Causes and Preventions of Shaft Wall Fracturing in Yanzhou Mining Area

针对兖州矿区有8个生产井筒发生井壁破裂事故的问题,在进行调查、治理和分析近期监测资料的基础上,详细研究了本区井壁破裂的原因,认为由于第四系下组水位的强烈疏降引起砂层压缩所产生的垂向附加应力与井壁自重应力之和大于井壁混凝土的强度是导致井壁破裂的最根本原因,提出了可以用e-p曲线法、p     

深厚表土层中的井壁破裂与治理

在介绍了深厚表土层中的井壁破裂现象及特征基础上,分析了竖直附加力对井壁破裂的影响,展望了对破坏井筒及新建井筒的破裂治理及预防破裂的方法与技术。     

兖滕-两淮矿区井壁重复破裂粘滑机制研究

介绍了利用高压直剪仪和三轴伺服仪来模拟井壁重破裂过程中土与井壁相互作用的试验方法,并测得了在一定压力下粘土和砂土与井壁面累井切应力和剪切位移的关系曲线,分析说明了兖滕－两淮矿区厚松散土层中与井壁接触面相互作用发生位移,破坏的基本特点;借鉴地震粘滑作用理论,首次提出厚松散土层中井壁重复破裂的粘滑机制,为立井井壁重复破裂的治理提供了理论基础。     

冻结井筒竖向可缩性井壁接头的设计研究

深厚表土层冻结法施工的立井井筒可能因竖向附加力作用而发生破裂,安设在立井井筒中的竖向可缩性井壁接头可有效衰减竖向附加力,从而预防井筒破坏。根据竖向可缩性井壁的设计原则,研究了竖向可缩性井壁接头的结构形式及其简化设计方法。采用数值计算方法对竖向可缩性井壁接头的安设位置及个数进行了优化设计,结果表明,设置双可缩性接头极大地改善了内层井壁的受力状况。现场测试表明,竖向可缩性井壁接头可有效衰减竖向附加力,使立井井筒运营情况良好。     

特殊地层条件下井壁破裂机理与防治技术的研究（之二）

阐述了特殊地层条件下井壁受力的新观念及设计井壁的荷载组合；通过模拟试验提出了能适应竖直附加力的新型冻结井壁结构和钻井井壁结构，并给出了设计参数和设计方法；开发出从改变井壁结构方面防止新建井筒井壁破裂的技术．     

疏水围土中立井井壁破坏机理研究动态与井筒结构力学构想

综述了疏水围土中立井井壁破坏机理的研究成果．在此基础上,对建立疏水围土中立井井筒结构力学体系提出了构想一是载荷的分类与计算,包括初始载荷、井壁负摩擦力以及变温荷载等;二是井壁的应力分析,探讨了各类载荷下井壁工作应力计算的合理模型．     

立井井壁附加应变长期实测研究

对华东地区十多个立井井筒6～9 a的井壁附加应变进行了实测和研究,获取多个井筒的实测附加应变演变规律并进行了分类处理,在对附加应变进行拟合的基础上分析了几种典型附加应变曲线的特点,分析了不同类型曲线中竖直附加力和温度应力对井壁破裂的贡献.结果表明:温度可造成竖向温度应变27×10~(-6)～88×10~(-6)幅度的波动,可以认为是井壁固有的恒定交替变化的应力,本身并不会造成井壁的破坏,但会加剧或缩短井壁破坏进程;竖直附加力增长率在0.015×10~(-6)～0.068×10~(-6)d~(-1)之间,随时间逐步增大的竖直附加力造成井壁破坏.     

