增设径向联系筋的钻井井壁结构

针对钻井井壁结构的受力情况，分析了采用特殊方式配筋的井壁与普通方式配筋的井壁结构性能区别及其性能试验结果。通过分析进一步证实，在钻井井壁结构内增设径向联系筋可以约束结构变形，增加结构延性，延缓结构破坏荷载出现，提高结构承载能力。     

钻井井壁竖向补强接头在信湖煤矿风井中的应用

钻井井壁结构设计时,主要考虑水平侧压力作用,节间只通过法兰盘之间的焊缝连接,竖向抗拉强度低,井壁结构在竖直方向,极易被拉裂,给井筒安全使用造成不利影响。为提高传统井壁结构竖向抗拉强度,结合信湖煤矿风井钻井施工项目实际,在对传统井壁结构进行分析研究的基础上,设计并采用了钻井井壁竖向补强接头,提高了钻井法施工井筒的使用安全性。     

深厚表土层变断面钻井井壁竖向稳定临界深度的有限元计算

在给出了深厚表土层钻井井壁竖向稳定性有限元基本理论的基础上,结合工程实例,计算出该钻井井壁的竖向稳定临界深度为635 m（其钻井井壁全深为645.3 m）,表明该钻井井壁在下沉到底时存在竖向失稳的可能性.通过增加横向约束的方法,井壁的竖向稳定性可得到有效地改善.同时研究了井壁的质量、井壁上下端的约束条件和井壁底接触面积等因素对钻井井壁竖向稳定临界深度的影响.结果表明：井壁的质量与钻井井壁竖向稳定临界深度成反比;井壁上下端的约束条件对井壁的竖向稳定性影响较大;井壁底与岩面的接触面积越大,井壁的竖向稳定性越强.     

关于疏水沉降地层中井壁破坏问题的认识与建议

总结并分析了近１０ａ来对生产矿井井壁竖向压缩破坏问题的研究成果。认为引起井壁破坏的根本原因是冲积层疏水沉降引起的井壁竖向附加力，而与地质构造运动和地下水流动等关系不大，地压、井壁自重、温度应力等井筒所共有的外力应作为初始力来考虑。分析并指出了目前按模型试验和井壁混凝土强度反算的井壁竖向附加力可能偏小的原因。综合评述了疏水沉降地层中井壁破坏的治理途径和存在问题，并提出了在施工钻井井壁时，采用局部固井方法以减小井壁负摩擦力等建议。     

约束混凝土结构在井筒支护中的研究与应用

约束混凝土井壁由于采用材料强度和弹性模量都高于钢筋混凝土的网板作为其内层结构,内外层产生良好的复合作用,使外层钢筋混凝土筒体在受力时,内表面产生径向约束压应力,从而提高井壁的整体承载能力,避免井壁因径向拉应变超过材料极限而发生破坏。模型试验和工程应用都证明了约束混凝土结构是一种理想一抗地层竖向附加力的井壁结构型式。     

钻井井壁研制有了新突破

<正>钻井法凿井施工中,井筒容易受到冲积层沉降所产生的竖向附加力的影响而发生井壁破裂灾害,"一种钻井法凿井井壁及其制造方法"有效地解决了这一问题。目前,该项技术已获得国家发明专利授权。该项技术是由中煤矿山建设集团联合淮北矿业集团、安徽理工大学和煤炭工业合肥设计研究院研发的,实现了井壁竖向可压缩。可压缩井壁通过构件,连接在普     

变断面深厚表土钻井井壁竖向结构稳定性

采用理论分析和有限元分析2种方法深入研究了变断面深厚表土钻井井壁竖向稳定性问题.用外推法建立了变断面非满水钻井井壁竖向稳定临界深度计算公式,并分析了其影响因素;借助ABAQUS软件分析了不同阶段钻井井壁的竖向稳定性问题,计算了钻井井壁竖向稳定临界深度,分析了井壁自重、不同边界条件、井壁底部接触面积对竖向稳定临界深度的影响.结果表明,井壁筒受力状态和边界条件对竖向稳定临界深度的影响最大.     

