冻结壁融化过程中温度场数值模拟分析

通过使用ANSYS有限元分析软件,对深厚冲积层冻结壁融化过程温度场进行了数值模拟分析,对比分析发现,测温孔温度数值模拟结果与实测结果较为吻合。据此,对测温孔模拟曲线进行了拟合,得到在深厚冲积层冻结壁融化阶段测温孔的温度时间曲线可以用幂函数来表示。     

冻结壁融化期间井壁受力变形分析与壁间注浆机理

针对深厚冲积层冻结井筒早期壁间注浆封水效果不好的难题,通过实测数据分析和理论计算对深厚冲积层冻结井筒的冻结壁融化特性、井壁受力变形和壁间注浆机理进行了研究。通过对现场测温孔实测数据分析,得到了不同土层的融冻时间比;通过理论计算表明,在冻结壁完全融化后,外壁的外表面承受着水土压力、内表面作用有壁间水压,在此情况下,外壁内表面径向变形比单独冻结压力作用下的外壁变形要小的多,总体表现为向外反弹;而内壁在壁间水压作用下向内位移,由于内、外壁变形位移方向相反,壁间空隙形成,从而为注浆浆液扩散提供了通道。提出壁间注浆的最佳时机应在冻结壁完全融化、在压力水作用下壁间间隙已经形成、内壁还没有出水前。并给出了具体的壁间水压监测系统,实行了壁间注浆信息化。     

深厚冲积层冻结法凿井工程设计及其应用

针对丁集矿井深厚冲积层的特点,提出了采用三圈孔差异冻结的冻结方式,给出了深厚冲积层中采用冻结法凿井的冻结壁厚度、盐水温度、井帮温度、冻结孔圈径和开孔间距等关键因素的设计参数;通过信息化施工监测,得到了冻结壁的形成速度、温度场分布和冻结壁的变形实测数据;这些数据可为深厚冲积层冻结法凿井工程的设计提供参考依据.     

丁集矿第二回风井冻结壁融化温度场数值计算分析

为解决井筒冻结壁在融化过程中温度场难以预测的问题，利用ANSYS有限元软件，对丁集煤矿第二回风井冻结工程各个层位融化期间冻结壁平均温度、冻结壁融化阶段测温孔温度进行了数值模拟预测分析，结果表明：该风井不同层位冻结壁在融化阶段模拟的测温孔温度与实测值相符；在融化期间冻结壁的平均温度随融化时间的增加而缓慢升高，符合实际情况；得到了各个层位冻结壁完全解冻所需的时间，为井筒壁间注浆提供了依据，保证了井筒的安全。     

白垩系冻结立井融化规律现场实测研究

 为获得白垩系地层冻结壁温度场融化规律,对泊江海子矿冻结风井不同地层,利用测温孔与冻结壁内部测点进行融化过程温度场现场实测。对比了不同岩层融化速率,提出可以用幂函数来表示不同方位测点温度随时间变化情况,以及用二次函数来表示冻结壁沿径向方向温度变化情况。获得了单圈管冻结条件下白垩系地层融冻时间比介于0.7~0.8之间,为内蒙地区新建矿井冻结法凿井白垩系地层融化阶段壁间注浆时间选择提供参考。     

白垩系地层冻结施工立井融化规律现场实测研究

为获得白垩系地层冻结壁温度场融化规律,对泊江海子矿冻结风井不同地层,利用测温孔与冻结壁内部测点进行融化过程温度场现场实测.对比了不同岩层融化速率,提出可以用幂函数来表示不同方位测点温度随时间变化情况,以及用二次函数来表示冻结壁沿径向方向温度变化情况.获得了单圈管冻结条件下白垩系地层融冻时间比介于0.7 ～0.8之间,为内蒙地区新建矿井冻结法凿井白垩系地层融化阶段壁间注浆时间选择提供参考.     

