丁集煤矿风井深厚粘土层段冻结施工技术

通过对淮南丁集煤矿风井井筒深厚粘土层段冻结施工技术的分析,总结出了安全快速施工的技术经验:一是采用强化冻结措施,保证井帮温度达到设计要求,进而保证冻结壁强度满足安全施工要求(垂深400m左右的深厚粘土层,井帮温度应控制在-8.0℃以下)。二是采用短段掘砌方式施工,缩短井帮暴露时间,减少冻结壁变形;同时尽可能提高外壁混凝土早期强度,使外壁能承受住早期冻结压力的作用,防止被压坏。     

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。     

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.     

查干淖尔矿风井冻结温度场分析

采用ANSYS软件对查干淖尔矿风井冻结法施工的冻结温度场进行数值模拟,根据测温孔测得的温度数据,对冻土热物理参数进行了参数反演,获得了符合工程实际情况的冻土热物理参数,基于反演得到的最优参数,预测分析了井筒开挖层位的冻结壁平均温度、冻结壁平均厚度、井帮温度、冻结交圈时间等设计参数,为井筒的施工提供了科学的指导作用。     

深井冻结中冻胀解析预测

 在深井冻结凿井施工过程中,不考虑冻胀对冻结壁受力的影响,在一定程度上低估了冻结壁的受力,往往导致冻土井帮变形过大。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。     

冻结法凿井技术在深厚表土层及高地温作用下的实践

通过对河南某矿风井井筒高温地层下冻结施工技术的分析,总结出了安全快速施工的技术经验：一是保证造孔质量,这是保证冻结效果和加快掘砌速度的前提;二是采用强化冻结措施,保证井帮温度达到设计要求,进而保证冻结壁强度满足安全施工要求;三是采用短段掘砌方式施工,缩短井帮暴露时间。     

冻结法凿井技术在深厚表土层及高地温作用下的实践

通过对河南某矿风井井筒高温地层下冻结施工技术的分析,总结出了安全快速施工的技术经验：一是保证造孔质量,这是保证冻结效果和加快掘砌速度的前提;二是采用强化冻结措施,保证井帮温度达到设计要求,进而保证冻结壁强度满足安全施工要求;三是采用短段掘砌方式施工,缩短井帮暴露时间。     

西部某矿风井冻结温度场实测与模拟分析

为了深入研究第四系地层的冻结发展规律,现场实测了西部某矿风井的冻结温度变化,结合-650 m层位砾岩热物理参数,采用ANSYS数值模拟软件分析冻结壁温度场发展规律,得到了冻结壁发展速率等关键技术参数,验证了实测规律。并预测分析了冻结壁厚度、冻结壁平均温度、井帮平均温度、交圈时间等设计参数。此研究对该地区矿井的冻结设计、方案优化和冻结施工具有指导意义。     

深厚表土层危险层位冻结温度场实测与数值模拟预测分析

介绍了对冻结深度为702 m、表土厚度583.1 m的郭屯煤矿副井危险的深厚粘土层的数值模拟,模拟了冻结壁温度场、平均温度、冻结壁厚度以及井帮温度,结果与实测相符。预测了井筒冻结情况的发展,指导工程的下一步施工。其计算方法和结果为今后类似工程的施工提供了重要的指导作用。     

煤矿分时差异冻结温度场数值分析研究

为研究煤矿深厚松散层多排孔冻结凿井过程中,根据深部地层水、土压力要求设计的冻结壁厚度远大于浅部地层实际所需冻结壁厚度,从而增加了建井成本及施工周期的问题,基于丁集煤矿第二副井冻结施工过程,采用数值模拟方法研究改变外排孔的供冷时间分别对深部和浅部地层冻结壁厚度的影响,并结合现场实测数据进行对比分析。结果表明:将外排孔的供冷时间推迟60 d的冻结效果最好,浅部地层冻结壁平均厚度明显减小,同时深部地层冻结壁平均厚度、井帮平均温度仍满足设计要求。利用分时差异冻结对冻结方案进行优化,可有效减小浅部地层冻结壁厚度,降低施工成本,保证了井筒安全快速掘砌。     

