立井植筋井壁结构力学性能的数值模型试验研究

随着金属矿山立井井筒凿井深度不断增加,对于井壁的设计理论的研究日趋重要。本研究从深立井井壁设计理论存在的局限性和未来发展趋势出发,提出了开发“植筋井壁”技术、发展“加固类井壁”和丰富“广义井壁”概念的意义与必要性;确立了植筋井壁设计的力学模型,并提出了植筋井壁等效剪切模量的分析方法,从而完善了“包神”设计公式对于广义井壁的适用条件。采用数值模型方法,开展了三因素四水平的正交试验,分析了植筋直径、植筋数量和植筋长度三因素对植筋井壁等效刚度的影响规律,获得了相应经验表达式,为植筋井壁的设计和应用提供了理论基础。此外还研究了植筋下倾角对植筋井壁整体等效刚度的影响,得出下倾角度越大对井壁刚度的提高越不利的结论,说明了植筋钻孔保持水平对井壁刚度的重要性。本研究数值模型试验成果为深井“植筋井壁”技术开发和进一步应用奠定了基础。     

西部地区立井井壁-围岩共同承载理论与井壁设计原则

随着西部地区立井井筒建设需求的日益增多,基于西部地层特性的立井井壁设计理论与方法是保证井筒工程经济性和安全性的重要前提。通过研究西部井筒地质特性与围岩特性,获得了基于"弹-黏-脆-塑性"蠕变围岩卸载解析解的数值计算方法,并得到了围岩应力-应变空间分布与时间演化规律。考虑复合井壁结构特征,提出了井壁-围岩共同承载理论和井壁设计原则,获得了不同井筒工程特征、围岩特征、井壁特征等因素对相互作用的井壁受力影响规律,为西部立井井壁优化设计提供了理论基础。     

凿井期基岩冻结壁对井壁的径向荷载及其影响因素

将井壁、冻结壁、基岩假设为3层无限长厚壁圆筒,求解获得凿井期基岩冻结壁对井壁径向荷载fa的最大理论解;而后,建立空间轴对称数值模型,系统研究立井"短掘短砌"的施工工艺、基岩冻结壁与井壁物理力学参数等对fa的影响规律。结果表明:当井壁刚度越大、泊松比越小,壁后基岩刚度越小、泊松比越大时,fa越大;fa的最大数值解随井筒埋深的增加而增长,其沿井壁外缘的分布规律可表示为井筒埋深的线性函数。     

立井井壁的破裂因素位置时间的定性研究

文章通过对立井井壁破裂现象及破裂原因的深入分析，找出了与破裂现象相吻合的井壁破裂因素（温度），对长期以来理论界认为的“表土沉降是井壁破裂的决定因素”的观点进行了较有说服力的反驳，这是更好的寻求防止井壁破裂的及预测井壁破裂的时间提供了理论基础，也为井壁设计提供了理论上的依据。     

深厚基岩立井冻结井壁的研究

立井基岩冻结井壁的理论计算至今尚处于探索阶段,根据孟村矿井对回风立井冻结压力和水压力的监测结果,对作用于立井井壁荷载给出了相应的公式,并从工程实践对检测结果结论进行了客观的分析,从而揭示了利用中东部表土层冻结井壁结构设计理论应用在西部深厚基岩上存在的相关问题。该研究为我国西部矿区立井基岩冻结井壁的设计提供了借鉴。     

华东地区立井井壁破坏原因浅析华东地区立井井壁破坏原因浅析

根据华东地区立井井壁破坏位置、地层条件及破坏时间，对立井井壁破坏特征进行分析。初步分析表明立井井壁破坏的主要原因，是立井井壁和周围地层间垂直方向上相对运动产生井壁外侧面向下的“井壁负摩擦力”，造成井壁内应力超过原来设计中取无负摩擦力时的允许值，导致井壁破坏。根据华东地区立井井壁破坏位置、地层条件及破坏时间，对立井井壁破坏特征进行分析。初步分析表明立井井壁破坏的主要原因，是立井井壁和周围地层间垂直方向上相对运动产生井壁外侧面向下的“井壁负摩擦力”，造成井壁内应力超过原来设计中取无负摩擦力时的允许值，导致井壁破坏。     