疏水围土中立井井壁破坏机理研究动态与井筒结构力学构想

综述了疏水围土中立井井壁破坏机理的研究成果．在此基础上,对建立疏水围土中立井井筒结构力学体系提出了构想：一是载荷的分类与计算,包括初始载荷、井壁负摩擦力以及变温荷载等;二是井壁的应力分析,探讨了各类载荷下井壁工作应力计算的合理模型．     

不均匀侧压力下冻结井筒混凝土井壁结构试验研究

通过不均匀侧压力下冻结井筒混凝土井壁结构模型的试验研究，得到了混凝土井壁具有很高的承载能力和现行设计的冻结井壁中不会出现拉应力，从而为我国冻结井筒采用混凝土井壁代替钢筋混凝土井壁的探讨提供了试验依据。     

流体流动和岩石变形耦合对井壁稳定性的影响

无论是过平衡钻井，还是欠平衡钻井过程，都可能导致井周围地层孔压力改变，这样就使我们通过假定地层孔隙压力恒定而得到的井周应力分布和地层的安全钻井液密度范围与实际偏离。滤饼质量直接影响到井周围流体流动的情况和井壁附近地层的孔隙压力。定量地计算分析了滤饼质量和流体流动对井周地层径向应力、周向应力、轴向应力和剪应力的影响，结果表明，一方面，随着滤饼质量的提高，井筒内流体在正压盖下向地层中流动的能力和程度逐渐减小，井壁地层孔隙压力逐渐趋原始地层孔隙压力，井壁岩石所受到的径向应力逐渐增大，井壁的稳定性逐渐变好；另一方面，地层颗粒间的接触应力逐渐增大，岩石抵抗性破裂的能力增强，地层的破裂压力提高，井壁稳定性变好。滤饼质量好坏对代渗透地层的影响尤其显。     

特殊地层条件下井壁破裂机理与防治技术的研究（之三）

对井壁破裂后抢险加固技术措施及治理已破裂井壁的开卸压槽技术和井内破壁注浆加固地层技术进行了综述．通过模拟试验，研究了注浆加固地层法防治井壁破裂的可行性．结果表明，该方法能大大减小井壁竖直附加力，从而可根治井壁破裂．最后，指出了进一步研究的内容及方向．     

煤矿立井次生地压分布规律研究之一——底含层大幅疏水沉降情况下

针对第四纪冲积层底部含水层疏水引发立井次生地压发生与变动的情况,展开次生地压分布规律的研究。通过将底部含水层之上的表土划分成若干薄板单元进行受力与变形的解析分析,揭示立井次生地压与原始地压相比已经发生了巨大的变化,随着距地表距离的增大,立井次生地压显现出趋于稳定值的特征。因为次生地压的分布规律直接关系着作用于外井壁之上的竖向附加力分布规律,因此,研究结果对煤矿立井井壁破裂规律的研究具有重要意义,对深厚表土层中立井井壁结构的优化设计具有重要的参考价值。     

特殊地层条件下井壁破裂机理与防治技术的研究（之一）

研究了表土段立井井壁的破裂情况；通过模拟试验，首次探讨了井壁破裂的机理；继而研究了竖直附加力沿深度的变化规律、竖直附加力与影响因素间的关系；指出了井壁破裂防治技术的路线和方向。     

Prediction and safety analysis of additional vertical stress within a shaft wall in an extra-thick alluvium

An alluvium with a sandy aquifer at the bottom, but lacking an effective impermeable layer between the sandy aquifer and bedrock is referred to as a special alluvial stratum. Impacted by the drainage of the aquifer due to mining activities, a shaft wall in this special alluvial stratum will be subject to a downward load by an additional vertical force which must be taken into consid-eration in the design of the shaft wall. The complexity of interaction between shaft wall and the surrounding walls makes it ex-tremely difficult to determine this additional vertical force. For a particular shaft wall in an extra-thick alluvium and assuming that the friction coefficient between shaft wall and stratum does not change with depth, an analysis of a numerical simulation of the stress within the shaft wall has been carried out. Growth and size of the additional vertical stress have been obtained, based on spe-cific values of the friction coefficient, the modulus of elasticity of the drainage layer and the thickness of the drainage layer. Subse-quently, the safety of shaft walls with different structural types was studied and a more suitable structural design, providing an im-portant basis for the design of shaft walls, is promoted.     

