特厚冲积层冻结法凿井井壁位移实测研究

冻结壁径向位移实测是掘砌过程检验冻结壁稳定性的重要依据,而检测控制冻结壁径向位移是防止冻结管断裂和外层井壁压坏的重要措施.为了保证特厚冲积层冻结法能顺利施工,赵固二矿进行了冻结壁径向位移实测.对赵固二矿冻结壁径向位移的实测研究,为防止特厚冲积层冻结法凿井冻结管断裂和外层井壁压坏提供了重要的依据.     

厚600m以上冲积层冻结壁厚度设计方法研究

冻结法凿井是井筒穿过厚600 m及以上冲积层的主要凿井方法,冻结壁厚度设计计算方法是深厚冲积层冻结法凿井必须要攻克的难题之一。且深厚冲积层冻结壁厚度计算公式中涉及的相关参数难以确定,无法在工程中设计应用。结合赵固二矿西风井厚704.6 m冲积层冻结法凿井工程实践,提出厚600～1 000 m冲积层冻结壁设计时可采用经典的多姆克计算公式、维亚洛夫—扎列茨基有限段高塑性计算公式分别计算砂性土层、黏性土层冻结壁厚度,并提出计算公式中掘进段高、冻土抗压强度等关键参数取值方法。提出厚600 m以上冲积层冻结法凿井深部采用爆破掘进时,应将爆破掘进段高作为计算段高代入维亚洛夫—扎列茨基有限段高塑性计算公式,从而计算得到正确的黏性土层冻结壁厚度。针对深部不同层位地层冻土抗压强度试验值具有很大离散性的特点,提出冻结壁设计要从安全性、先进性、经济合理性的角度综合考量,系统分析冻土、非冻土抗压强度试验特点和深厚冲积层冻结段掘进工艺特点,冻土计算强度选取应区分均值与低值,均值用来计算各层位一般状态下的冻结壁厚度,低值用来核算层位最不利情况下的冻结壁厚度。提出合理发挥掘砌段高调控对冻结壁稳定性的影响作用,确定深厚冲积层黏性土层控制层位冻土计算强度取值和冻结壁设计厚度。设计方法在工程实践得到验证,取得安全优质、经济合理、快速施工的效果,科学指导了施工。     

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.     

超深厚冲积层冻结井筒施工关键技术研究

针对万福矿井主井754.8 m超深厚冲积层冻结法凿井掘进和支护时存在的施工技术难题,开展了冻结壁稳定性、冻土掘进技术、高强高性能混凝土井壁支护技术等冻结井筒施工关键技术应用研究。采用冻土发展速度和测温孔实测温度2种方法推算开挖时间,确定了井筒的开挖时机。根据设计冻结壁厚度、设计冻结壁强度、冻结壁变形校核结果,确定了冲积层安全掘砌段高和井帮暴露时间。通过现场试验,采用伞钻配锚杆钻机机头、麻花钻杆、"Y"字形钻头钻凿冻土炮眼,选用耐低温型水胶炸药,采取炸药保温措施解决了冻土钻眼爆破的施工难题。开发了砂石筛洗装置、井上螺旋输送机输送混凝土系统和井下固定式分灰器,保证了高强高性能混凝土尤其是钢纤维混凝土的制作和输送质量,解决了深厚冲积层冻结井筒支护施工技术难题。     

特厚冲积层矿井竖向局部保温冻结技术研究与应用

煤炭深部资源开采过程中,采用局部保温冻结技术的特殊凿井法逐步得到应用并显示出较大优越性.文章结合特厚冲积层矿井冻结工程,给出局部保温冻结设计的优化计算;提出采用合理的局部保温方案.特厚冲积层上部和下部的冻结壁厚度、冻结壁位移等均能满足施工要求.     

中国冻结法凿井理论与技术综述

介绍中国冻结法凿井60余年发展经历的引进消化、探索改进、完善提高、创新攀高四大阶段,阐述中国在深厚冲积层冻结段井壁结构、井壁用C60~C100高强高性能混凝土、冻结壁设计理论体系、多圈孔冻结工艺、冻结壁形成特性工程预报与调控、冻结壁径向位移实测与掘砌段高调控、冻结段安全快速施工等关键理论与技术成就和现状,这些构成具有中国特色的深厚冲积层冻结法凿井理论和技术体系。还对冻结壁设计理论和发展、井壁结构设计与应用、冻结壁温度场理论与应用技术、深部立井基岩冻结和斜井冻结技术等方向存在的问题进行了展望和建议。     

程村矿主副井深厚冲积层冻结凿井技术

程村矿主副井深厚冲积层冻结凿井,从优化井壁结构及冻结方案入手,采用低水化热高强高性能混凝土筑壁,有效控制井壁厚度和冻结壁强度,实现国内已建成冻结井冲积层最厚和冻结最深,无断裂冻结管,无压坏井壁以及井壁混凝土无裂纹、无淋水,经济效益十分显著.     