临涣煤矿井壁应力监测与井筒附加力计算

通过对临涣煤矿主井井壁应变的监测得出：井壁竖向、环向压应力的变化特性；井壁竖向应力随井深呈线性增加的规律；深部井壁最大主应力增量方向近似于井筒轴向等结果。同时对作用到井筒上的竖向附加力进行分析计算，得出地层作用到井筒上的最大竖向附加力和最小（滑动）附加力的大小，为新井井壁设计提供了现场实测的参考数据。     

钻井井壁可缩性接头力学特性研究

针对新型钻井井壁可缩性接头,分析了其变形规律和受力特征,即在竖向和水平荷载共同作用下,钻井井壁可缩接头在同一水平面上的竖向位移基本相同,而不发生翘曲现象;外箍弧板主要承受水平外荷载,内、外环形竖板对可缩接头承担竖向,临界荷载起决定作用．设计计算可缩接头竖向临界值时,可不计外箍弧板的影响．     

钻井井壁结构设计中的改进

本文介绍了钻井井壁结构设计中对双层钢板砼组合结构中连接件的改进 ;以及利用可缩节头 ,解决由竖向附加力引起的井壁结构破裂问题     

深厚表土层井壁温度竖向附加应力分析

深厚表土层竖井井壁破裂是严重危害煤矿生产的地质灾害。温度作用是导致井壁内竖向应力增大而诱发井壁破裂的一种重要因素。为了分析深厚表土层立井井壁因温度作用产生纵向膨胀对井壁受力状态的影响,在分析井壁与土体相互作用的基础上,根据热力学和弹性理论建立了井壁和土体剪切作用的弹塑性模型,推导了井壁温度竖向附加应力的计算公式。进一步分析表明：井壁内温度竖向附加应力随深度呈不断增大的趋势,并在基岩附近达到最大值;温度竖向附加应力随着弹塑性剪切段分界点的深度近似呈线性增加。这些结论有助于加深对深厚表土层井壁破裂机理的认识,并对井壁破裂预防治理具有理论指导作用。     

厚风积砂覆盖地层立井井壁竖直附加力与井壁结构

采用物理试验方法,初步开展饱和砂与井壁混凝土界面竖向剪切试验,获得了界面竖向抗剪强度指标;基于数值计算,进一步研究厚风积砂覆盖地层立井井壁竖直附加力的变化规律。结果表明:风积砂地层中,井壁竖直附加力随深度的增加呈现出非线性增长规律,并在风积砂含水层与基岩交界面附近达到极值;进入基岩段后,竖直附加力部分由基岩分担,附加力急剧减小。在厚度超过100 m的风积砂地层中,随着含水层水位的不断下降(如超过20 m),传统的双层复合井壁结构在竖直附加力等作用下,于基岩交界面附近可能出现井壁破裂灾害,应采用适应地层沉降的可缩井壁结构限制竖直附加力的增长。     

管板组合式井壁可缩装置的竖向临界荷载

通过数值分析和模型试验研究一种新型井壁可缩装置--管板组合式井壁可缩装置竖向临界荷载的影响因素和计算方法。数值分析结果表明,该装置竖向临界荷载的主要影响因素为内外立板厚度和装置宽度,且临界荷载与内外立板厚度呈线性关系,与装置宽度呈反比;得到了该装置竖向临界荷载的计算方法。模型试验结果表明该方法计算结果与试验结果相对误差在15%以内。     

冻结壁融化期间井壁受力变形分析与壁间注浆机理

针对深厚冲积层冻结井筒早期壁间注浆封水效果不好的难题,通过实测数据分析和理论计算对深厚冲积层冻结井筒的冻结壁融化特性、井壁受力变形和壁间注浆机理进行了研究。通过对现场测温孔实测数据分析,得到了不同土层的融冻时间比;通过理论计算表明,在冻结壁完全融化后,外壁的外表面承受着水土压力、内表面作用有壁间水压,在此情况下,外壁内表面径向变形比单独冻结压力作用下的外壁变形要小的多,总体表现为向外反弹;而内壁在壁间水压作用下向内位移,由于内、外壁变形位移方向相反,壁间空隙形成,从而为注浆浆液扩散提供了通道。提出壁间注浆的最佳时机应在冻结壁完全融化、在压力水作用下壁间间隙已经形成、内壁还没有出水前。并给出了具体的壁间水压监测系统,实行了壁间注浆信息化。     

