立井井壁结构设计的问题及对策

在评述我国立井井壁结构设计现状的基础上，着重分析了以纵向附加力为控制荷载现行井壁结构设计存在的若干问题，并提出了解决问题的技术途径和建议。     

立井井壁承载能力的试验荷载值

根据国家《混凝土结构试验方法标准》、《预制混凝土构件质量检验评定标准》,确定立井井壁结构承载能力极限状态标志;确定按《混凝土结构设计规范》、实配钢筋检验立井井壁结构的承载能力检验值和承载能力试验荷载值;确定研究性试验中立井井壁结构的承载能力检验值和承载能力试验荷载值;给出试验计算示例。     

淮矿区冻结立井井壁结构的现状及对策

本文通过对两淮矿区冻结立井井壁结构的评述，着重分析了考虑纵向附加力井壁结构存在的若干问题，提出了解决问题的技术途径和建议，并就界沟矿井井壁结构设计优化提出几点设想。     

立井井壁结构承载能力的试验荷载值

根据国家《混凝土结构试验方法标准》、《预制混凝土构件质量检验评定标准》 ,确定立井井壁结构承载能力极限状态标志 ;确定按《混凝土结构设计规范》、实配钢筋检验立井井壁结构的承载能力检验值和承载能力试验荷载值 ;确定研究性试验中立井井壁结构的承载能力检验值和承载能力试验荷载值 ;给出试验计算示例     

立井井壁厚度计算公式研究

文章通过对立井井壁厚度计算公式的理论分析研究,指出了井壁厚度计算公式的使用条件和应注意的问题。     

冻结法凿井井壁结构设计

介绍了红祥煤矿混合井冻结井壁结构设计方法及设计参数的选取，给出了井壁结构形式，指出了设计中应注意的问题。     

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。     

疏水沉降下井壁次生地压及附加力分布规律

根据表土沉降过程中立井井壁的受力变形特点,将立井井壁的变形区域划分为塑性变形区和上、下弹性变形区,并针对3个变形区利用轴对称原理、弹性薄板理论和静不定问题的方法进行了力学上的计算分析,获得了每个区域的次生地压和井壁附加力的解析式及分布规律,计算结果与实际观测结果基本吻合。     

千米立井井壁应力分析及设计问题探讨

从新汶矿务局孙村煤矿千米立井的地压监测结果中，选择地压最大的井筒危险截面，将所测到的地压最终值拟合成切向坐标的函数，并按富氏级数展开，作为该截面井壁外边界上的径向正应力，外边界上的剪应力的由静力平衡条件求出。然后，通过井壁应力分析求出危险点的应力，将此应力代入安全条件，求得不同混凝土强度等级下的井壁安全厚度。为了便于应用又提出了直接由实测地压值计算井壁厚度的简便公式，并讨论和修正了由于简化引起的误     

双层钢筋混凝土井壁应力的理论分析

本文阐明了冻结施工立井井壁的特点，分析了双层钢筋混凝土井壁在各个阶段的受力状况，提出了以往设计中予以忽略的纵向应力计算方法和内层井壁尺寸计算的普遍表达式，讨论了立井井壁破坏机理以及改进现有井壁结构的途径。     

西部地区深基岩冻结井筒井壁结构设计与优化

针对西部地区深基岩冻结井筒支护结构设计中出现的技术难题,通过室内冻胀试验结果表明：西部地区岩石冻胀性弱,冻结压力小,外壁设计主要应满足厚壁圆筒结构对厚度的要求。根据渗流场理论分析表明：在不进行壁后围岩注浆情况下,如果井壁基本不渗水,井壁将承受全水压;如果井壁出现渗漏水,则井壁承受的水压将大大减小,水压力折减系数主要取决于围岩渗透系数与井壁混凝土渗透系数的比值关系。在进行壁后注浆条件下,注浆效果越好,围岩渗透性越小,在井壁渗透系数相同情况下,井壁承受的水压力将得到大大减小。并提出可采用内、外壁间提前注浆技术、对壁后围岩进行深孔注浆等井壁结构优化途径。     