M5区块碳酸盐岩酸压导流能力实验研究

M5区块为典型的低孔、低渗致密碳酸盐岩储层。这类储层的生产井天然产能低,很难达到经济开采极限。为了达到更为理想的增产改造效果,现场多用酸压技术作为此类油气藏实施增产的措施。酸压改造后的裂缝导流能力是评价储层压裂改造效果的重要依据,而裂缝导流能力受裂缝表面形态、有效应力等因素影响,因此预测裂缝导流能力和表征在有效应力作用下裂缝壁面非均匀程度对于产能预测具有重要意义。以该区块岩心为实验研究对象,采用“实验—理论—模拟”的研究方法,引入岩石力学中应力集中理论,利用定量分析壁面接触过程中开度变化规律建立导流能力计算模型,最后对模型进行验证。主要从裂缝表面数字化表征模块和导流能力计算模块开展研究。研究结果对提高该区块生产井后期储层改造效果具有一定的参考价值。     

Fixed-length roof cutting with vertical hydraulic fracture based on the stress shadow effect: A case study

Pre-driven longwall retracement roadway (PLRR) is commonly used in large mine shaft. The support crushing disasters occur frequently during the retracement, and roof management is necessary. Taking the 31107 panel as research background, the roof breaking structure of PLRR is analyzed. It is concluded that the roof cutting with vertical hydraulic fracture (HF) at a specified position, that is, fixed-length roof cutting, can reduce support load and keep immediate roof intact. The extended finite element method (XFEM) is applied to simulate hydraulic fracturing. The results show that both the axial and transverse hydraulic fracturing cannot effectively create vertical HFs. Therefore, a novel construction method of vertical HF based on the stress shadow effect (SSE) is proposed. The stress reversal region and HF orientation caused by the prefabricated hydraulic fracture (PF) are verified in simulation. The sub-vertical HFs are obtained between two PFs, the vertical extension range of which is much larger than that of directional hydraulic fracturing. The new construction method was used to determine the field plan for fixed-length roof cutting. The roof formed a stable suspended structure and deformation of the main PLRR was improved after hydraulic fracturing.     

深厚冲积层中冻结井外壁钢筋应力的实测研究

介绍龙固副井冻结井外壁钢筋应力的测试方案，分析温度及约束作用对钢筋计测值的影响和不同方向配筋的应力测值变化规律．结果表明：受水化热高温的影响，外壁钢筋首先经历压应力急剧增长阶段，而后竖向及径向钢筋压应力随着井壁降温而逐渐减小，最终处于拉应力或低水平的压应力状态，而环向钢筋则始终处于压应力状态；环向钢筋的应力主要受冻结压力控制，而竖向及径向钢筋的应力主要受温度影响；鉴于深厚冲积层冻结压力增长迅速，外壁竖向钢筋可按承担3d内施工的井壁段自重，取15m高度的井壁段进行设计，从而有效地减少竖向钢筋的配筋率；而环向钢筋应尽号靠近鼻壁内侧配置，以提高井壁的水平承载力。     

冻结法施工中某矿主井外壁钢筋轴力的实测与分析

为指导冻结法凿井的安全施工,开展主井井筒的信息化监测,获得主井外壁钢筋轴力的发展变化规律,通过与钢筋屈服应力相比,预测井壁的安全性。分析得出：混凝土浇筑初期,外壁钢筋轴力先是受压,而后压力趋于减小,部分竖向钢筋变为受拉,主井外壁环向钢筋的最大轴力远大于竖向钢筋,竖向、环向最大轴力均远小于其屈服荷载,因此,从钢筋应力状态考虑,井壁结构处于正常工作状态。井壁结构安全。     

页岩气水平井压裂影响因素分析

从水平井多级压裂技术入手,在考虑原始井筒周围地应力分布状态的基础上,结合弹性力学理论和岩石拉伸破裂理论,分析压裂过程中裂缝的形态、裂缝参数优化等问题。