冻结施工中分布式光纤测温系统的研究

针对地层冻结监测的应用环境,着重研究了分布式光纤温度传感器原理并设计了APD,建立一套适用于低温环境下的分布式光纤测温系统,以实现在冻结法施工中冻结温度壁的温度在线实时测量。为进一步设计适用于冻结法施工中的低温温度监测装置奠定坚实的基础,使得监测装置能更好地满足在低温条件下连续空间范围内的分布式实时温度监测,为冻结法施工的温度监测提供一种有效的手段。     

分布式光纤测温系统在冻结凿井工程中的应用研究

冻结法凿井技术的关键问题之一是冻结壁,其强度和稳定性主要取决于冻结温度场特征.传统的冻结温度监测系统测试繁琐费时,人为误差较大,达不到及时了解冻结温度场变化的目的,而且容易出故障,影响测温数据的准确性,已不能满足冻结井筒安全优质快速施工的要求.为此,提出了一种新的测温方法,即采用分布式光纤测温系统来监测冻结温度,并和传统的单总线温度传感测温系统做了对比试验.结果表明,分布式光纤测温系统应用于冻结温度监测是可行的,并且实测温度更加符合实际情况.这种测温系统在冻结凿井工程中具有广阔的应用前景.     

光纤光栅传感器在冻结立井施工监测中的应用

 立井的安全在矿井建设中尤为重要,因此对其安全性监测显得必不可少。采用光纤光栅传感器对内蒙古鄂尔多斯某冻结井筒进行了监测,监测内容包括井壁钢筋轴力、混凝土应变和井壁温度,在实际监测过程中充分体现了光纤光栅传感器具有的高精度测量、分布式测量的优点。最后对监测结果进行了分析,得出了一些有用的结论,同时表明利用光纤光栅传感器监测冻结井筒具有很好的效果。     

深厚表土多圈管冻结温度场演变规律研究

为了得到深厚表土多圈管冻结温度场的演变规律,考虑压力对土体结冰温度的影响,研制了深厚表土冻结壁温度场试验系统.依据相似理论,以赵楼风井井筒冻结工程为原型,进行加载后的多圈管冻结温度场试验研究。结果表明:3圈冻结管冻结锋面交圈时间为50 d,冻结壁厚11.2 m,冻结壁平均温度-22.8℃,拟合得到冻结壁平均温度随时间变化函数T1=-3×10-93τ+2×10-52τ-0.0358τ+2.932,井帮温度随时间变化函数T2=-0.0207τ+10.32.特征面温度场进入拟稳定阶段后,冻结壁厚度基本稳定,冻结壁平均温度、井帮温度满足井筒开挖要求;特征面温度场进入稳定阶段后,冻结管冷负荷主要用于维护冻结壁向内扩展区和向外扩展区的温度.     

西部侏罗系深基岩立井冻结温度场实测与分析

为掌握西部侏罗系地层深基岩立井冻结温度场发展规律,根据新街矿区红庆河煤矿二号风井井壁厚度及混凝土强度等级的不同,布设各监测水平,对冻结法凿井期间井壁与冻结壁温度进行现场实测,得到了该地区在特定条件下的温度场变化规律。结果表明,壁座大体积C70混凝土浇筑后,30~36h内水化热达到峰值,测到的最高温度为71.32℃,升温速率基本为40℃/d,降温速率为4℃/d左右。外壁温度变化可分为3个阶段,即线性急速上升阶段、非线性快速下降阶段和趋于稳定阶段。混凝土配合比决定了水化热的升温强度,井壁厚度决定了水化反应的时间跨度。     

地层冻结远程监测系统的设计与应用

神木冻结工程中具有多井监测、测温点相对集中、空间分布远的特点.为实现多井筒冻结温度场同期监测,基于集中管理、分散监测的设计思想,应用无线数传电台及具有强力驱动性能的一线总线监测模块,构建、设计了地层冻结远程监测系统.在每个井筒的监测设计中,将测温孔与冻结器回水的温度测点制成多根测温电缆全部接至一个测温模块,使监测分站精简很多;监测模块的搜索与监测相分离的运行模式,保证了系统的可靠运行.所开发的监测系统取得了完整的监测信息,为冻结工程的顺利进行提供了保障.     

深厚冲积层冻结法凿井工程设计及其应用

针对丁集矿井深厚冲积层的特点,提出了采用三圈孔差异冻结的冻结方式,给出了深厚冲积层中采用冻结法凿井的冻结壁厚度、盐水温度、井帮温度、冻结孔圈径和开孔间距等关键因素的设计参数;通过信息化施工监测,得到了冻结壁的形成速度、温度场分布和冻结壁的变形实测数据;这些数据可为深厚冲积层冻结法凿井工程的设计提供参考依据.     

