临涣煤矿井壁应力监测与井筒附加力计算

通过对临涣煤矿主井井壁应变的监测得出：井壁竖向、环向压应力的变化特性；井壁竖向应力随井深呈线性增加的规律；深部井壁最大主应力增量方向近似于井筒轴向等结果。同时对作用到井筒上的竖向附加力进行分析计算，得出地层作用到井筒上的最大竖向附加力和最小（滑动）附加力的大小，为新井井壁设计提供了现场实测的参考数据。     

基于薄板弯曲变形理论的煤矿立井次生地压与竖向附加力理论解

基于表土沉降引发的煤矿立井次生地压与竖向附加力对深厚表土层中井壁结构设计的重要性,采用微元法将井筒周围表土划分成若干以井筒中心线为对称轴的薄板单元,利用轴对称薄板弯曲变形理论和土的基本力学性质建立微分方程,以临涣主井为研究对象并借助井壁应力实测数据,对立井次生地压与竖向附加力的分布规律进行研究,得到相应的理论解。结果表明:理论与实践相结合获得的次生地压和竖向附加力分布规律与实际情况吻合度高,能够满足临涣主井与井田区域内的其他6个破裂井筒强度验算要求。次生地压与竖向附加力理论解的科学性得到很好的检验。     

关于疏水沉降地层中井壁破坏问题的认识与建议

总结并分析了近１０ａ来对生产矿井井壁竖向压缩破坏问题的研究成果。认为引起井壁破坏的根本原因是冲积层疏水沉降引起的井壁竖向附加力，而与地质构造运动和地下水流动等关系不大，地压、井壁自重、温度应力等井筒所共有的外力应作为初始力来考虑。分析并指出了目前按模型试验和井壁混凝土强度反算的井壁竖向附加力可能偏小的原因。综合评述了疏水沉降地层中井壁破坏的治理途径和存在问题，并提出了在施工钻井井壁时，采用局部固井方法以减小井壁负摩擦力等建议。     

三河尖煤矿主井井壁破裂成因及治理

主要介绍了徐州矿务集团有限公司三河尖煤矿主井井壁破裂的概况，阐明了“井壁竖向附加力”是造成三河尖煤矿主井井壁破裂的主要原因，分析了加套井壁法、开卸压槽法、注浆加固地层法等可供选择的井壁破裂治理方案，并根据三河尖煤矿井壁实际情况提出了具体有针对性的井壁破裂治理方案及后续监测措施。     

冻结法施工的立井井壁结构探讨分析

通过对东荣二矿南翼风井井壁结构形式的探讨分析,指出了设计防水层时防水材料的选择,以及提高井壁混凝土强度对承受竖向附加力的影响,为冻结井井壁结构设计制提供了依据。同时结合工程实例,分析了复合井壁的实践与效果,提出了控制合理复合层的相应措施。     

特殊地层条件下新型井壁竖向附加力确定方法的分析

在分析竖向附加力的产生及当前关于该力的确定方法的基础上 ,指出了由于问题十分复杂 ,要在短时期内准确确定附加力的分布与大小是十分困难的 ,就实际需要而言 ,只需确定附加力的均值和极限值即可。根据土层与井壁共同作用原理 ,提出了关于作用在滑动可缩和整体可缩新型井壁结构上的竖向附加力的确定方法。     

厚风积砂覆盖地层立井井壁竖直附加力与井壁结构

采用物理试验方法,初步开展饱和砂与井壁混凝土界面竖向剪切试验,获得了界面竖向抗剪强度指标;基于数值计算,进一步研究厚风积砂覆盖地层立井井壁竖直附加力的变化规律。结果表明:风积砂地层中,井壁竖直附加力随深度的增加呈现出非线性增长规律,并在风积砂含水层与基岩交界面附近达到极值;进入基岩段后,竖直附加力部分由基岩分担,附加力急剧减小。在厚度超过100 m的风积砂地层中,随着含水层水位的不断下降(如超过20 m),传统的双层复合井壁结构在竖直附加力等作用下,于基岩交界面附近可能出现井壁破裂灾害,应采用适应地层沉降的可缩井壁结构限制竖直附加力的增长。     

特殊地层条件下新型井壁向附加力确定方法的分析

在分析竖向附力的产生及当前关于该力的确定方法的基础上,指出了由于问题十分复杂,要在短时期内准确确定附加力的分布与大小是十分困难的,就实际需要而言,只需确定附加力的均值和极限值即可。根据土层与井壁共同作用原理,提出了关于作用在滑动可缩和整体可缩新型井壁结构上的竖向附加力的确定方法。     

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。     

立井井壁竖向附加力的反演统计分析

立井井壁单位外表面积竖向附加力的数值较难准确确定,相关规范中仅注明了可根据具体条件按试验数据或经验选取。本文基于16个已破裂立井案例,通过破裂断面上的强度关系反演推算得到附加力的有效均值。计算结果表明:同一煤矿中不同立井的附加力值较为接近,不同煤矿的附加力值相差较大。预制混凝土结构与土体的接触不够紧密,故预制井壁的竖向附加力值较小。附加力的大小并不取决于立井的深度,而与地质条件有关。影响竖向附加力大小的因素众多,仅依照地质资料要准确确定某一矿井的竖向附加力取值是非常困难的。分析表明:若新建矿井的地质条件与本文反演计算中的矿井类似或相近,其竖向附加力可选相近矿井的相应值做参考。