西德冻结法凿井技术见闻(二)

四、壁座及支承环西德冻结施工的井筒多在冻结段底部设置壁座及支承环,一般设在冻结深度以下比较稳定的基岩内。钢筋混凝土壁座主要用来支承整个冻结段井壁的重量,其下的钢筋混凝土支承环则主要用来承受水平压力。劳特巴赫风井和波尔祖姆二号井冻结段井壁壁座结构型式分别如图4、图5所示。波尔祖姆二号井,壁座中间部位往下稍变宽,与岩层的接触面辅上沥青板(4厘米厚)。由于壁座的荷载,预计本身要有个小的沉降,这样就使壁座向沥青板方向挤压而保持这个范围的密封防水性。壁座的上部向上变窄,当壁座下沉时将与岩层间形成一个缝隙,用水泥浆进行注浆处理,并包括     

塑料夹层复合井壁的防水机理

我国冻结施工的立井,广泛采用双层现浇混凝土井壁。这种井壁结构的特点是:①外层井壁要受冻土壁的约束,内层井壁要受外层井壁的约束。②施工阶段温度变化大。外层井壁是随井筒冻土由上而下分段挖掘,并在一个段高内由下向上砌筑。混凝土浇注几天后,转入负温(-5～-12℃之间),待井筒掘砌到基岩,打好壁座,扎好     

袁大滩矿主斜井冻结壁温度及冻结压力研究

以袁大滩矿主斜井冻结法凿井施工为工程背景,计算得出冻结壁顶部和两侧的外荷载分别为1.53MPa和1.17MPa,利用FLAC 3D建立斜井冻结壁数值模拟模型,研究井筒施工一个6m掘砌段长后,冻结壁温度随时间的变化规律以及冻结压力的分布规律。结果表明:新浇筑外层井壁产生的水化热,使井壁壁后冻土产生融化,且回冻困难,需要采取积极冻结措施;冻结壁顶板冻结压力峰值约为2.1 MPa,两帮冻结压力峰值约为1.6 MPa,均大于冻结壁外载,冻结压力在井筒轴向分为压力降低区、升高区和稳定区,冻结壁顶部塑性区范围比两帮大,井筒顶板容易发生破壁事故。     

冻结法凿井对已施工井壁的保护技术研究与应用

本文通过实例分析,针对甘肃陇东地区宁正矿区邵寨煤矿回风立井井筒采用普通法掘砌至564.5m处因涌水无法继续施工,采用冻结法补充施工,考虑冻结施工面临的冻胀问题可能会对已成井壁结构的影响,结合理论分析在实践中应用了既有井筒冻结施工的保护技术,通过以往类似冻结工程,采取调整冻结施工参数、改变冻结方式、利用冻结信息化施工合理控制冻结施工过程、采用释放冻胀压力、热盐水循环控制冻土径向冻结壁径向温度和控制冻结温度等措施获得良好的效果,成功的保护了已施工井壁。为类似井筒采取合理有效的措施保护上部井壁免受负温及冻胀影响带了实践参考资料和经验,为指导施工提供了科学依据。     

冻结井筒大体积混凝土井壁温度场实测研究

营盘壕煤矿副井井筒采用全深冻结法施工。井筒内壁浇筑施工中,通过对3个水平温度的现场实测,分析了井壁温度场变化规律。结果表明:大体积混凝土浇筑后,产生大量水化热,导致内壁温度上升,1.25~1.5d左右,温度达到峰值,最高达到86℃。水化热传递到冻结壁,导致冻结壁温度上升,最高达到21.9℃,升温幅度23.4℃,壁后冻土局部开始融化,最大融化距离达1 920mm,对井壁稳定性造成不利影响。之后,在冻结管盐水循环产生的冷量与水化热共同作用下,内壁及冻结壁温度开始下降。至浇筑后35d左右,内壁稳定在正温状态,对内壁混凝土早期强度发展有利。     

立井井筒活动模板筑壁时吊盘负荷的模型试验

九龙口矿副井井筒采用掘、砌同向短段平行作业的施工方式,该施工方式需要在吊盘上立模砌壁,所以,通常的考虑方法是认为吊盘要承受一个砌壁段高的井壁重量。而砌壁时由于混凝土的凝固,井壁与围岩发生一定的粘结力及摩擦力,故吊盘实际承受的载荷小于一个砌壁段高混凝土重量。为了确定早凝混凝土的粘结力及摩擦力,为吊盘及悬吊载荷的设计提供依据,我们做了模型试验。     

