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。     

东荣矿区井壁受力及破坏原因

利用钢弦式传感器，实测东荣矿区冻结压力的大小及变化规律，结果表明冻结压力随时间而增长，在此基础上，分析了井壁破坏的原因，如实际冻结压力偏大，负摩擦力的不利影响等，提出了防止井壁破坏的措施。     

深井井壁砌筑前后冻结壁应力场和位移场

在卸载情况下考虑周围土体、冻结壁和井壁共同作用的同时考虑了冻结壁中冻土冻胀特性和流变特性建立井壁砌筑前后冻结壁的粘弹性稳定性分析模型,求得井壁砌筑前井帮的变形规律和井壁砌筑后作用于井筒外壁的冻结压力的增长规律。结果表明考虑了冻结壁冻胀特性的冻结壁的变形值及冻结压力值更接近实测值。     

顾桥煤矿东风井冻结粘土本构关系实验研究

我国两淮矿区分布深厚粘土层,矿井建设一般采用冻结法施工,冻结粘土的物理力学性能是决定冻结法参数选择的主要因素,因此以顾桥煤矿东风井深厚粘土层为研究对象,找到冻土在单轴应力条件下的应力、应变、温度和时间相互作用的关系,并照C．C．维亚洛夫推荐公式,运用统计的方法,推导出冻结粘土的本构方程。该方程在两淮矿区冻结井壁的强度和变形进行理论计算和冻结参数选取方面具有重要的参考价值和推广意义。     

祁南矿井冻结井新型井壁结构破坏分析

祁南矿井冻结段井筒采用了我国自行研制的滑动、可缩性新型井壁结构。通过对核矿三个井筒外层井壁施工过程中出现破坏原因的分析,指出了在设计和施工中存在的不足,提出了需进一步研究的问题。     

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。     

朝阳矿主副井冻结基岩段深孔减冲光爆法掘进和整体钢模板砌壁设计与施工

朝阳矿主、副井冻结基岩采用3 3m深孔减冲光爆法施工,冻结段外层钢筋混凝土井壁平均掘砌速度分别达104 2m/月和106m/月,为爆破界探索出了前所未有的实践成果,给出了冻结壁、冻结管爆破安全和冻结段整体钢模板高度的理论计算.     

朝阳矿主副井冻结基岩段深孔减冲光爆法掘进和整体钢模板砌壁设计与施工

朝阳矿主、副井冻结基岩采用3.3m深孔减冲光爆法施工,冻结段外层钢筋混凝土井壁平均掘砌速度分别达104.2m/月和106m/月,为爆破界探索出了前所未有的实践成果,给出了冻结壁、冻结管爆破安全和冻结段整体钢模板高度的理论计算.     

冻结法凿井冻结壁内外部冻胀力的工程实测及分析

在郭屯矿、郓城矿冻结法凿井过程中,开展了冻结壁内、外部水平地压的现场实测研究.结果表明:地层冻结过程中,冻结壁内、外部产生了极其显著的水平冻胀力;最大冻胀力达到初始水平地压的0.8～1.23倍,普遍介于0.9～1.1倍之间;导致冻结壁外载最大达到甚至超过初始水平地压的2倍.井筒掘进过程中,冻胀力发生了不同程度的释放,冻结壁外部残余冻胀力约为最大冻胀力的0.45～0.60倍,使冻结壁外载约为初始水平地压的1.5倍.冻胀力的积聚与释放,加剧了井筒掘砌过程中冻结管与冻结壁的受力与变形,并使冻结压力接近甚至超过初始水平地压,是威胁冻结凿井安全的关键因素.     

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。     

立井厚表土层地压的理论与实践

表土地压是指表土地层施于井壁上的侧压力,是地层中水和土综合作用的结果。立井厚表土层地压的大小和井壁受力规律,是深井设计和施工急待解决的重要课题。 我国新开发的煤炭基地,如两淮、兖州、丰沛等矿区,均被松软含水的第四纪厚表土层所复盖,其厚度一般为二、三百米,有的厚达八百米之多,立井施工均需采用特殊凿井法。由于表土厚、井型大、井筒深、直径粗,给建井工作带来了新的问题,如井壁的结构和设计、冻结壁的设计等等。这些问题能否合理解决,在一定程度上取决于对厚表土层地压的正确掌     

深厚表土冻结壁厚度与深度关系的统计再分析

为改进冻结壁厚度的设计方法,基于室内深厚表土静止土压力的实验成果和400 m深以内统计资料的分析,总结归纳出深厚表土冻结壁厚度与静止土压力的相应关系,提出一种新的冻结壁厚度设计方法.结果表明:已有成功的冻结壁厚度统计经验设计在400 m以内是可靠的,但超过400 m以后不加条件的推演将增加风险性,一个简便的方法是适当增大其安全系数.冻结壁厚度与深厚表土静止土压力系数有较大相关性,呈良好双曲线关系,作为深厚表土冻结壁厚度设计的一种统计意义的校核方法是可行的.     