深厚冲积层冻结壁设计计算体系研究与应用

介绍了20世纪80年代在陈四楼主副井冻结设计中,建立的冻结壁厚度、掘砌段高、冻结壁平均温度计算和计算参数优选四位一体的冻结设计计算体系,该体系有效解决了厚度小于等于400m冲积层冻结设计难题;进入21世纪后,随着冻结井筒所穿过的冲积层厚度的迅猛增长,对四位一体的冻结设计计算体系进行了新的探索与完善,并在几十个深冻结井中进行工程实践,较好地解决了400~600m深厚冲积层的冻结设计和防止冻结管断裂的技术难题。     

冻结壁形成特性预报与冻结调控机制在赵固二矿西风井中的应用

赵固二矿西风井井筒穿过冲积层厚704.6m,是我国第四个穿过700m冲积层的井筒。砂性土层最深控制层位冻结壁设计厚度10.3m,平均温度-21.5℃|粘性土层最深控制层位冻结壁设计厚度9.9m,平均温度-19.0℃,掘进模板段高2.5m。调控实现不同层位冻结壁设计厚度、平均温度、井帮温度,不仅能检验冻结方案设计的科学合理性,还对该井冻结段安全经济、快速施工具有重要意义。本文介绍了该井开展冻结壁形成特性实测分析、工程预报及对冻结过程调控,实现了冻结壁设计指标,取得超700m深厚冲积层冻结段安全快速施工成功案例。     

赵固二矿西风井深厚冲积层冻结方案设计研究与应用

针对赵固二矿西风井冲积层深度超过700m,国内外类似立井施工经验少,冻结设计指导原则不统一的难题,通过分析总结已施工的深厚冲积层冻结井筒在施工过程中存在的问题,选择强化深厚冲积层冻结壁外侧冻结强度的冻结设计指导原则,采用以外圈为主冻结孔和按冻结孔功能分类布置的布孔方式,结合冻结壁形成特性综合分析方法对设计方案实施效果进行预测和优化,设计了赵固二矿西风井的冻结方案,并提出了井帮温度调控目标曲线。在冻结与掘砌相互配合所创造的良好施工条件下,该井冲积层段外壁掘砌平均速度达到87.1m/月。     

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。     

赵固二矿副井深厚冲积层冻结施工效果分析

国内对不小于500 m冲积层冻结方案设计一直存在着2种不同的方法.赵固二矿副井应用相关公式设计计算体系,提出冻结方案设计主要技术指标,实现了冲积层基本不挖冻土、不断冻结管和不压坏井壁的目标,527.5 m冲积层和628 m冻结段的外层井壁平均掘砌速度分别达到134.34m/月和104.9 m/月,全冻结段成井速度达到81.4 m/月,对不小于500 m冲积层不挖冻土和安全快速施工具有重要的参考意义.     

深厚表土层非均质冻结壁黏弹性分析

建立了符合深厚表土层多圈管冻结凿井的非均质冻结壁力学模型。基于黏弹性理论和Newton-Cotes数值积分法,推导了非均质冻结壁应力场和位移半解析表达式,并对非均质和均质冻结壁进行验算。结果表明,非均质和均质冻结壁径向应力分布规律基本一致,径向应力绝对值由内到外非线性增加;均质冻结壁环向应力绝对值由内到外非线性减小,非均质冻结壁环向应力在内外圈冻结管圈径处会形成明显突变点;非均质和均质冻结壁径向位移由内到外均非线性衰减;井帮径向蠕变位移速率随时间增加呈先快后慢趋势,并逐渐趋于稳定;同一时刻相同位置处,非均质冻结壁径向蠕变位移比均质冻结壁大。     

特厚冲积层冻结法凿井外层井壁受力实测研究

为解决济西生建煤矿主、副井筒特厚冲积层中冻结法凿井的技术难题，在施工过程中对外层井壁的内、外力进行了实时监测，获得了400m以下深厚黏土层冻结压力的实测数据。通过实测信息反馈，两井筒实现了动态设计和信息化施工。     

深厚冻结井壁壁间前注浆机理与应用

实测了焦作煤业(集团)有限责任公司赵固一矿526 m深厚冲积层冻结井内、外层井壁温度.研究得出,在套内壁结束至冻结壁解冻透水前,有2个时间段壁间处于正温度状态,能实施透水前壁间注浆.前注浆的井壁密实度高,井壁结构整体性强,能有效防止解冻后壁间充水,改变后注浆的由内层井壁单独承载水压为井壁全厚承载水压的作用.基于前注浆井壁作用机理提出并采用“按前注浆压力计算内层井壁厚度”的新方法,优化了副、风井井壁厚度设计,比初设按常规的静水压力计算选取内层井壁厚度减薄150和100 mm.研究和工程应用表明,前注浆能充分发挥井壁的整体作用能力和强度.     

赵楼矿井深厚表土冻结法快速施工技术

深厚表土冻结施工技术是当前深井施工中的重大课题,成功实施冻结是实现井筒安全施工的关键。赵楼矿井井筒冲积层厚度为471～475m,冻结深度527～534m,三井共站模式集中设置冻结站,利用信息化施工技术指导掘砌施工,实现了优质、安全、快速施工。本文通过赵楼矿井冻结造孔、井筒冻结、冻结监测、信息化施工和井筒掘砌施工实践,系统地介绍了深厚冲积层冻结施工技术和经验。     

赵固二矿巨厚冲积层井筒冻结制冷方案设计

赵固二矿风井筒穿过的冲积层厚度达到528.85 m,地质、水文地质条件复杂,冻结设计和施工难度较大。煤科总院北京建井所在总结赵固一矿、泉店矿冻结制冷设计、施工经验和教训的基础上,对赵固二矿的风井冻结制冷方案进行设计优化,达到了安全、合理、快速、经济的目的。