西北冻结立井砼井壁爆破损伤模型

为研究我国西北地区冻结立井岩石钻爆法施工时,大药量爆破对附近新浇混凝土井壁的损伤情况,根据相似理论制作了15∶1的圆柱形冻结立井模型,在爆破塔内开展了爆破模型试验研究。沿立井轴线方向,在混凝土井壁内侧面上粘贴环向和轴向共4组应变片,测定井壁在微差爆破作用下的变形情况,并根据广义胡克定律近似计算出各点应力。同时采用超声波测试方法测定井壁损伤。结果表明：井壁内侧面各点的应力应变时程曲线与爆破方案密切相关,应力应变峰值与各微段炸药量相对应。得出应力峰值与爆距、药量和岩体介质之间的拟合关系,以爆破前后的波速变化衡量井壁损伤,据此估计多次爆破对井壁累积损伤情况。     

基于ANSYS的滚轮罐耳整体刚度研究

随着现代矿井概念的普及,高速重载提升将是今后立井提升技术的发展重点,滚轮罐耳作为提升系统主要的缓冲元件,其整体刚度特性的研究对立井提升系统的高效、安全运行有重要的意义。首先,通过理论方法分析计算,得出理论刚度;然后,利用ANSYS对滚轮罐耳整体模型仿真分析;最后,通过滚轮罐耳静刚度试验台测量计算并与仿真值相比较。结果表明,随着水平力增大,滚轮罐耳等效刚度先增大后趋于稳定。     

华东地区立井井壁破坏原因浅析

根据华东地区立井井壁破坏位置，地层条件及破坏时间，对立井井壁破坏特征进行分析。初步分析表明立井井壁的主要原因，是立井井壁和周围地层间垂直方向上相对运动产生井壁外侧面向下的“井壁负摩擦力”，造成井壁内应力超地原来设计中取无负摩擦力时的允许值，导致井壁破坏。     

立井基岩段混凝土井壁温度应力分析

本文的主要目的是研究深立井混凝土井壁的温度应力及温度应力对井壁结构优化设计的重要影响.本文的研究从物理学中的热胀性原理及热传递理论入手,全面考虑了固体力学中的热弹性理论,平面应变问题的求解方法,推论出了求解温度应力的正确的解析公式.所得结果不仅可用于煤矿立井井壁稳定性分析,对深立井井壁结构的优化设计同时具有重要的参考价值.     

双卸压槽法修复破裂井壁机理分析

介绍了深厚表土层立井井壁破裂机理的研究现状，针对深厚表土层中立井井壁破裂问题，指出底部含水层疏水沉降是导致井壁破裂的主因．并通过理论分析和数值模拟，研究了双卸压槽法修复破裂井壁的机理。并将研究成果应用于山东某矿副井井壁的修复工程，实践证明其效果良好．为井壁破裂治理提供了参考依据。     

基于人工神经网络的厚松散层立井井壁破坏预测研究

煤矿立井井壁破坏是由多种地质与工程因素综合作用的结果,在深入分析井壁破坏的机理与影响因素的基础上,收集整理了兖州、临涣、宿县和大屯矿区14个立井数据建立样本集,引入非线性的人工神经网络技术,建立了结构为7-4-1的井壁破坏预测BP神经网络模型,并对兴隆庄矿4个立井井壁破坏时间进行了预测。     

高水压下围岩与竖井井壁相互作用的数值分析

 以研究孔隙型含水岩层为条件,基于流固耦合原理,采用Comsol软件地球模块,建立了考虑一定围岩范围和深埋高水压岩层的平面应变井筒井壁力学分析数值模型,首先就基本数值模型的应力场和位移场与“包神公式”的解析分析公式进行了对比和相互的正确性验证;然后进一步研究了井壁外侧的水压力、井壁混凝土与围岩的剪切刚度比、开挖和支护的时间效应、锚杆等因素对围岩与井壁的力学特性的影响,图形化直观揭示了它们之间相互作用变化的真实规律,为高水压基岩段井壁设计提供参考。     

