袁大滩矿主斜井冻结壁变形规律及稳定性研究

以袁大滩矿主斜井冻结法凿井施工为工程背景,利用数值模拟软件FLAC~(3D),建立斜井冻结壁模型,计算井筒掘砌过程中,冻结壁空帮段和新浇筑外层井壁段冻结壁变形,研究冻结壁塑性区分布和稳定性。结果表明:冻结壁空帮段暴露1 d后,顶板和两帮变形分别为194和124 mm,最大变形速度为9 mm/h;外层井壁施工后,冻结壁变形得到有效控制。为避免冻结壁产生长期蠕变变形,应及时浇筑内层井壁;空帮段塑性区范围约为2.5 m,大部分区域仍处于弹性状态。     

袁大滩煤矿冻结斜井受力实测与分析

袁大滩煤矿副斜井净宽5.5m,净高4.55m,所穿地层主要为纯砂层。井筒冻结段自垂深16.12m起,至垂深85.17m止,冻结斜长611m,冻结段倾角6°,采用5排孔垂直冻结方式。冻结区段划分为15段,平均40m一段。井筒施工中,对冻结井壁温度、压力及内壁变形进行了现场实测分析。结果表明:井壁浇筑所释放的水化热对井壁温度、压力及应变有明显影响;井壁测试元件埋设70~80d后,顶板、侧帮与底板的压力与应变都趋于稳定,冻结壁已完全失去承载能力;140d后,冻结壁已完全解冻。     

富水冲积层斜井冻结施工方案及优化设计

为确保袁大滩煤矿副斜井顺利穿过富水细砂冲积层,分析研究了冻结施工初始方案,对冻结壁的地层压力和厚度做了计算,分析了冻结壁平均温度取值,结合现场面临的实际施工问题,提出冻结施工方案优化设计:斜井冻结壁顶板、两帮和底板的最大厚度分别取6.0、3.4和4.0 m,冻结壁设计平均温度取-10℃,斜井冻结段斜长由611.055 ...     

斜井冻结壁受力与变形规律研究

采用冻结法凿井的立井井筒在我国已达1100多个,工程数量多,取得的实践经验相对丰富。而采用冻结法施工的斜井井筒只有30多个,工程实例少,施工经验匮乏,对斜井冻结的技术研究就更少。近年来因斜井开拓具有装备简单,运输能力大等优势,在我国西部地区得到广泛应用,因地质条件所限,采用冻结法施工斜井井筒越来越多,工程施工迫切要求对斜井冻结基础理论进行研究与探讨,文章以庞庞塔斜井冻结工程为模型,就不同深度(地压)、不同冻结壁厚度、不同强度的冻结壁与井壁的变形关系进行数值计算研究,探寻各变量之间的相互关系及影响大小,为斜井冻结设计与施工提供指导。该基础研究对斜井冻结多方案对比、优化设计、节能降耗具有重要的参考价值。     

深井井壁砌筑前后冻结壁稳定性力学分析模型探讨

针对在竖井冻结法施工中对冻结壁中粘塑性变形和冻胀力的忽视引起的冻结管断裂和井壁破裂等工程事故,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以及塑性区的存在,建立井壁砌筑前后冻结壁的粘弹塑性稳定性分析模型,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以及两种情况下冻结壁进入塑性的时间。     

袁大滩矿主斜井冻结法凿井施工技术研究

以袁大滩矿主斜井冻结法凿井施工为工程背景,研究冻结施工、凿井施工技术及安全措施。冻结施工采用分段冻结、异径管局部冻结工艺,利用多姆克公式计算冻结壁厚度,分析确定不同冻结段冻结壁的厚度。井筒掘砌施工采用掘进、浇筑外层井壁循环作业,循环段长为6 m,内层井壁与掘进、外层井壁施工前后平行作业。为防止施工过程中出现溃水、火灾等事故,在井壁接茬处埋设橡胶止水带,错开内、外层井壁混凝土接茬位置,合理布置切割冻结管设备。     

混凝土水化热对深井冻结壁冻融规律影响的实测研究

 根据冻结井筒大体积混凝土水化热现场实测结果,获得混凝土水化热对冻结壁的影响规律：由于井壁混凝土水化热影响冻结壁融化0.2-0.4m,约为外壁厚度的0.43-0.5倍,重新冻结后产生回冻冻胀力0.45-0.80MPa。结合对实测数据的分析和ADINA有限元程序的数值模拟,得出了冻结壁融化深度与时间的关系曲线,对指导深井冻结壁设计与施工具有重要的指导意义。     

