立井井壁破裂的原因分析

介绍淮北新矿区立井井壁破坏和处理情况，分析破坏原因主要是与煤系地层直接联系的含水层水位下降，地表下沉，井壁受负摩擦力的作用，井壁强度不足，设计没有考虑竖向荷载等。     

缓倾斜地层倾角对钻孔疏放水影响的数值模拟

针对缓倾斜地层中地层倾角对钻孔疏放水的影响，通过建立缓倾斜地层与仰斜钻孔组合地下水数值模型，在设定倾斜钻孔为定流量井边界与定水头井边界排水条件下，模拟分析含水层水位、排水量动态。结果表明：高水压富水含水层疏放初期，当含水层能够排出水量受钻孔排水能力限制保持定流量排水时，倾角较大的含水层水压不易疏降；一般情况含水层经短期疏放，在钻孔位置水压降至其位置高程而保持定水头井排水时，倾角较大的含水层排水量更大，含水层水压疏放更显著；当地层倾角达到25°时，地层倾角对钻孔疏放水的影响明显化。     

单层井壁竖直附加力变化规律的数值分析

深厚表土疏排水沉降地层条件下的井壁处于复杂的动态受力状态,井壁的受力变化主要与底部含水层的渗透系数、含水层固结沉降量、井壁与国土的耦合作用有关.为探讨井壁竖直附加力大小的变化规律,运用数值模拟方法对单层混凝土井壁进行了分析研究,得出:井壁的竖直附加力与底部含水层渗透系数成正比对数关系,与井壁混凝土的弹性模量成正比线性关系;同时发现复合载荷作用下井壁的应力应变关系是动态变化的,井壁的塑性区是多种载荷耦合作用的结果.因此,减小底部含水层的渗透系数、井壁混凝土的弹性模量,有利于减小井壁的竖直附加力,可提高井壁的可靠性.     

井壁竖直附加力与底部含水层应变的关系研究

通过对底部含水层疏排水沉降的研究成果和底部含水层水压降与竖直附加力试验资料的整理得出：底部含水层疏排水应变是水压降的线性函数，压缩模量受特征粒径和水压降控制；井壁平均竖直附加力与底部含水层垂直应变ε可用线性表达式表示，回归系数α受土质和埋藏深度的影响；根据α随埋藏深度的变化率，建议将150m作为浅、深表土的分界点。     

立井表土段井壁破裂原因分析

认为井壁设计不合理、施工质量差是井壁破裂的内因,含水层水位下降、地面下沉对井壁产生压力和摩擦力是井壁破坏的外因。     

大型井壁受力模拟试验系统环形加载油缸设计

为研究深厚表土不稳定地层井壁破裂机理,设计的大型井壁受力模拟试验系统可实现土体与井壁界面剪切试验、高应力下含水层的疏排水沉降等试验。由于试验系统存在加载压力大,加载空间位置受限等影响,采用传统液压缸来模拟其力学边界条件,需要的数量较多,在模型有限的加载空间内难以布置,且同步问题使得液压控制系统复杂化。设计的新型组合式环形加载油缸解决了以上问题,并可实现如井壁、桩体等圆柱形地质构件的力学边界的模拟,运用有限元分析对油缸结构做了进一步优化。新型加载油缸的设计为岩土工程地质力学模型试验的加载方式提供了新的思路。     

井壁竖直附加力与底部含水层应变的关系研究

通过对底部含水层疏排水沉降的研究成果和底部含水层水压降与竖直附加力试验资料的整理得出 :底部含水层疏排水应变是水压降的线性函数 ,压缩模量受特征粒径和水压降控制 ;井壁平均竖直附加力与底部含水层垂直应变ε可用线性表达式表示 ,回归系数α受土质和埋藏深度的影响 ;根据α随埋藏深度的变化率 ,建议将 1 5 0 m作为浅、深表土的分界点     

自动补水法预防井筒破裂工程效果分析

为了预防立井井筒发生破裂并避免传统治理方法的缺点,根据井筒破坏机理,以及东滩煤矿地层结构特征,提出了通过上组含水层补充中下组含水层预防井筒破裂的自动补水法,并建立了一套完善的监控工程体系。通过对东滩煤矿西风井进行预防治理,并对补水前后含水层水位、地层内部变形和井壁稳定状态等进行监测分析,结果表明自动补水法可以有效解决含水层水位不断下降的问题,改善松散层的受压状态,实现对井壁破裂的预防和治理。     

降水法凿井时井中残余水柱理论分析

为了解决降水法凿井降水后期能否消除残余水柱的问题，对水跃产生根本原因及水跃理论进行了分析，认为:水跃值的影响因素主要有井壁结构、抽水量、地层渗透系数、降深、井径的函数等，水跃值与井抽水量、水井降深成正比，与井横截面积、地层渗透系数成反比；水跃值和降深成正比，随着降深趋向于全深，水跃值和降深之间的比值逐渐减小。并推导出潜水和承压含水层中抽水井的水跃公式和潜水含水层和承压含水层中稳定水位线的公式，为含水岩层疏排水数值模拟的参数修正以及降水井设计等方面提供科学依据。     

地面注浆加固地层法在治理井壁破裂中的应用

介绍了井壁的破裂机制及其常用治理方法,阐述了注浆加固地层法治理井壁破裂的机制,并对该方法在治理某矿副井井壁破裂的应用情况进行了分析与探讨。结果表明,地面注浆加固井筒周围的含水层能够有效地改善井壁的受力状态,加固后,作用在井壁上的垂直荷载减少,井壁的竖直附加力得到了有效的缓释和抑制,地面变形与井壁受力实测趋势基本吻合,达到了防治井壁破裂的目的,有利于确保井壁的安全。