厚600m以上冲积层冻结壁厚度设计方法研究

冻结法凿井是井筒穿过厚600 m及以上冲积层的主要凿井方法,冻结壁厚度设计计算方法是深厚冲积层冻结法凿井必须要攻克的难题之一。且深厚冲积层冻结壁厚度计算公式中涉及的相关参数难以确定,无法在工程中设计应用。结合赵固二矿西风井厚704.6 m冲积层冻结法凿井工程实践,提出厚600～1 000 m冲积层冻结壁设计时可采用经典的多姆克计算公式、维亚洛夫—扎列茨基有限段高塑性计算公式分别计算砂性土层、黏性土层冻结壁厚度,并提出计算公式中掘进段高、冻土抗压强度等关键参数取值方法。提出厚600 m以上冲积层冻结法凿井深部采用爆破掘进时,应将爆破掘进段高作为计算段高代入维亚洛夫—扎列茨基有限段高塑性计算公式,从而计算得到正确的黏性土层冻结壁厚度。针对深部不同层位地层冻土抗压强度试验值具有很大离散性的特点,提出冻结壁设计要从安全性、先进性、经济合理性的角度综合考量,系统分析冻土、非冻土抗压强度试验特点和深厚冲积层冻结段掘进工艺特点,冻土计算强度选取应区分均值与低值,均值用来计算各层位一般状态下的冻结壁厚度,低值用来核算层位最不利情况下的冻结壁厚度。提出合理发挥掘砌段高调控对冻结壁稳定性的影响作用,确定深厚冲积层黏性土层控制层位冻土计算强度取值和冻结壁设计厚度。设计方法在工程实践得到验证,取得安全优质、经济合理、快速施工的效果,科学指导了施工。     

冻结壁形成特性预报与冻结调控机制在赵固二矿西风井中的应用

赵固二矿西风井井筒穿过冲积层厚704.6m,是我国第四个穿过700m冲积层的井筒。砂性土层最深控制层位冻结壁设计厚度10.3m,平均温度-21.5℃|粘性土层最深控制层位冻结壁设计厚度9.9m,平均温度-19.0℃,掘进模板段高2.5m。调控实现不同层位冻结壁设计厚度、平均温度、井帮温度,不仅能检验冻结方案设计的科学合理性,还对该井冻结段安全经济、快速施工具有重要意义。本文介绍了该井开展冻结壁形成特性实测分析、工程预报及对冻结过程调控,实现了冻结壁设计指标,取得超700m深厚冲积层冻结段安全快速施工成功案例。     

深厚黏土层冻结壁径向位移实测分析与掘进段高调控机制在赵固二矿西风井施工中的应用

通过开展冻结壁位移实测和分析,准确判断冻结壁稳定状态,合理确定冻结掘砌段高和掘砌时间,对保障冻结施工安全具有重要意义。结合赵固二矿西风井704.6m冲积层冻结施工实践,对深部黏土层冻结壁井帮表面和冻结壁内部位移进行实测分析,得到冻结壁位移变化特征;结合冻结壁形成特性实测分析,提出掘砌施工合理段高,并付诸实践,形成了深厚黏土层冻结壁径向位移实测分析与掘进段高调控机制,科学指导了施工。     

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。     

煤炭地下气化温度场和裂隙场的演化规律

对国内某煤炭地下气化现场气化煤层的顶底板岩石不同温度下的热力学参数资料进行了收集整理,建立了岩石及煤比热容和导热系数随温度变化的拟合曲线方程,并采用COMSOL模拟了研究区地下气化的温度场分布。根据温度场模拟结果运用FLAC~(3D)软件对研究区的覆岩裂隙场进行了数值模拟,证明了数值计算模型及其结果的合理性。     

Field Parametric Geostatistics

Many techniques have been proposed for gold grades and ore reserve estimation but none is satisfactory. Even Indicator Geostatistics needs as many variograms as there are the chosen cutoffs and may lead to order relation problems. Here we present a method, the Field Parametric Geostatistics (FPG), that needs only one variogram, generally well behaved, brings no order relation problems, and transforms gold ore reserve estimation into an easy task. FPG deals simultaneously with both distribution function and spatial arrangement. The method applies also to any other Geosciences’ variable having highly skewed values. When used for non-skewed variables, the results are similar to Classical Geostatistics, with a smaller spread of the error. It seems that FPG can replace former Geostatistics with advantages in all cases, and Classical Geostatistics can be seen as a particular case of FPG.     

矿体与巷道的渗流场与应力场分析

渗流场与应力场的分布对矿体和巷道的结构稳定有重要的影响。利用ANSYS热分析功能来比拟渗流场,分析了矿体和巷道的渗流场与应力场分布。模拟结果表明,矿体考虑了渗流场的影响后,应力场有所增加。巷道最大应力区域出现在巷道两侧,得出巷道的破坏往往最先发生在巷道的两个肩与两底角的结论。     

采空区稳态流场及温度场的数学模型

对采空区中气体流动的复杂情况进行了适当简化,建立了三维采空区内混合气体非线性渗流方程,并给出三种不同的边界条件,根据所得到的速度场,建立了采空区温度场的数学模型,为实现采空区三维稳态流场及温度场的计算机模拟提供了理论基础。