磁西副立井超千米单层井壁受力变形实测与分析

分析了我国矿山井筒井壁实测的现状和发展。采用振弦式混凝土应变计和钢筋计、有线远程传输、可存储数字采集仪,实施了井壁受力变形传感器埋设和监测,测试深度达到了垂深1 208 m。根据实测数据,对井壁混凝土应变分别进行了内缘与外缘、竖向与环向的对比,钢筋受力应变和混凝土应变之间的对比分析,并通过包神公式进行理论值和实测值的对比分析。对比研究说明了实测结果的正确性、合理性。结果表明,短掘短期单层井壁的内缘环向应力大于竖向和径向应力,符合包神井壁设计公式推导的理论基础,井壁实测期间全过程中出现最大观测值的时间是混凝土井壁砌筑后5~6个月,最大环向应变约为-1 093×10-6,总体平均内缘环向应变为-682×10-6。井壁混凝土环向应变的不均匀系数为2.15,钢筋受力的不均匀系数为1.36。实测结果表明,C60等级,900 mm厚的钢筋混凝土井壁是安全的,可为千米竖井井壁设计提供参考。     

深厚表土层冻结井筒高强钢筋混凝土内壁设计优化与实测分析

针对深厚表土层冻结井筒内壁设计厚度较大问题,对高强钢筋混凝土内壁的受力机理、设计优化方法、现场实测结果进行了分析研究。首先,采用相似理论设计出模型井壁并进行加载试验,实测得到高强钢筋混凝土内壁的应力、变形和承载力,研究了该种井壁结构的受力机理,结果表明深厚表土层冻结井筒内壁属于深埋于地下的厚壁圆筒结构物,由于内表面的圆形结构特征,在侧向压力作用下,井壁结构中混凝土由外缘的三向受压过渡到内缘的二向受压应力状态,其混凝土抗压强度提高了1.592～1.765倍,井壁承载能力得到显著提高。建立了混凝土抗压强度提高系数试验值的计算公式,获得了高强钢筋混凝土内壁的应力特性和强度特征。然后,基于我国现行混凝土结构设计规范关于混凝土多轴强度验算要求,根据模型试验结果和内壁受力机理,提出了深厚表土层高强钢筋混凝土内壁设计优化方法,给出了混凝土抗压强度提高系数设计取值。并将设计优化方法应用于潘三煤矿新西风井冻结段内壁控制层位,井壁厚度由原设计的1 150 mm优化为900 mm,厚度减薄达21.74%。最后,通过潘三煤矿新西风井工程现场实测表明,优化设计后的井壁结构中环向钢筋应力值为-125.8～-136.9 MPa、竖向钢筋应力值为-39.5～-53.2 MPa,远小于钢筋强度设计值300 MPa,井壁中混凝土环向应变为-730×10~(-6)～-790×10~(-6)、竖向应变为-380×10~(-6)～-390×10~(-6),远小于C70混凝土的极限压应变值,说明设计优化后的井壁结构不但经济合理,而且安全可靠。     

削球式及椭圆回转式钻井井壁底力学性能分析

钻井法凿井是采用大型钻井机经一次或几次扩孔施工竖井井筒的方法,钻井底部井壁底结构承受最大的水泥浆压力,容易发生破坏。根据钻井井壁底飘浮下沉中的实际工况建立模型,采用ANSYS计算软件对削球式和椭圆回转式2种井壁底的力学性能进行有限元分析,分析2种井壁底的应力分布规律和受力的主要影响因素,同时选取受力形式相对较好的削球式和椭圆回转式模型进行关键点受力比较,提出了对深厚表土层钻井井壁底的最佳结构形式,为今后采用钻井设计与施工时选择最佳井壁底结构形式提供参考。     

深厚表土层井壁温度竖向附加应力分析

深厚表土层竖井井壁破裂是严重危害煤矿生产的地质灾害。温度作用是导致井壁内竖向应力增大而诱发井壁破裂的一种重要因素。为了分析深厚表土层立井井壁因温度作用产生纵向膨胀对井壁受力状态的影响,在分析井壁与土体相互作用的基础上,根据热力学和弹性理论建立了井壁和土体剪切作用的弹塑性模型,推导了井壁温度竖向附加应力的计算公式。进一步分析表明：井壁内温度竖向附加应力随深度呈不断增大的趋势,并在基岩附近达到最大值;温度竖向附加应力随着弹塑性剪切段分界点的深度近似呈线性增加。这些结论有助于加深对深厚表土层井壁破裂机理的认识,并对井壁破裂预防治理具有理论指导作用。     