基于有限元法的冻结温度场反演分析及预测

介绍了基于平面有限元模型的冻结温度场数值反演及模拟方法,考虑冻结孔实际偏斜和测温孔实测温度数据,进行冻结温度场反演和预测研究。得到模拟计算结果与冻结工程中测温孔温度实测值有较好的一致性,说明冻结计算温度场分布规律有较高的精度。     

基于复合传感信号的采空区火灾监测系统设计

基于光纤分布式测温技术及多种气体监测技术,提供一种在工作面回采过程中采空区指标气体在线监测系统。通过布设在采空区分布式测温光纤,监测采空区内温度分布及其动态变化,实现发火区域预报定位。     

基于分布式光纤的煤矿电力电缆测温系统的设计

煤矿井下的电力电缆运行中存在的故障难以检测和处理,而局部故障引起的温升可能会导致火灾。针对此问题,提出了运用分布式光纤温度传感器对矿井电力电缆进行实时监测,对分布式光纤传感器与传统传感器的性能进行了对比,介绍了分布式光纤传感系统在矿井的电力电缆温度监测系统的应用结构原理。     

盾构进出洞地层冻结理论研究现状与展望

地层冻结加固法是盾构隧道进出洞工程中的重要工法。对盾构进出洞地层冻结加固法涉及到的冻结加固体设计计算方法、垂直冻结温度场和水平冻结温度场理论及其在冻土帷幕厚度和平均温度计算方面的应用研究现状进行了回顾与总结,分析了目前研究的不足之处,并对盾构进出洞地层冻结法研究提出了建议。     

厚黄土冲击层冻结井壁温度场变化规律分析

依据大同煤矿集团麻家梁矿的副井工程实践,通过对冻结壁温度场动态监剥,分析了深部粘土层主冻结孔外侧、辅冻结孔内侧冻土的扩展状况,得出了冻结井壁温度场随时间的变化规律.研究结果对黄土高原冻结法施工温度场的监测和研究具有重要意义.     

人工冻土温度场的支持向量机法预测

 在冻结法凿井施工中,及时掌握人工冻土温度场发展,对于优化冻结方案、处理紧急情况有重要的意义。针对新建矿井实测样本较少的特点,利用基于结构风险最小化原理与小样本学习方法-支持向量机算法,建立了人工冻土温度场发展的支持向量机计算模型。采用不同的核函数的支持向量机对人工冻土温度场发展进行对比分析,确定了适合于人工冻土温度场发展计算的核函数。人工冻土温度场支持向量机模型计算结果表明,该方法是一种有效的方法,为人工冻土温度场的计算提供了一条新途径。     

白垩系地层冻结壁温度和压力实测分析

为解决内蒙古海子矿井白垩系地层采用冻结法凿井出现的技术难题,在施工过程中对冻结壁的温度和受力进行现场监测,获得了冻结温度和压力的实测数据,分析得出白垩系地层冻结温度和压力的变化规律。     

单排水平冻结工程温度场数值模拟

该文以广州地铁某客运站折返线暗挖法施工隧道为例,研究了单排水平冻结工程温度场、冻结壁的交圈时间、冻结壁的厚度以及影响冻结效果的因素,包括冻结管数量与间距、原始地温和冻结管外壁温度.研究表明.冻结壁内任意点的温度是各冻结管共同作用的结果,冻结管数量越多,冻结效果越好,但温度主要受临近的3个冻结管影响.按盐水冷媒的通常温度...     

管内盐水流动状态对单管冻结温度场影响规律分析

为获得冻结工程中冻结管内盐水流动状态对温度场的影响规律,分析了冻结管内盐水流动特点与流动状态;基于相似理论,导出了考虑管内盐水流动时单管冻结温度场无量纲数学模型及相应的准则表达式,将众多影响因素简化为5个无量纲准则,大大降低了研究的难度;利用综合数值计算与模拟试验,研究并获得了无量纲盐水温度Ty、雷诺准则Re、傅里叶准则Fo、普朗特准则Pr和格拉晓夫准则Gr对温度场的影响规律,分析获得了冻结壁形成厚度b和冻结管热流密度q与以上5个准则的对应关系;得出管内盐水的流动状态变化对冻结壁的厚度b及热流密度q的影响范围可达30%以上。根据不同冻结阶段温度场的发展特点,提出冻结工程中雷诺准则数Re的推荐值。     

冻结管差异温度强化冻结试验与数值分析

针对立井冻结工程中存在的局部难冻结地层,为对其强化冻结,提出了冻结管差异温度强化冻结方案。为验证差异温度的强化冻结效果,进行了单管冻结试验,同时基于有限体积法(FVM)原理,进行了强化冻结段-35℃、-40℃和-45℃三种条件下的单排管三维数值分析,并研究了冻结管上、下不同温度段的冻结温度场分布规律及冻结壁特征。结果表明:冻结管内可实现差异温度冻结,冻结管强化冻结段可显著增加冻结壁厚度、降低冻结壁平均温度并强化地层的冷能耗散,使局部地层受到强化冻结。     

环形双圈管冻结稳态温度场广义解析解

对于环形布管冻结稳态温度场的解,目前仅有单圈管冻结条件下的解析解,对于双圈管冻结尚无解答。首先建立环形双圈管冻结稳态温度场的模型。然后,应用保角变换将广义环形双圈管(冻结圈内部未冻实)模型变换为直线型排布的模型,依据调和方程边界可分离性,将直线型排布模型分解为2个特殊单排管冻结问题,从而得到广义环形双圈管的温度场解析解。最后,应用ANSYS进行了热力学数值模拟计算和物理模型实验结果以验证解析解。结果表明:在冻土帷幕充分交圈后,数值模拟结果和解析解结果基本一致,与实测温度的吻合度也很高。