立井井筒注浆封堵固液耦合数值模拟

针对某煤矿复杂水文地质条件下立井井筒严重涌水的实际情况,采用理论分析和数值模拟相结合的综合研究方法,深入分析了立井井筒涌水机理;结合井筒围岩特性和周围地下水渗流场的变化规律,通过试验研究,选择以马丽散N为主的注浆材料;在考虑水体作用条件下,通过FLAC3D对立井井筒注浆封堵进行固液耦合数值模拟,分析了马丽散N在立井井筒注浆封堵中的使用效果;经过实测煤矿涌水量最终小于0.05 m3/h,达到了防治井壁破裂、封堵涌水的目的,抑制了井壁附加应力。     

钻井法施工阶段变刚度井壁结构整体稳定性分析

在分析钻井法井壁结构施工受力以及稳定性影响因素的基础上,建立了固井前井壁结构稳定性分析的力学模型.该模型考虑了井壁分段数、节间连接刚度、井壁刚度分布以及井壁荷载分布等影响井壁整体稳定性的因素.通过理论推导,得出了井壁结构的稳定系数和稳定性判别公式,并编制程序实现了求解.经程序计算,定量分析了上述各个因素对井壁结构施工整体稳定性的影响,并对数据进行拟合,得出了稳定系数的实用计算公式.     

基于层次分析法的井壁厚度优选

以某立井井壁设计为工程背景,首先利用理论计算公式确定井壁厚度选择区间,再利用层次分析法将此问题分解为不同的层次结构,然后用求解判断矩阵特征向量的办法,求得每一层次的各元素对上一层次某元素的优先权重,得出具体影响因素的权重,再将调研的评分与权重相乘,最终确定合理的立井井壁厚度。在保证立井安全的前提下,充分考虑立井设计的经济性。结果表明:相对于传统的立井井壁厚度设计方案,结合层次分析法将专家评价用数学知识进行优化,得出更贴近实际的权重;再将权重与调研评分相乘,得出更加科学和可靠的决策方案。     

内钢板高强钢纤维混凝土井壁力学特性研究

针对特厚(600~800m)冲击层中煤矿立井井筒支护问题,提出了使用内钢板-高强钢纤维混凝土复合井壁结构,为研究该井壁结构的水平承载特性,利用相似理论推导,采用物理模拟试验的方法,进行了4个模型井壁的破坏性试验,研究了该类井壁结构的水平承载特性和变形特征。研究表明,内钢板-高强钢纤维混凝土复合井壁属约束混凝土结构,是特厚冲积层中井筒支护理想的井壁结构形式之一。     

《煤炭科学技术》1991年总目录

题目刊期页次题目刊期页次9 37173S2 277门上jqZ59 208打邵11“打打拓50 5316﹄匕OJJ组d︸,l,人月O通﹄,J心l,l,︸溜煤眼深孔分段全断面一次爆破成井工艺8半煤岩掘进机掘巷技术12大断面岩巷月进260.7米5双曲线型储煤仓的理论分析与应用1在采煤塌陷区开凿立井11混凝土基础与地脚螺栓一次浇灌1280年代特殊凿井技术在两淮矿区的新发展4用天井钻机钻凿斜井5改进深井钻井壁后充填方法11冻结施工井壁结构的合理设计2深厚表土冻结施工井壁的裂漏4立井井壁破坏机理与治理的探讨6大屯矿区立井井壁断裂原因分析6临涣矿区地表沉降对井壁破裂的影响7…     

关于对混凝土井壁计算公式的探讨

1984年煤炭部颁发的《煤矿矿井立井井筒及硐室设计技术规定》(试行)中规定“一般情况下,立井井壁厚度可按类比法或根据经验,并参照井壁厚度公式,如薄壁筒公式,拉麦公式或第四强度理论公式的计算结果选取”。按照上述规定在实际设计中也存在不少难处,比如说一个具体井筒设计是否有可参考类比的参照物,一个设计人员是否有井筒设计的直接或间接的经验,三种井壁计算公式哪一种更能反映客观规律,井壁荷载如何估算,等等。这些问题都将对设计质量,井壁安全产生重大影响。近年来,两淮和大屯矿区穿过厚表土层采用冻结法施工的井筒中,曾有几个井筒发生破坏事故,分析原因无非是地质条件,地     

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。