高强混凝土在立井井壁中的应用及展望

高强混凝土是一种品质优良的建筑材料，具有强度高、变形小、良好的抗渗性和抗冻性。将高强混凝土用于深厚表土层立井井筒工程中，能满足我国不断加深的钻井和冻结井简建设的需要。高强混凝土复合井壁具有减小井壁厚度，防止井壁渗水，降低建井成本的优点。介绍了我国煤矿立井使用高强混凝土所取得的经验，提出了今后深厚表土层中高强混凝土复合井壁的结构形式，以便更好地推广和应用高强混凝土井壁，解决深厚表土层立井支护的难题。     

充满配重水钻井井壁筒在泥浆中竖向结构稳定的理论研究

提出了被广泛采用的钻井法施工悬浮下沉井壁有其深度极限的概念， 分析了泥浆中钻井井壁底接触岩石后的受力状态，建立了固井前泥浆中充满配重水井壁的力学模型，该模型类似于液体中的有底管状细长压杆. 以能量法为基础，利用结构稳定理论和流体力学理论原理，推导了井壁结构轴向临界稳定高度的解析式，并给出了典型算例. 强调了工程设计中利用该公式的注意事项，提出了井壁深度超过屈曲极限后可以改变井壁结构或改变井壁下沉方法的建议. 最后，指出进一步研究这一问题的内容和方法.     

孔隙型含水基岩段竖井井壁厚度拟订设计研究

从孔隙型含水基岩段井壁设计的实际出发,首先在考虑地下水渗流对围岩和井壁的受力有影响的前提下,引入了无限体中圆形硐室衬砌的弹性平面应变力学模型.为了合理应用,研究了该力学模型的适用条件.其次推导了新的考虑地下水作用和围岩相互作用的井壁设计公式,初步研讨了地下水压和有效应力、衬砌和地层剪切模量、衬砌尺寸等因素对井壁受力、厚度设计的影响.最后通过实例验证了该公式的适用性.     

超深竖井建设基础理论与发展趋势

简述深井开采定义及其需要考虑的因素,借以区分"深井开采"与"深竖井"定义,包括不同国家对超深井开采界定深度,提出深井开采应注意的关键问题:采动地压与调控、降温技术;总结国外不同国家深井开采生产基本情况与深竖井建设情况,分析不同国家深井开采存在的区别;对当前我国在(拟)建深井矿山进行统计、总结,当前我国超深竖井建设主要在黄金、有色与铁矿行业,建设深度主要集中在1 500 m;与国外相比,我国深井开采矿山矿石种类单一、矿石品位较低。在超深竖井理论分析方面,分别从超深竖井井筒围岩应力解析、井筒断面结构设计、井壁支护结构等方面,详细介绍当前理论与设计存在的问题,提出目前我国超深竖井建设需要解决的核心理论与关键技术。在超深竖井建设技术方面,分别从凿岩爆破、综合化机械施工、吊盘以及钢丝绳提升等方面,详细叙述我国超深竖井建设存在的问题。针对复杂应力环境下超深竖井井筒围岩稳定性控制,提出(类)椭圆形井筒结构及释能井壁支护形式;系统介绍了凿井设备、吊盘以及钢丝绳等研究进展,为我国超深竖井建设提供借鉴。     

含水不稳定基岩段新型单层冻结井壁结构及抗渗研究

单层井壁较我国普遍采用的双层井壁结构形式有施工工期短,成本低等优点。提出了在煤矿立井穿过含水不稳定基岩段时,可采用单层井壁结构。针对单层井壁存在施工冷缝且受到地下水压力和多向应力的作用出现渗(漏)水的问题,研制出了一种用膨胀混凝土和类S形接茬方式浇筑的新型单层井壁结构形式。根据相似理论进行了井壁结构模型设计和模型试件的加工制作,并做了相关的模型试验。研究结果表明,此种新型单层冻结井壁在环向压力和竖向压力共同作用下的抗渗性能良好,所以单层冻结井壁在井壁结构施工中具有一定的可行性。