富水砂层斜井冻结壁变形有限元预测

为了保证富水砂层斜井冻结法凿井的安全进行,需对富水砂层斜井冻结法凿井过程中冻结壁变形规律进行预测。采用ANSYS有限元分析软件,引入冻结壁蠕变参数,对富水砂层斜井冻结壁变形规律进行预测,分析不同埋深和不同空顶距离下斜井冻结壁变形规律,研究结果可为穿越富水砂层斜井冻结法凿井安全施工提供一定的依据。     

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。     

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。     

冻结斜井综合掘进机全断面掘进施工技术

在升富矿副斜井超千米暗挖冻结段井筒掘砌施工中,为确保深长冻结斜井施工安全,提高冻结斜井掘砌施工速度,应用EBZ260H型综合掘进机,采用先挖掘断面中上部、后挖掘断面下部的小进度掘进方式,替代以往的台阶式掘进方式,创新冻结斜井全断面掘进施工工艺,确保掘进机配套的加长二运皮带有序前行,并在二运皮带下完成外壁底板施工,解决了冻结斜井随掘随支护,以及掘进排矸与浇筑混凝土井壁相互干扰的问题,提高了深长冻结斜井持续快速掘砌的能力。     

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 ...     

浅埋大断面隧道分区冻结、分部构筑施工技术

通过对富水不稳定地层浅埋大断面隧道暗挖工程特点的分析,以浅埋暗挖法和人工冻结法为基础工法,提出了浅埋大断面隧道分区冻结、分部构筑的施工方案.首先,根据复杂构筑物环境下的浅埋大断面隧道暗挖施工存在的开挖面失稳风险,提出了大断面分区冻结、分部构筑施工技术;其次,根据工程实践中遇到的冻土帷幕发展不均匀和冻胀风险大的问题,提出...     

东周窑矿富水表土层井筒冻结施工技术与应用

针对东周窑矿主斜井需穿富水含水表土施工,设计了冻结施工技术与参数,现场监测了钻孔盐水系统温度、筒壁冻结岩层温度、井筒变形。监测结果表明筒壁岩层冻结效果良好,井筒变形在允许范围内。     

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。     

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。     

综掘机和整体模板台车在冻结斜井的应用

矿建冻结施工技术成熟已广泛使用,我国西北地区因煤层埋藏较浅,多采用斜坡道开拓法开采（斜井开拓）,近年来矿建冻结斜井施工工程逐渐增多,传统炮掘配合箕斗运输、拼装模板支护的施工工艺,已不能适应矿建工程建设的要求。为了满足工程建设的需要,不断探索新的施工工艺,促进了冻结斜井快速施工方法不断发展,合理选择施工设备和支护形式,对工程进度起着重要的影响,其中综掘机配全断面整体移动模板台车支护、胶轮车运输的方法,在冻结斜井施工中的应用取得了显著的效果。冻结斜井中采用综掘机破岩掘进,配防爆无轨胶轮车运输矸石,混凝土浇筑支护采用2套全断面整体模板台车支护,各工序有序衔接,取得了成巷80 m/月最好成绩,同时对在冻结斜井施工遇到的问题进行了阐述,就今后施工该类工程的注意事项提出了建议。     

大断面深立井井筒冻结表土段快速施工技术

针对深大立井井筒断面大、粘土层深厚、地质条件不稳定等特点,采用冻结法施工。采用"四大一小"机械化高度集中施工工艺,大大加速了冻结表土段掘砌施工。取得了大断面井筒冻结表土段单月成井171.6 m的历史新纪录。     

立井人工冻结巨厚砾岩层爆破快速掘进技术

许楼煤矿在主井人工冻结巨厚砾岩段施工中,采用了控制爆破技术。根据冻结砾岩的力学特性设计出合理的爆破参数,在保证冻结管安全条件下提高了施工速度,月成井109m,且达到了光面爆破的标准,节省了表土段施工与基岩段施工的转换工序。总结出了立井冻结巨厚砾岩段钻眼爆破法掘进的技术要点。     

