可缩井壁接头在青东煤矿立井井筒中的应用

针对具体地质条件,为防止矿井投产后因竖直附加力的作用而导致井壁破坏,青东煤矿主、副、风3个立井井筒冻结段内层井壁均采用竖向可缩井壁结构。简要介绍了井壁可缩接头结构设计方法及现场安装情况。     

多次破裂立井井壁竖直附加力实测及演化特征分析

对历经多次破裂治理的华东地区张双楼矿新增的两层传感器的竖直应变进行了监测,分析了立井井壁多次破裂段竖向应变的演化规律,将其历时变化情况与相关文献数据进行对比分析,发现多次破裂段应变波动年均值比一般井壁应变波动大;指出井壁多次破裂治理段只有附加力累积特征,几乎没有季节温度应力的波动特征;发现老副井累积的大量的附加应变主导的竖向应变,与厚表土层的不断疏水沉降密切相关,且发现矿井附近地面应变值比井壁总体应变值小。     

立井井壁破裂原因分析及其预防和加固措施

分析了立井井壁破裂的原因,指出了立井井壁破裂的主要原因在于竖向附加应力,并着重介绍了立井井壁破裂的预防措施和井壁破裂后的加固措施监测手段.     

浅谈煤矿立井井筒装备变形治理

由于立井冻结壁解冻过程中产生的地层融沉竖向附加力,在竖向附加力的作用下,井壁产生了竖向应变变形,井壁的变形导致了井筒装备的变形.鲁能菏泽煤电公司郭屯煤矿成功实现因深立井冻结壁解冻过程中产生的地层融沉竖向附加力导致井筒管路变形治理,为有效解决这一难题提供了宝贵的实践经验.     

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。     

矿井水灾之渗水通道存在的实测分析

文章的目的在于揭示矿山立井井壁周侧渗水通道的存在,从而为正确的认识立井井壁的破裂机理奠定基础.文章分析了井筒周侧土体压缩变形的机理和表土与井筒之间的相对位移关系,研究了井筒下部向上附加力产生的过程和中性层位置的变动规律,并最终揭示了竖向附加力的分布和变动规律.文中利用物理学中的浮力原理,不仅完善地解释了竖向附加力产生的过程,而且圆满地解释了该领域的一些特殊现象,如底含缺失的井筒不一定不发生破裂,下含水位下降也不一定会导致破裂的发生.文章对我国几个典型破裂井筒的现场实测数据进行了较为细致的力学分析,并以此有效地论证了文中的理论观点.本文的研究结果,对正确认识立井井壁的破裂机理及立井井壁破裂预测理论的建立,具有重要的理论意义.     

冻结井可缩性井壁接头力学特性研究及其应用

针对丁集煤矿特殊的地层条件,为防止井壁在冻结壁融沉和地层疏水沉降时发生破裂,在井壁设计时采用竖向可缩性井壁结构,并提出了一种新型冻结井可缩性井壁接头形式.通过试验和数值计算表明：在竖向附加力作用下,该接头具有良好的竖向压缩变形特性、很强的抗侧压能力和可靠的防水、防漏性能,并且实验结果与数值计算结果基本一致.该研究成果已应用于丁集煤矿的三个立井井筒.     

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。     

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。     

机械钻井法施工矿山竖井预制井壁漂浮法安放工艺技术

结合河北遵化铁矿Φ5.6 m、深286 m矿山竖井工程,介绍了钻井法施工矿山竖井采用漂浮法安放预制井壁的工艺原理,以及相邻两节井壁连接时的测量方法、工艺控制和井壁安放完成后井筒垂直度的测量技术等。     

东滩煤矿副立井井壁风化机理及治理措施

东滩煤矿副立井在井深440m以下基岩段井壁混凝土出现严重的风化现象,混凝土的石子、黄沙与水泥分离,石子坠落,严重威胁井筒装备及检修人员的安全。通过水质分析发现,风化段井壁原渗漏水中高浓度的硫酸根离子是造成井壁风化的主要原因。井壁风化治理采用对混凝土壁面进行封闭处理,以隔绝井筒内高流速风的措施,通过对多种封闭材料进行温度、水盐腐蚀环境、高速风、强紫外线劣化条件下的室内对比试验,材料的挥发有害气体、可燃性、粘结强度、腐蚀性测试,最终选择LB-K11型涂层材料进行风化混凝土壁面封闭处理。目前井壁风化治理已完成,东滩煤矿副立井井壁风化治理经验可为类似工程问题的防治提供参考。     

豫北矿区千米立井揭开特厚突出煤层工程实践

千米深立井开凿过程中揭开突出煤层成为风险最大、成本最高、时间最长的工序,依据《防治煤与瓦斯突出规定》和工程地质条件,安全顺利完成鹤壁煤业集团公司第三煤矿千米深立井特厚突出煤层揭煤的工程实践。     