介绍几种冻结井筒复合井壁

井筒是矿井的咽喉,其质量对矿井生产,影响较大。冻结井筒,井壁受力情况复杂,施工过程要承受冻结壁塑性变形和土壤冻结压力,解冻后井壁要承受永久土压和水压。一旦井壁破坏,修复相当困难。为确保井筒安全,很久以来,国外就全面研究冻结井壁结构、材料及施工工艺,而最成功的是复合井壁。西德的预制砌块、钢板和混凝土井壁奥·维克托利亚8号井,冻结深度227米,井径6.75米。冻结段采用砌块、砂浆充填层、沥青、钢板和钢筋混凝土结构复合井壁(图1)。混凝土砌块预制成楔锥形,内小外     

侏罗系地层冻结壁压力特征分析

通过内蒙古泊江海子矿在风井井筒施工过程中,对冻结壁和井壁受力进行现场实测,分析得出了本矿区侏罗系地层冻结压力的变化规律,为井筒穿越该地层的设计施工提供依据。     

富水砂层冻结斜井冻结壁厚度设计

根据富水砂层松散地层的特殊性质将冻结井筒分为浅埋和深埋2种情况,分别采用岩柱法和普氏理论对井筒围岩压力进行分析,给出了井筒浅埋和深埋2种情况下富水砂层斜井冻结壁厚度计算方法,现场实践表明富水砂层冻结斜井冻结壁厚度设计方法是合理可行的。     

冻结井筒大体积混凝土井壁温度场实测研究

营盘壕煤矿副井井筒采用全深冻结法施工。井筒内壁浇筑施工中,通过对3个水平温度的现场实测,分析了井壁温度场变化规律。结果表明:大体积混凝土浇筑后,产生大量水化热,导致内壁温度上升,1.25~1.5d左右,温度达到峰值,最高达到86℃。水化热传递到冻结壁,导致冻结壁温度上升,最高达到21.9℃,升温幅度23.4℃,壁后冻土局部开始融化,最大融化距离达1 920mm,对井壁稳定性造成不利影响。之后,在冻结管盐水循环产生的冷量与水化热共同作用下,内壁及冻结壁温度开始下降。至浇筑后35d左右,内壁稳定在正温状态,对内壁混凝土早期强度发展有利。     

斜井冻结技术在里必矿井筒施工中的应用与探索

为了井筒安全、快速穿过松散层及基岩强风化带富水性强的区域,根据地表水文地质、地质探测结果,结合井筒断面、支护设计及国内斜井施工水平,以安全可靠、经济节约、冻掘配合、服务掘进为原则,分析了冻结施工的难点,提出了解决对策。采用冻结真空隔热管技术、斜井冻结衔接段处理技术、斜井竖孔冻结两帮冻结壁固定梁模型计算方法,科学制定冻结方案,并在施工中提出采用斜井掘砌断面等效冻结时间及调控技术、冻结步进式投入方法,外排孔沿井筒走向串联,中排孔横向串联运行,分段冻结,分步投入。探索优化冻掘配合,取得了降低冻结成本10%,提高掘进效率15%的良好效果,对类似斜井局部冻结施工有一定的借鉴意义。     

升富矿冻结副斜井掘砌平行作业施工工艺

为解决深长冻结斜井掘砌速度慢、井壁外及壁间易串水的老大难问题,在升富矿冻结副斜井井筒施工中,在应用全断面掘进施工技术、迈步式和栈桥式模板台车施工技术的基础上,采用全新的掘进排矸、外壁施工和内壁施工平行作业施工工艺,将三大施工环节中的工艺流程、工序用时与循环作业相结合,制定合理的正规作业循环图,形成平行、统一的综合作业方式,解决了冻结斜井掘砌施工三大环节相互干扰的问题,实现了1 031 m暗挖冻结段实际平均掘砌(成井)速度50.8 m/月、最高月成井速度102.4 m/月的掘进速度,稳步提高了冻结斜井掘砌施工速度水平和冻结斜井井壁施工质量,可为深长冻结斜井的掘进支护提供参考。     

白垩系冻结井筒“两壁”相互作用分析

鉴于白垩系冻结井筒在开挖后,冻结壁会受砌筑井壁时混凝土产生的水化热影响导致局部升温或融化,而外层井壁也会受到冻结壁低温的作用,产生较高的井壁内外温差,对强度增长不利,且容易产生温度裂缝对井筒安全造成不利影响;运用ANSYS有限元数值分析软件,结合新庄煤矿风立井井筒白垩系地层的实际工况,对冻结法凿井冻结壁与井壁温度场相互作用变化规律进行有限元数值分析研究,并成功指导了工程实践。     

