属矿山开采的必然趋势，然而深部开采面临巨大的困难，可概括为高地应力、高地温、高渗透压，成为深部开采的主要瓶颈。高地应力造成围岩极易发生大范围破坏，而高地温则会造成井下温度过高、开采环境恶劣，严重影响深部开采的人员安全。因此，如何实现高地应力巷道的稳定性控制及温度调控，是深部开采的关键技术。

大量研究表明，深部开采井下高温环境的形成主要是由裸露的岩石向外散热造成，而掘进形成的大量巷道，使围岩大面积暴露在外，为地温的散发提供了主要的场所，因此，如何有效的封闭围岩，控制围岩热量散发是深部温度控制的关键之一。

另一方面，随着开采深度的增加，地应力急剧升高，极易引发巷道围岩的大变形及破坏，甚至发生大规模冒顶片帮，因此，为了保证深部开采的顺利进行，必须采取一定的支护措施。目前常用的支护方式包括以各类支架为代表的的被动支护和以锚杆支护为代表的主动支护，由于深部开采应力大，围岩变形剧烈，通常采用锚喷支护、锚网喷支护、锚注支护等联合支护方法。但是，目前深部金属矿山巷道存在支护功能单一、设计不合理造成大量返修的问题。此外，这些支护方式在设计时，通常没有考虑深部巷道热害问题。因此，有必要进一步研究深部巷道隔热支护体系，在保证足够支护强度的前提下，有效隔绝巷道围岩的热量散发。

为了实现井下巷道支护与隔热的有效结合，学者们进行了大量有益的探索，例如现有技术中公开的深部高温岩层巷道隔热支护体系及其施工方法，包括注浆隔热系统、高强支护体系和温度检测系统，具有隔热效果好，支护强度大的优点，但注浆成本高，施工复杂，所采用的耐热金属网和金属锚杆容易将地层内热量带出，破坏隔热效果。现有技术中公开的用于矿井巷道的隔热装置及其施工方法，具有良好的隔热性能和支护作用，但需要在井下进行高温煅烧，增加了施工难度及成本，同时所采用的隔热板强度不足。现有技术中公开的高地温公路隧道隔热、散热支护结构及施工方法，包括围岩表面的硬质聚氨酯隔热材料、初期衬砌、二次衬砌，具有隔热效果好，支护强度大的优点，但散热主要依靠硬质聚氨酯材料，隔热效果难以保障，依靠衬砌中的通风通道，施工工艺复杂，施工难度大，成本高。现有技术中公开的用于巷道外表面的固废物隔热装置及其施工方法，具有成型好，不需搬运，降低固废的优点，但该装置只考虑了巷道的隔热，并未考虑长期支护的需求。现有技术中公开的新型巷道喷射混凝土隔热层及其使用方法，具有绿色节能，性价比高的优点，但所形成的的喷射混凝土层强度较低，主要考虑了隔热性能，无法满足巷道的长期支护需求。

综上述，现有技术主要存在的缺点主要包括：

（1）重点考虑隔热性能，忽视支护需求，无法满足深部开采的需要。

（2）目前主要通过施工具有隔热功能的混凝土达到隔热效果，如喷射混凝土、混凝土衬砌等，制备成一个整体，与围岩直接接触。然而，具有隔热功能的混凝土，通常内部孔隙较多，所以抗渗性较差，因此，若围岩地下水较发育，则极易沿着孔裂隙渗出，同时带出大量的热量，导致隔热效果大打折扣。

（3）兼顾了隔热和支护两个需求，但施工复杂，成本高，或者不适用于矿山开采环境。

发明内容