白垩系含水地层立井突水淹井治理技术

结合五举煤矿主立井在穿过白垩系含水地层时遭遇的突水淹井事故,分析了事故特点并确立治理方案,提出了西部富水地层立井普通法施工突水淹井事故的综合治理技术。以静水位施工水下混凝土止水垫截水为先导工作,实施控制性排水协同壁后注浆封水,最后进行工作面渐进式高压深孔预注浆堵水。介绍了水下混凝土止水垫的参数设计、特制底卸式吊桶和水下自流平特制混凝土配比、水下止水垫浇筑与养护工艺、止浆垫联合加固及渐进式深孔预注浆等技术。成功解决145.68 m水下360.97 m3/h的涌水井筒淹井事故,为西部地区立井普通法施工及其防治水工作积累了实践经验。     

煤矿矿井混凝土井壁腐蚀的调查与破坏机理

为研究煤矿矿井混凝土井壁腐蚀破坏机理,结合黄淮地区井筒破裂实例,采用超声回弹法对井壁过水面、干湿交替面及未过水井壁混凝土进行腐蚀深度及回弹强度的检测,并通过SEM,EDS,XRD对不同深度被腐蚀的井壁混凝土进行微观分析,研究环境介质对水泥石中C-S-H凝胶结构的影响。结果表明：垂深304.8 m至马头门位置的井壁混凝土破坏严重,井壁混凝土的强度由原来的C30降低到10～15 MPa;马头门附近四含水过水面的井壁混凝土受到了溶解性腐蚀,水化产物Ca(OH) 2,Aft等基本消耗殆尽,大部分C-S-H已被分解,其主要物相是CaCO3以及少量的低碱度的水化硅酸钙凝胶;垂深346～430 m过水的井壁外附着黑色糜烂状沉积层,主要是水泥石中C-S-H凝胶碳化生成的无胶凝性的硅胶和结晶度较差的CaCO3;地下水中的SO2-4和Na+对井壁混凝土的腐蚀主要是膨胀性的化学腐蚀,生成的钙矾石、石膏以及析出的芒硝、石盐结晶体,产生较大的膨胀压力,可导致井壁混凝土胀裂而成片剥落。     

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。     

东荣二矿副井井壁治理方案选择

介绍了东荣二矿副井井简的地质及水文地质慨况,和井筒破坏情况,针对性地进行了机理分析,并对治理方案进行了对比分析,确定了治理方案。     

综合注浆封堵全深冻结井筒井壁渗漏(涌)水技术

 摘 要：目前我国全深冻结立井井筒主要采用双层钢筋混凝土塑料夹层复合井壁支护结构形式,但它并没有从根本上解决冻结井壁开裂渗漏水难题。本文针对陕西彬长集团胡家河煤矿主立井全深冻结井筒井壁渗漏水及井筒里程位置471.8m箕斗装载硐室I号检修通道冷冻管大量集中涌水水害技术难题,在分析研究井壁渗漏水原因及冷冻管环形空间导水通道导水机理的基础上,采用分段下行、段内上行壁间、壁后及冷冻管环形导水通道综合注浆、对点注浆、连续注浆及安装孔口防喷装置解决了井壁渗漏水问题;创新运用锚拉水闸强、围堰法埋设导水管、立井冷冻管环形导水通道逆流引流注浆技术彻底解决集中涌水水害难题,整个井筒堵水率达到了95.3%,能够为其它类似注浆施工提供指导作用。     

高瓦斯突出煤层原位充填沿空留巷技术研究

为解决高瓦斯煤层巷道掘进过程中易出现瓦斯突出、工作面回采瓦斯浓度频繁超限、工作面采掘接替紧张等难题,以高山煤矿1902工作面为工程背景,研究了高瓦斯突出煤层原位充填沿空留巷技术。通过理论分析选定预制混凝土砌块墙原位充填支护方式,理论计算出充填隔离墙体留设宽度为0.72~1.68 m;运用FLAC^3D数值模拟软件分析了0.8、1.2、1.6 m共3种不同墙体宽度条件下巷道围岩塑性区、巷道应力及位移分布规律,并在1902工作面进行现场试验与矿压监测。研究结果表明:随着充填隔离墙体留设宽度的增加,墙体切顶能力增强,巷道围岩应力、位移变形量减小,最终确定墙体合理留设宽度为1.2 m。现场监测留巷顶底板平均总移近量基本维持在250 mm±50 mm,两帮平均总移近量维持在200 mm±20 mm,从而检验了该技术的可行性,可为类似条件煤矿应用沿空留巷技术提供借鉴。     

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。