特厚冲积层中冻结井外壁温度实测研究

通过对龙固副井冻结凿井期间外壁与冻结壁温度的现场实测，研究了冻结壁温度场对外壁水化热温度场的影响，获得了特厚冲积层冻结凿井期间外壁及冻结壁温度变化的基本规律．研究表明：内部高水化热的释放，使外壁混凝土获得了至少17d的正温养护时间，其早期强度增长不受低温影响；同时，高水化热的释放导致井壁内外出现较大温差（甚至超过25℃），增大了温度裂缝控制的难度；水化热的向外传导还导致壁后冻土的显著升温及局部融化，对外壁受力造成了不利影响．     

多荷载耦合作用下立井井壁潜在破坏区的确定

首先采用弹性理论对立井井壁进行了分析,建立了井壁破坏的理论模型,进而采用通用有限元软件ANSYS,建立了立井井壁的大型三维分离式有限元数值模型。运用这两种模型详细研究了多种荷载耦合作用对立井井壁的影响,多种荷载包括：随深度变化的土压力、随时间变化的疏水附加力以及井壁自身重量。确定了立井井壁在这三种荷载综合作用下的应力、应变集中区,论证了井壁破坏理论中疏水附加力理论的正确性,对井壁设计理论以及加固区域的确定提供了一定的理论指导。本文有限元模型的建立方法以及得到的结论,在一定程度上丰富了立井井壁理论的内容,增加了立井井壁理论研究的方法,促进了井壁附加应力说的发展。     

深厚冲积层冻结管断裂机理分析

介绍了深厚冲积层冻结管断裂的主要特点,通过对冻结管受力状况进行分析,可知其应力主要包括:冻土外压力和盐水内压力作用引起的冻结管应力、冻结管自身温度变化引起的温度应力、土层与冻结管间摩擦力作用引起的竖向应力、冻结管侧向变形引起的弯曲应力;并总结出深井冻结管断裂的主要原因,在此基础上提出了深厚冲积层冻结管断裂的防治措施,为深井冻结设计及施工提供参考。     

冻结管断管原因及冻结温度场数值计算分析

杨村煤矿副井安全顺利通过井筒掘砌的薄弱环节深厚粘土层位,但出现了多根冻结管断裂现象。该粘土层导热性能差,冻土发展速度慢,冻土强度低,同时,施工过程中掘砌段高大,井帮暴露时间长,从而引起较大的井帮位移和底鼓量,是造成冻结管断裂的主要原因。根据冻结管的实际偏斜位置,同时考虑冻结管断管影响,建立有限元计算模型,计算分析了该层位的冻结温度场分布情况,井帮温度为-10～-13℃之间,井帮温度数值计算结果与实测结果相差一O．7～0．4℃,表明数值计算结果是可靠的,可为淮南矿区深厚粘土层冻结设计和施工提供参考。     

特殊地层条件下冻结井壁竖向可缩性接头试验研究

针对丁集矿井的特殊水文地质条件,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结构,并提出了一种新型可缩性冻结井壁接头形式。模型试验表明：在竖向附加力作用下,研制的可缩性接头具有良好的压缩变形特性,抗侧压能力大,防水性能好,并应用于工程实际。     

深厚冲积层冻结压力研究进展及展望

随冻结法凿井深度的增加,我国对深厚冲积层冻结井冻结压力分布的研究需求已经十分迫切.在对国内外冻结压力研究的发展进行了回顾的基础上,分析了目前深厚冲积层冻结压力研究面临的任务和要解决的问题,对进一步提高国内冻结压力研究水平阐述了看法.     

软弱地层中桩孔人工冻结数值模拟分析

人工冻结数值模拟分析以温度场理论为基础,模拟分析冻结壁形成过程中等温线的分布情况以及冻结壁达到设计要求的时间因素。在一定假设条件下通过选取具体的工程地质参数,重点分析四根冻结管共同作用下,在直径80 cm的56#桩周围形成冻结壁开始发生交圈所需时间。冻结壁达到设计要求0.55 m。得出各冻结管在土体中形成的冻结壁发生交圈时等温线的分布图和所需的时间,冻结壁达到设计要求时等温线分布图。     

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。