超深厚冲积层冻结井筒施工关键技术研究

针对万福矿井主井754.8 m超深厚冲积层冻结法凿井掘进和支护时存在的施工技术难题,开展了冻结壁稳定性、冻土掘进技术、高强高性能混凝土井壁支护技术等冻结井筒施工关键技术应用研究。采用冻土发展速度和测温孔实测温度2种方法推算开挖时间,确定了井筒的开挖时机。根据设计冻结壁厚度、设计冻结壁强度、冻结壁变形校核结果,确定了冲积层安全掘砌段高和井帮暴露时间。通过现场试验,采用伞钻配锚杆钻机机头、麻花钻杆、"Y"字形钻头钻凿冻土炮眼,选用耐低温型水胶炸药,采取炸药保温措施解决了冻土钻眼爆破的施工难题。开发了砂石筛洗装置、井上螺旋输送机输送混凝土系统和井下固定式分灰器,保证了高强高性能混凝土尤其是钢纤维混凝土的制作和输送质量,解决了深厚冲积层冻结井筒支护施工技术难题。     

张双楼煤矿新副井表土段井壁结构设计

通过对黄淮平原地区包括徐州矿务集团张双楼煤矿的主、副及东风井在内的多个立井陆续发生井壁严重变形破裂灾害机理分析,在调查研究的基础上,提出了井壁设计观念:用水平地压、施工载荷、竖直负摩擦力按时间和工况组合选择井壁结构,按荷载不同组合分别进行井壁设计的原则;冻结法凿井采用"外让内抗"滑动可缩井壁结构:为适应竖直负摩擦力,使外壁可缩而加了可压缩层,内壁因井筒装备不宜大变形,故使内壁"抗",在内外壁间安放滑动层使内外壁间可滑动,这种结构既满足井筒装备不变形,又适应地层下沉以减小竖直附加力.     

深井井壁砌筑前后冻结壁稳定性力学分析模型探讨

针对在竖井冻结法施工中对冻结壁中粘塑性变形和冻胀力的忽视引起的冻结管断裂和井壁破裂等工程事故,在卸载情况下考虑周围土体、冻结壁和井壁共同作用的同时考虑了冻结壁中冻土冻胀特性和流变特性以及塑性区的存在,建立井壁砌筑前后冻结壁的粘弹塑性稳定性分析模型,求得井壁砌筑前井帮的变形规律和井壁砌筑后作用于井筒外壁的冻结压力的增长规律以及两种情况下冻结壁进入塑性的时间。     

白垩系冻结井筒“两壁”相互作用分析

鉴于白垩系冻结井筒在开挖后,冻结壁会受砌筑井壁时混凝土产生的水化热影响导致局部升温或融化,而外层井壁也会受到冻结壁低温的作用,产生较高的井壁内外温差,对强度增长不利,且容易产生温度裂缝对井筒安全造成不利影响;运用ANSYS有限元数值分析软件,结合新庄煤矿风立井井筒白垩系地层的实际工况,对冻结法凿井冻结壁与井壁温度场相互作用变化规律进行有限元数值分析研究,并成功指导了工程实践。     

冻结法凿井的若干问题研究

介绍了冻结法凿井技术的原理及适用条件,。从影响掘进段高的因素、风动机具使用时的压风除湿、冻土掘进的方法、冻结管断裂、工作面底鼓与冻结壁变形和冻结井壁破裂等方面,探讨了冻结井筒施工中的问题。     

用有限元法探讨冻结井井壁上融沉负摩擦力性状

以冻结法施工的某矿副井为例, 编制有限元程序, 对冻结壁融沉作用在井壁上负摩擦力进行弹塑性分析, 初步得到该负摩擦力的分布规律及影响因素, 即该融沉负摩擦力在深度方向上由地表到中上部呈递增, 然后呈递减;融沉负摩擦力与土层的性质、水平侧压力大小、融沉量等因素密切相关。该程序可为冻结井设计和施工及相关研究提供一定的参考。     

厚表土薄基岩凿井突水溃砂井筒破坏治理技术研究

针对厚表土薄基岩地层凿井井筒溃砂涌水综合治理修复技术难题,以两淮矿区某在建煤矿副井为工程背景,分析认为马头门上覆岩层受反复扰动发生弯曲下沉变形是该矿副井井筒破坏的主要原因,主、风井井筒破坏为副井引发的次生破坏。本着修复、预防并重的原则,制定"注、冻、修、防"井筒综合治理方案,即通过地面注浆改善地层性能,防止下部基岩再次发生弯曲变形;通过套壁与原井壁形成复合井壁,提高井筒在该复杂地层条件下的结构安全度;既有井筒围岩冻结作为套壁措施工程,为其施工提供安全保障。研发了系列井筒及马头门修复施工技术:(1)下行式钻注结合,见漏就注,多级套管的挠动地层注浆孔施工与注浆技术;(2)副井内、外排孔分别采用局部、全深冻结,主、风井全深冻结,冻结壁内均设置水文卸压孔,测温数据与数值模拟结合预测冻结壁发展的控制冻结技术;(3)依据井壁破坏程度采取不同修补方式的井壁修复技术;(4)组合钢板拼装和焊接、高性能混凝土(钢纤维混凝土)配制等内套钢板井壁施工技术;(5)壁后注浆加固马头门围岩,破损马头门破除,超强复合永久支护控制围岩,两侧同时分层修复架设施工技术等。综合监测结果表明:工业广场内地表沉降稳定;修复后的3个井筒内套井壁内力和副井壁间压力均小于设计值;主、风井井筒涌水量各为1m~3/d左右,副井井筒涌水量为4 m~3/d左右。采用该方案修复后的主、副、风3个井筒,符合相关规范(程)要求,井筒均处于安全运行状态。     