大流速地下水作用下冻结法凿井单圈冻结孔优化布置方法研究

为了解决大流速地下水作用下单圈冻结管形成的冻结壁不易交圈或交圈时间延长等工程问题,针对地下水对人工冻结温度场的作用特点,采用在水流上游位置加密布置冻结管的方法对常规冻结方案进行优化设计。基于表观热容法构建了水热耦合数学模型,并通过大型物理模型试验对数学模型的合理性进行了验证。基于该数学模型并结合淮南某矿冻结方案的设计参数,通过数值计算对7种优化方案的优化效果进行了分析。结果表明：在较大流速的地下水作用下,冻结管布置圈的上游位置的冻结效果是影响整个冻结壁交圈时间以及厚度的决定性因素,对上游位置的冻结管进行加密处理后,缩小了相邻冻结管之间的间距,增加了上流区域的冷量供应,从而缩短了上游区域的冻结壁的交圈时间,进而提高了整个冻结壁的冻结效率。当加密的角度为105°,冻结管的间距缩小至1m时,冻结交圈的最大流速达到13m/d,较优化前(8m/d)提高了62.5%,并且对应相同的冻结时间,优化后的冻结方案形成的冻结壁的厚度明显大于优化前。     

深厚土层冻结过程的水热力耦合分析

煤炭开发已成深部开采,围压和孔隙水压力的急剧增大使得浅层冻土的研究成果不适用于深层冻土。针对高围压和高孔隙水压力对冻土冻结过程的影响这一关键问题,基于传热学、渗流理论及结构力学相关理论,建立温度场、水分场和应力场耦合问题的数学模型,对深厚土层冻结过程中温度变化、水分迁移速度、冻结应力及冻胀变形进行分析。分析表明高围压对冻胀有抑制作用,但在冻土内部可产生很大的应力积累,对深厚冲积层冻结施工危害极大。     

冻结法施工技术在丰龙矿的应用

江西丰龙矿主井遇流砂层段,改用冻结法施工。采用井筒水位和冻结壁温度场综合分析方法,准确判定冻结壁交圈时间,合理确定井筒复工(开挖)时间,解决无水位观测孔情况下的冻结技术难题。成功地完成了江西省第一对冻结井筒的施工任务。     

一种深基岩冻结井筒冻结孔水害治理技术

针对我国西部地区深基岩冻结井筒冻结孔涌水水害技术难题,在分析冻结孔环状导水通道生成及涌水机理的基础上,提出一种在选定稳定岩层中沿冻结圈外沿掘进小断面环形截水巷道,在截水巷道内探测、揭露冻结管进而封堵冻结孔,对截水巷回填混凝土形成一个环形隔水体,彻底隔断环状导水通道,从根本上治理深基岩冻结井筒冻结孔涌水水害的新技术。以胡家河矿主立井井筒冻结孔水害治理项目为工程实例,采用理论分析、现场试验、数值模拟、现场监测等方法手段对环形截水巷合理布置层位、距井壁的距离、巷道断面、掘进及支护方式等关键参数进行研究,采用探地雷达、电法探测及管线定位仪探测技术准确探测冻结管位置,变形及沉陷监测结果表明截水巷围岩稳定,经工程实践验证该技术能从根本上治理深基岩冻结井筒冻结孔涌水水害。     

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。     

神木输水工程竖井冻结监测分析

神木县输水工程竖井冻结法施工中,对冻结盐水温度、冻土温度、水文孔水位等方面进行了跟踪监测;通过对监测结果进行分析研究,获得了冻结盐水温度、冻土温度、水文孔水位等变化规律,在此基础上提出了竖井冻结施工的建议。研究成果可供其它工程参考。     

深厚冲积层冻结法凿井井壁设计中冻结压力取值探讨

我国冻结法凿井井筒先后穿过500m、600m、700m冲积层,现有规范只有小于500m冲积层的冻结压力取值方法。冻结压力是外层井壁强度和厚度设计的主要计算荷载,研究确定大于500m冲积层冻结压力标准值取值,对外层井壁科学合理设计和井壁安全施工具有重要的理论和现实意义。文章基于国内对深厚冲积层冻结井冻结压力实测结果分析研究,提出大于500m深厚冲积层冻结井外层井壁设计中冻结压力标准值取值方法,可供外层井壁结构设计和施工参考。     

深厚表土层冻结外层井壁受力状况的监测及分析

针对许疃煤矿中央风井深厚表土冻结凿井的技术难题,通过对冻结井壁受力状况的实时监测,获取了冻结压力、外层井壁钢筋应力和混凝土应变等数据.监测结果表明,冻结压力与深度并不一定成正比,其大小受土层层厚影响较大,且呈现出不均匀性;竖向钢筋主要承受温度拉应力,环向钢筋主要承受冻结压力引起的压应力;混凝土应变和钢筋应力的变化趋势基本保持一致.