富水基岩长斜井冻结法凿井技术

以鄂尔多斯新街矿区某矿主斜井为研究对象,针对该斜井井筒涌水量大、冻结长度长的难题,通过理论计算、数值模拟及现场实测等手段,对斜井冻结壁形成规律、冻结壁自然解冻规律、冻结壁交圈、斜井分段冻结进行研究,优化设计了斜井冻结方案,将整个冻结段分成5段,分段冻结、分段掘进、分段砌筑,并实现了平行作业,使倾角达16°斜井顺利通过白垩纪含水层,创造了斜井冻结长度最长的记录,为西部矿区类似井筒的冻结施工提供了宝贵的借鉴经验。     

赵楼矿副井冻结表土段井筒信息化施工

经多次调研论证,合理优化冻结方案,赵楼矿井采用三井共站模式集中设置冻结站;通过井筒冻结和掘砌的信息化施工,成功地开展了三大监测:地层冻结工程相关参数的监测,井筒工作面冻结壁与井壁的温度及变形监测,上部已成型井壁段的温度、受力及变形监测。对冻结壁发展情况进行不间断地预测预报,准确掌握冻结壁的发展,为冻结站合理地调整盐水温度和盐水流量提供依据,为井壁安全性评估、混凝土配比试验、井壁优化设计等提供可靠信息,为井筒掘砌安全、快速、连续施工提供保障,并通过内层井壁埋设的两层传感器实行井壁永久监测,以便后期维护管理。     

深厚冲积层井筒冻结压力实测及分析

在涡北煤矿风井和副井井筒施工中,分别进行了4个水平和3个水平冻结压力和井壁钢筋纵向、环向内力的实测,获得了冻结压力发展趋势及其与深度的关系,对冻结井筒井壁设计和施工安全具有参考意义。文中还对井筒冻结压力的均匀性进行了分析。     

井壁冻结压力及外井壁钢筋应力实测

以某矿风井为工程背景,根据该井筒基岩埋藏特点和冻结段施工情况,分别对距井口632 m、841 m两个水平层位冻结压力、外井壁钢筋受力情况以及井筒施工期间井壁位移进行了实测,结果表明:钢筋应力随时间的变化规律与冻结压力随时间的变化规律相似,其压应力最大值均小于钢筋的屈服强度;冻结施工时其最大冻结压力随时间变化具有函数关系;对于粗粒砂岩来说,前9天冻结压力呈线性增长态势,冻结压力达到最大值的95%,再往后冻结压力增幅不大,大致在冻结压力最大值左右变动。     

冻结法凿井对已施工井壁的保护技术研究与应用

本文通过实例分析,针对甘肃陇东地区宁正矿区邵寨煤矿回风立井井筒采用普通法掘砌至564.5m处因涌水无法继续施工,采用冻结法补充施工,考虑冻结施工面临的冻胀问题可能会对已成井壁结构的影响,结合理论分析在实践中应用了既有井筒冻结施工的保护技术,通过以往类似冻结工程,采取调整冻结施工参数、改变冻结方式、利用冻结信息化施工合理控制冻结施工过程、采用释放冻胀压力、热盐水循环控制冻土径向冻结壁径向温度和控制冻结温度等措施获得良好的效果,成功的保护了已施工井壁。为类似井筒采取合理有效的措施保护上部井壁免受负温及冻胀影响带了实践参考资料和经验,为指导施工提供了科学依据。     

西德深井冻结的研究和实践

西德鲁尔煤炭公司瓦尔朱姆煤矿维尔德立井,井深1060米,净径6米,井筒穿过第四纪和第三纪地层的厚度约为300米,而在深度600米范围以内均为含水不稳定地层,故确定采用冻结法施工,冻结孔深度为581米。维尔德井已于1981年4月开始掘凿,目前(1981,6.12)已掘凿了76米。由于该井施工具有一定的困难,但其又将为今后的深井冻结工程提供经验,故该工程项目得到联邦政府的资助。为此在设计、科研和现场施工人员密切合作下,进行了下述重点研究项目,即:冻结壁—外井壁共同承载系统的选择;新的冻结工艺;对冻结壁状况进行长时监测;冻结井段的掘凿和外井壁的砌筑方法;冻结