富水砂层斜井冻结壁温度场分布规律研究

为了研究富水砂层斜井冻结壁温度场分布规律,以袁大滩煤矿主斜井为研究背景,从理论分析、现场实测和数值模拟三方面研究了富水砂层斜井冻结壁温度场分布规律。给出了单根冻结管条件下斜井冻结壁温度场分布数学模型,并根据场的叠加原理给出了多根冻结管下斜井冻结壁温度场分布数学模型|斜井冻结壁现场实测结果表明：距离冻结管越近,冻结壁降温速度越快,冻结锋面发展速度也越快,且埋深对冻结壁温度场的发展有一定影响,但影响较弱|对比斜井冻结壁温度场数值模拟结果和现场实测结果可知,冻结过程中斜井冻结壁温度变化趋势基本一致,各测点温度差值小于2℃,说明文章提出的斜井冻结壁温度场数值模拟分析是可靠有效的,能较好地反映冻结冻结壁随冻结时间发展的一般规律。     

富含水基岩斜井冻结壁温度场发展规律的数值分析

以大南湖煤矿副斜井冻结施工为例,对其4排孔的温度场变化进行建模,分析了富含水基岩斜井冻结壁温度场的发展规律和温度场的分布状况。     

斜井垂直孔冻结温度场的数值分析与现场监测

在富含水地区冻结法斜井建设中,对冻结温度场的分析和监测是必不可少的,依托袁大滩煤矿斜井项目为背景,通过数值模拟分析和现场监测数据,研究斜井一号段在冻结过程中温度场的发展变化规律以及冻结壁的发展情况。研究表明,数值模拟结果和现场实测结果具有较好的一致性,使用COMSOL数值模拟软件对冻结温度场的发展预测是可靠的,其预料结果可用于指导现场施工。     

渗流地层斜井帷幕冻结温度场研究

以袁大滩煤矿主斜井治理工程为背景,研究了渗流地层斜井帷幕冻结的温度场发展规律。通过现场实测和数值模拟主斜井治理工程第1段-70 m细砂层在地下水渗流作用下的冻结壁温度场发展特性,为类似工程的设计与施工提供了借鉴。     

大南湖煤矿斜井冻结壁制造可靠性研究

为研究斜井冻结壁制造的可靠性,将FMECA运用到大南湖煤矿斜井冻结壁的制造过程中,通过分析斜井冻结制造过程中的主要故障模式、原因及影响,从而得出最大RPN值,确定出较大危害故障模式。根据FMECA的分析结果,针对冻结管的不同布管方式(单侧双排、三排管)进行数值模拟研究,通过冻结壁温度场的发展规律,研究了冻结过程中易产生故障的故障点,以达到控制风险源,提高安全可靠性的目的。     

斜井冻结壁与井壁相互作用的数值模拟分析

以大南湖斜井冻结法施工为工程背景,运用数值分析软件,模拟了斜井冻结壁在不同温度场作用下的位移变化情况,分析其变形特性以及力学特性。为以后的斜井冻结法施工提供借鉴。     

斜井冻结壁可靠性研究进展

为了掌握和了解斜井冻结壁可靠性理论的新进展,根据大量的文献资料,从斜井冻结壁的可靠性发展、计算方法、研究层次等方面,对国内外的斜井冻结壁的可靠性的应用和研究现状进行概括性的总结。探究了当前现状中存在的一些问题,分析了斜井冻结壁可靠性的发展趋势。为今后斜井冻结壁可靠性的发展提供借鉴。     

多圈管冻结下冻结壁温度场融化特性的实测研究

对淮南矿业集团某矿井筒冻结壁温度场发展与融化过程进行了监测,根据实测数据,分析研究了冻结壁融化过程,得出了不同土质条件下冻结壁融化时间和融化速率,并基于对数函数拟合出了冻结壁温度场变化与时间的关系.     

两种斜井冻结方式的温度场模型实验研究

受高精度小倾角斜井冻结孔钻机缺乏的限制,斜井冻结施工多采用竖直孔冻结方案,造成能源的极大浪费。通过建立大型三维冻结模型试验台,研究了采用竖直孔和倾斜孔两种冻结方式下斜井冻结壁的温度场分布规律,对比分析了不同施工阶段的冻结壁扩展和解冻差异。研究结果表明,在积极冻结期,竖直孔冻结方案中冻结壁较快达到设计要求,整个冻结范围内温度分布均匀、冻结范围更大;在维护冻结期,竖直孔冻结方案中冻结壁顶板和底板的解冻厚度在100mm左右,而倾斜孔冻结壁解冻范围比较稳定,受开挖影响小。轴向冻结冻结壁顶板平均温度均能维持在-6～-5℃,而且在连续开挖后,依然能够保持长期稳定。而竖直孔冻结时,顶、底板平均温度为-4～-2℃,侧帮平均温度为-5～-4℃。     

某矿副井冻结壁温度场发展规律研究

为了研究多圈管冻结壁温度场发展规律,通过某矿副井实测数据和FLAC3D数值模拟研究冻结壁温度场发展规律,并将模拟结果与实测数据对比分析。结果表明:测温孔温度实测值与模拟值具有相同的发展趋势,均随冻结时间呈对数关系下降,在结冰点处呈台阶状,最终均趋于稳定;冻结壁平均温度和有效厚度实测值与模拟值基本一致,在中圈孔交圈后,冻结壁有效厚度明显增大;主界面温度场曲线在冻结管处近似呈V形发展,主界面温度随冻结时间逐渐下降。     

