[发明专利]一种深立井及其构建方法

说明书

本发明涉及一种深立井及构建方法，包括井体，所述井体的井壁沿周向分为圆筒段和凸缘段，所述凸缘段的内轮廓与圆筒段的内轮廓一体连接形成井体的内侧壁，凸缘段的厚度大于圆筒段的厚度；所述凸缘段内设有若干管路，所述管路沿井体的长度方向延伸。与相关技术相比，本发明所提供的深立井，井体内需布置的压风、供水、排水等管路移到井壁的凸缘段预埋，可减小立井井筒直径，整体结构受力合理，可节省管路的防腐、检修维护的费用，管路还可作为电缆敷设以及各中段泄水的通道，综合造价更优。

技术领域

本发明涉及一种深立井及其构建方法，尤其涉及适用于非均匀水平围压及高地应力环境的深立井及构建方法，属于矿山领域。

背景技术

随着我国矿山深部资源的接替需要，我国许多矿山立井埋深超过千米。国内某些深部矿区地应力实测发现深部基岩段围岩往往是以水平应力为主的非均匀应力场，非均匀水平围压是导致深立井井壁失效不可忽视的因素。而目前深立井净断面以圆形最为常用，采用的井壁结构以圆筒形的混凝土结构为主，未充分考虑井壁围岩非均压的应力环境，往往会使得浇筑的井壁在施工或运行期间出现最小水平主应力方向的大变形、剥落甚至完全失效，严重威胁矿山的正常施工、生产活动。

与此同时，根据矿山生产需求，目前通常需要在井筒内通过井梁或贴近井壁內缘敷设排水管路、压风管路、供水管路等，管路的固定结构依托井梁或井壁布置时，井梁开孔作业或井壁钻孔施工不仅会影响井梁或井壁的设计、应用质量，而且会显著增加管路安装、敷设的作业工程量、作业难度和施工工期；同时，现有的管路布置形式需占用宝贵的井筒断面空间，也会影响竖井井筒的通风效果。对井筒断面可利用率要求较高的竖井工程就需要增大井筒断面尺寸，相应地会增大井筒支护难度和工程投资。综上所述，面对深立井非均匀水平围压及高地应力环境，以及结合排水管路、压风管路、供水管路等管路的敷设需求，如何确保深立井井壁结构安全、经济且施工方便是工程技术人员面临的难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种结构更优的深立井；本发明的目的之二在于提供一种深立井的构建方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种深立井，包括井体，所述井体的井壁沿周向分为圆筒段和凸缘段，所述凸缘段的内轮廓与圆筒段的内轮廓一体连接形成井体的内侧壁，凸缘段的厚度大于圆筒段的厚度；优选地，所述凸缘段内设有若干管路，所述管路沿井体的长度方向延伸。

进一步地，所述凸缘段的外轮廓为弧形曲面，可选地，为圆柱形曲面或椭圆柱形曲面。

进一步地，所述凸缘段的矢高h为d+（400~1000mm），且不小于d+D-100mm；其中，d为圆筒段的厚度，取300-800mm，D为管路的外径，D为200-800mm，进一步为300-800mm。矢高h太大时会增加凸缘段11的掘砌工程量和工程投资，矢高h太小时难以满足管路的埋设要求，且对改善井体应力状况的作用有限。

进一步地，管路的外壁上固定有若干生根钩，所述生根钩伸入凸缘段内。生根钩采用直径10~25mm的钢筋或焊钉，生根钩的分布间排距为150~400mm。生根钩可防止管路松动脱落。

进一步地，所述凸缘段的分布角度α为30~60°。本发明中，分布角度α是指以井体的中心轴线为中心线，凸缘段所跨角度。

进一步地，所述圆筒段的数量为2个，所述凸缘段的数量为2个，圆筒段和凸缘段相互间隔分布。

进一步地，所述2个凸缘段分别位于井体外围的围岩的最小水平主应力方向的井筒两侧。

进一步地，每个凸缘段内管路的数量为1-4根。

可选地，所述管路采用无缝钢管或螺旋钢管。

进一步地，所述深立井的长度不小于1200m。

如所述的深立井的构建方法，包括如下步骤：

S1、提供长度为H的若干管路单元；