立井修复工程冻结监测与控制

板集煤矿主、副、风3个立井井筒成井后,发生了突水涌砂淹井事故,井壁受损,采用冻结法封水修复。通过制定科学合理的冻结监控方案,加强冻结监测和分析,及时了解了冻结温度场数据变化,掌握了冻结壁发展状况,适时调整了冷冻站冻结制冷机组运行数量,不仅满足了冻结壁厚度和强度要求,保证了各井筒排水、清淤和修复施工安全,避免了冻胀力破坏既有井壁,而且节省了设备运行费用,取得了很好的技术经济效益。     

李家坝煤矿主斜井局部冻结施工

李家坝煤矿主斜井倾角20°,斜长1 440m,采用局部冻结方案施工,冻结起始位置距井口水平距离为250.41m,冻结斜长163.2m,冻结段水平长度153.4m,共分4段冻结。沿井筒长度方向布置了6排冻结孔,共455个,冻结孔施工质量均达到设计要求。冻结管采取了局部保温措施,减少了无效冻结段冷量损失,节约了冷量。冻结过程中,根据测温数据,对冻土扩展速度、冻结壁厚度及冻结壁平均温度等进行了分析计算,均满足设计要求。井筒开挖后,对井帮温度进行了实测。从开挖揭露的情况看,冻结效果良好,验证了冻结分析数据的准确性,保证了井筒冻结和掘砌施工安全。     

井筒冻结施工自动化温度测控系统的应用

介绍了自动化温度测控系统在临涣东部井井筒冻结施工中的应用,通过对其实时监控的数据分析,能及时准确地掌握冻结温度场、井帮位移、井帮温度等的变化规律,为实现安全、优质、快速施工提供可靠的保证.     

冻结井筒井帮温度与冻红壁厚度的关系

用多姆克公式分段计算冻结壁厚度，探讨井帮温度与冻结壁厚度的关系，以便通过测量井帮温度推测冻结壁厚度，达到安全施工，快速掘砌的目的。     

冻结井筒井帮温度与冻结壁厚度的关系

用多姆克公式分段计算冻结壁厚度 ,探讨井帮温度与冻结壁厚度的关系 ,以便通过测量井帮温度推测冻结壁厚度 ,达到安全施工 ,快速掘砌的目的。     

冻结技术在立井过巨厚钙质黏土层的实践

在丁集主、副井冻结段巨厚钙质黏土层的施工实践表明，较低的冻结壁平均温度能够保证冻结壁的有效强度，满足井筒掘砌安全；冻结壁的变形量控制应综合考虑井帮温度、钻孔偏斜、土性特点及冻结壁的暴露时间。丁集矿井的黏性土层含水率很大，冻土扩展速度很快，冻结壁的井帮温度表现出不均匀性，这与冻结造孔的偏斜情况有关。冻结管个别孔内偏值过大造成冻结壁后冻结压力增大。     

西部富水软岩冻结压力实测研究

为研究西部富水软岩地区冻结压力的规律特征,选择在蒙陕地区某立井进行冻结压力的实测研究。实测研究表明:井筒掘砌施工期间,冻结压力变化可分为6个阶段;冻结压力的产生主要是由于原岩应力的释放、不断重新分布及软岩的重新回冻,与岩性和含水率有关;冻结压力的大小与深度关系不大,受井帮温度影响较大。     

基于神经网络模型的立井冻结施工预测研究

在立井冻结施工过程中,及时了解不同深度、不同岩性地层下冻结壁交圈时间及其形成特性是实现科学施工的前提和基础。针对现有立井冻结设计存在的客观问题,应用神经网络系统理论,合理确定输入参数及输出参数,在学习训练的基础上,建立了胡家河矿井筒冻结施工信息的神经网络预测模型。采用该模型分别对主井、副井及风井冻结壁的交圈时间、内外侧扩展范围、平均扩展速度、有效厚度、井帮温度、荒径范围、平均温度等特性参数进行了工程预报,并对实测数据及预测数据进行了对比分析。结果表明:现场实测结果与预测结果基本吻合,预测模型准确度高,适用性广,为科学设计立井施工方法及其支护方案提供了理论依据。     

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。     

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。