厚砂土层斜井井壁应力分布规律三维光弹性模型试验

以穿越厚砂土层的某煤矿主斜井为工程背景,设计了物理模型试验,建立了斜井井壁三维光弹性应力冻结试验方法。实现了考虑斜向倾角作用下穿越厚砂土层斜井井壁应力状态的三维试验模拟,并结合应力冻结后模型横、纵向切片光弹测试得到的全场最大剪应力等值线图对井壁应力随埋深、环向角度变化规律进行了分析。研究结果表明,井壁横向切片内应力水平和应力分布不均匀性均远大于纵向切片,最大剪应力的应力集中区域出现在井壁两帮内缘水平面±25°范围内,斜井井壁顶部最大剪应力大于底部;随斜井井壁埋深增加,纵向应力近似线性增加,但不同环向角度对应的应力增加速度差异较大,从而导致不同埋深位置,井壁内部应力的量值和分布规律均有差异。     

斜井冻结和解冻全过程温度场演化规律研究

针对斜井冻结中存在的井壁浇筑水化热释放、局部冻结方式等问题,采用数值模拟和现场实测方法对袁大滩煤矿副斜井冻结和解冻全过程温度场的发展演化规律进行了研究,对斜井支护方式、停止冻结时间和局部冻结结构形式进行了探讨。结果表明,局部冻结时在非冻结段采用小尺寸冻结管或聚氨酯发泡方式的局部冻结效果并不理想,建议将局部冻结管做成双层套管,两层冻结管之间设置保温层,以维持聚氨酯材料的保温性能、减少冻土体积、减少制冷量的额外消耗|井壁水泥水化热的释放会造成井壁内部温度较高和周围的冻土融化,建议在外层井壁和冻土之间设置木背板或泡沫板等隔热材料,防止井壁内外温差过大而产生温度裂缝|根据井壁强度增长情况,确定合理的停止冻结时机。     

新庄煤矿大直径立井快速施工

甘肃新庄煤矿主立井,净直径9 m,井深790.5 m,冲积层厚30 m,冻结深度673m。井筒冻结段掘进直径最大达13.4m,每循环需出矸900m3(段高4m);井壁最厚处达2.2m,每m井壁需浇筑混凝土77.5m3。井筒冻结段掘砌施工中,采用8臂伞形钻架钻眼、甩吊桶法出矸、溜灰管下混凝土等新技术、新工艺,加快了施工速度,仅用7个月就施工到底,取得了平均月进尺超过90m、最高月进尺达110m的好成绩。     

冻结立井的破裂危险深度研究

通过对立井井壁受力特点的分析，揭示了井壁破裂处的应力与温度变化、井筒深度有着密切的关系；在井筒的几何尺寸及温度变化值确定的情况下，冻结立井随着表土段深度的增加，破裂的可能性在随之增大。在对危险层面上危险点处的主应力值同井筒深度尺寸（表土段）之间关系的研究以及校核井壁破裂的强度准则的应用基础上，描绘出了“应力－破裂深度关系曲线”，从而确定出冻结立井表土段的危险深度值。     

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。     

深井冻结中冻结壁冻胀解析预测

为保证深井冻结凿井施工的安全,必须考虑冻结过程中的冻胀力,而当前还没有一种合理的立井冻胀预测手段。考虑到土体冻结受温度场的直接影响以及温度场测试手段成熟,采用温度场来确定冻结壁厚度及位置,再由冻胀系数来推算冻土冻胀量,进而得到冻胀位移场及应力场。结果表明,采用这一解析预测方法可以得到满足工程应用的冻胀位移场及冻胀应力场。     

大断面斜井冻结施工多排管冻结温度场模拟研究

 本文以霍州煤电庞庞塔矿主斜井冻结施工为工程背景,采用ANSYS有限元分析软件和正交试验设计方法,对深厚富水表土层大断面斜井分段直孔冻结关键参数进行数值模拟,研究大断面斜井冻结施工多排管冻结温度场分布规律,探索并建立一套适用于大断面斜井穿过厚表土层富水段的竖直冻结技术。     

西部地区淹水井筒冻结法施工监测分析

为了在西部地区某矿淹水井筒冻结法施工过程中,准确掌握冻土发展情况和冻土压力对上部已有井壁影响情况,对盐水温度、冻土温度以及冻土压力进行了实时监测;通过对监测数据的整理和分析,得出了淹水井筒在冻结过程中盐水温度、冻土温度和冻土压力的变化规律。分析结果表明,测温孔和泄压孔内外测温数据的结合,能更好地掌握冻土的发展规律,井筒周围的泄压孔对冻胀压力的减小有一定的效果,淹水井筒冻土帷幕形成后,通过提高盐水温度等措施,控制了冻土过快发展,冻土压力下降并趋于平缓,指导了井筒顺利排水和开挖,并保证了上部井壁的安全。     

深厚冲积层多圈孔冻结壁温度场发展研究

冻结壁温度场发展是人工冻结法施工在井筒建设过程中最重要的组成部分,对井筒开挖和安全施工有重要的影响。因在地下进行大面积、长时间冻结,土体会发生复杂变化,无法进行相似模拟实验,数值模拟软件成为最直接的辅助工具。本文通过合理的多圈孔布孔方式,考虑钻孔偏斜、冻结过程中水的相变潜热、不同温度下导热系数及热容等影响因素,结合实测数据,运用数值模拟软件COMSOL Multiphysics 建立多物理场耦合对温度场发展进行研究。以某矿西风井深厚冲积层为研究对象,针对91 d冻结壁温度场发展进行模拟。模拟交圈时间为44 d,冻结壁平均发展速度为25.36 mm/d,与实测交圈时间50 d、冻结壁平均发展速度22.72 mm/d相比有微小的误差,模拟结果与实际情况符合程度良好,并推论出以最外圈为主冻结孔对冻结壁发展速度的影响及利弊。综合前人模拟结果,此模拟方法更具有理论意义及工程指导价值。