冻结井可缩性井壁接头力学特性研究及其应用

针对丁集煤矿特殊的地层条件,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井壁结构,并提出了一种新型冻结井可缩性井壁接头形式.通过试验和数值计算表明：在竖向附加力作用下,该接头具有良好的竖向压缩变形特性、很强的抗侧压能力和可靠的防水、防漏性能,并且实验结果与数值计算结果基本一致.该研究成果已应用于丁集煤矿的三个立井井筒.     

厚表土薄基岩特殊工程条件下的钻井井壁受拉破断机理

为揭示厚表土薄基岩特殊工程条件下的钻井井壁受拉破断机理,以安徽淮南矿区某在建煤矿副井为背景,分析厚表土薄基岩钻井井筒受拉破断过程与特征,建立马头门上覆岩层弯曲变形竖向剪切拉应力力学模型,给出井筒围岩分层竖向位移函数,采用最小势能原理及弹性力学理论推导出井筒竖向拉应力解析解。分析表明,井筒马头门上覆岩层受施工多次扰动影响发生弯曲变形是产生作用于井筒之上的竖向剪切拉应力的致因;该剪切拉应力产生的作用于井筒之上的拉力由下而上积累到某一阈值,该阈值与井筒自重应力的合力超过钻井井筒极限抗拉强度时,在钻井井筒接头处发生第1次拉断破坏,其后,随着岩层弯曲变形发展,拉断处以上井筒继续受竖向剪切拉应力作用而发生第2次拉断破坏,并导致底部含水层水砂溃入井筒发生淹井事故。马头门围岩的稳定性对改变上部钻井井筒受力状态有重要影响,其上覆基岩越薄影响越大,越易发生钻井井壁拉断破坏,基岩与风化基岩弹性模量比和风化基岩与底含弹性模量比对井筒发生拉断破坏时的位置,以及对应马头门顶部最大竖向位移影响均较小。通过采用钻井井筒竖向受拉等强设计、钻井井筒底部设置壁座、马头门至钻井井筒底部基岩段设置1~2道水平隔离缝、地面L型注浆加固马头门软弱围岩等技术途径,完善现行相关设计规范,确保钻井井筒运行安全。     

义桥煤矿立井井筒涌水机理与注浆封堵技术

针对义桥煤矿复杂水文地质条件下深厚表土层立井壁破裂、井筒涌水严重,采用单液及双液水泥、水玻璃多次封堵无效的技术难题,结合井壁破裂理论中的施工质量说和竖直附加应力说,分析了义桥煤矿主副立井井壁涌水特征及变形破坏机理,在此基础上,研究了高分子化学材料马丽散N注浆封堵涌水、加固围岩机理,并制定了主副井筒表土段壁间注浆、基岩段壁后注浆的钻孔布置与施工工艺,并对注浆量、注浆压力等进行了过程监控,对井筒涌水量进行了长期监测,实测涌水量已小于0.05 m3/h,达到了防治井壁破裂、封堵涌水、稳定含水层水压的目的,缓释和抑制了井壁附加压力。     

立井井壁破裂前后应变演化分析

 摘 要：通过对埋深在井壁内的传感元件对井壁应变状态进行长期监测,获取大量井壁应变演化数据,对井壁破裂前-破裂中-破裂后的不同层位、不同方位应变演化过程进行了分析,探讨了井壁破裂前后的应变演化规律,指出井壁濒临破裂时,应变累积速率加快;井壁破裂过程中由于应力的重分布使得应变出现一定程度的释放;破裂后井壁应变逐渐累积;不同层位、方位传感器实测应变释放量与井壁破裂程度及距破裂点的距离有关。该研究成果对于预测评估井壁安全状况具有重要的指导意义。