深表土冻结井筒壁座设计的改进

近年来,深厚表土层冻结凿井开始采用复合井壁,内外井壁之间加了两层塑料薄膜作防水层.虽然塑料之间的摩擦系数在0.1以上,但由于井下条件复杂,致使塑料不能贴紧井壁而造成两层井壁之间往往出现空隙,因此,土层的侧压力通过塑料对内层井壁的摩擦阻力很难确定.为安全起见,应考虑内层井壁的全部重量及内层井壁支承的部分井塔重量作用于围岩之上来设计壁座.如表土     

园子沟煤矿东翼回风立井冻结法施工技术

根据园子沟煤矿东翼回风立井工程地质和水文地质条件，结合矿井及周边矿井井筒冻结法施工经验，提出园子沟煤矿东翼回风立井采用冻结法施工，确定了冻结深度、内外层井壁厚度、壁座厚度与高度及井壁配筋等相关施工技术参数，并介绍了冻结法施工中铺设泡沫塑料板与塑料夹层、井壁后与井壁间注浆等相关辅助措施和施工期间注意事项，为井筒安全快速施工提供了有力的技术支撑和科学保障。     

冻结法凿井井壁结构设计关键问题探讨

在采用冻结法施工井筒的过程中,井壁结构设计因素是造成井筒施工出现问题的原因之一,本文结合设计经验,分析了影响冻结法凿井井壁结构设计的关键问题,阐述了井壁结构设计过程中应考虑的因素,给出了井壁结构设计的指导思路,在施工过程中避免了由于设计的缺陷造成井筒施工问题,具有参考价值。     

井筒出水的注浆治理技术

在巨厚新生界松散层地区应用冻结法施工立井井筒,在冻土解冻、井壁出现较大淋水时,运用注浆法封堵井壁漏淋水是保护井壁和防止建井阶段淹井的一种行之有效的方法。     

混凝土水化热对白垩系地层井壁与冻结壁温度影响的实测研究

在西部白垩系地层煤矿立井冻结法凿井施工过程中,通过分析2个代表性水平层位温度的现场监测数据,得到了冻结凿井期间外壁及冻结壁温度变化的基本规律。研究表明:外壁浇筑后即出现温度迅速增长阶段,两监测层位在1.5 d内温度上升幅度最大可达68.4℃,且粗粒砂岩受水化热影响的温度上升速率大于细粒砂岩;大量水化热使两监测水平保持了较长的正温养护时间,对外壁混凝土早期强度增长有利;同时,释放的水化热使冻结壁出现大范围升温以至局部融化(融化深度达305 mm),对冻结壁的强度造成不利影响。通过分析和探讨水化热对井壁及冻结壁的影响规律,对西部白垩系地层井筒冻结工法设计与施工具有重要意义。     

混凝土水化热对深井冻结壁冻融规律影响的实测研究

 根据冻结井筒大体积混凝土水化热现场实测结果,获得混凝土水化热对冻结壁的影响规律：由于井壁混凝土水化热影响冻结壁融化0.2-0.4m,约为外壁厚度的0.43-0.5倍,重新冻结后产生回冻冻胀力0.45-0.80MPa。结合对实测数据的分析和ADINA有限元程序的数值模拟,得出了冻结壁融化深度与时间的关系曲线,对指导深井冻结壁设计与施工具有重要的指导意义。     

巴拉素煤矿中央回风立井井筒差异冻结技术分析

依据巴拉素井田勘探报告及井检钻水文地质资料,从矿井中央回风立井筒冻结孔设计入手,通过对各个冻结管路盐水温度、冻土温度的实时监测数据的整理,寻找立井筒在冻结过程中盐水温度、冻土温度和冻土压力的变化规律;结合测温孔和泄压孔内外测温数据,分析立井筒冻结发展速度,预测立井筒冻结管"交圈"时间和冻结效果,从而更好地指导立井筒顺利排水和如期开挖,保证了上部井壁的施工安全。