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。     

新技术、新工艺在深井井筒施工中的应用

万福风井井筒冲积层深厚,井筒断面较大,冻结法凿井施工中采用大功率挖掘机极大地提高了掘进速度,采用钢纤维高强混凝土增强了双层井壁的抗裂性,成功实现了827m一次套注内壁,为深厚冲积层井壁施工提供了宝贵的经验。     

深冻结井井壁大体积高强高性能混凝土的试验研究

为解决我国能源短缺问题，两淮地区掀起了建国以来规模最大的新井建设高潮，此次开发均为深部资源，井筒穿越的冲积层深厚，为了降低井壁厚度，提高井壁混凝土的耐久性，筑壁材料采用了高强高性能混凝土，为了确保施工中使用的高强高性能混凝土既经济合理又强度可靠，对深厚表土冻结井壁的高强高性能混凝土进行了试验研究，并成功在淮南矿业集团丁集矿井建设中应用。     

基于ANSYS冻结壁径向位移变化规律模拟研究

运用ANSYS软件对深厚冲积层(厚度大于500 m)井筒冻结壁进行数值模拟,系统分析了冻结壁的最大径向位移随开挖支护段高、冲积层厚度和井帮裸露时间的变化规律,得出了最佳开挖支护段高为2 m,冲积层厚度在500 m以下的矿井壁控制在20 h以内施工完成,500 m以上的矿井壁控制在15 h以内完成。数值模拟的结果与现场实测的数据及规律相一致,比较准确地反映了现实工程状况,为类似工程施工提供参考。     

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。     

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。     

高性能混凝土在冻结井筒施工中的应用

随着矿井深部煤层的开采,采用冻结法施工的井筒穿过的表土层越来越深,深厚表土层冻结施工对井壁混凝土的强度和性能提出了更高的要求,普通混凝土已很难满足井筒设计和施工需要,而高性能混凝土因其具有良好的物理力学性能、工作性能和耐久性能,在煤矿深厚冻结井井筒支护中被迅速推广应用。文章结合工程实例详细介绍了冻结井筒中高性能混凝土施工的工艺和确保混凝土施工质量的施工方法,为提高高性能混凝土在冻结井筒中的施工质量提供了值得借鉴的经验。     

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.     

冻结法施工井壁中高强高性能混凝土研制应用

为了提高矿井混凝土结构的耐久性和安全性,针对深厚表土层冻结井壁混凝土的特点,采用优化方法,对深厚表土层冻结井壁高强高性能混凝土进行了配合比设计,研究了高强高性能混凝土的拌合物性能、力学性能、干缩、绝热温升和抗渗、抗冻、抗氯离子渗透性能.结果表明:制备的高强高性能混凝土的主要技术指标能够满足设计要求,且在龙固煤矿副井井筒成功施工井筒深度367 m,在郓城煤矿副井成功施工滑模套壁深度581 m.     

高强度高性能混泥土在赵固一矿深井井硐中的应用

针对赵固一矿西风井井硐采用普通标号混泥土施工存在用料多、开挖和冻结壁厚度大、工程成本高等问题,提出采用C70～C100高强高性能钢筋混凝土井壁结构型式,并在施工过程中采取严抓原材料质量、配料精度、施工工艺及施工质量管控等措施,现场应用结果表明:混凝土强度达到设计要求,井壁厚度减少200 mm,减少井筒开挖和井壁混凝土2 700 m~3,为深厚冲积层冻结凿井井壁施工应用C100高性能混凝土提供重要的实践经验。     

深厚冲积层冻结法凿井高性能混凝土综述

冻结法凿井是井巷工程应用人工制冷技术暂时冻结地下水以加固不稳定冲积层、松软含水岩层的特殊施工方法。文章总结了高强高性能混凝土应用于深厚冲积层冻结法凿井工程中需要突破的技术难点,综述了国内外学者在高强高性能混凝土方面取得的研究成果。介绍了中国建筑材料科学研究总院(CBMA)在深厚冲积层冻结法凿井高强高性能混凝土关键技术研究和应用方面取得的成果。     

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。     

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。     

龙固副井冻结井壁结构形式探讨

结合龙固副井冻结段井壁结构研究、设计方面所做的工作，论述了超深冻结井筒井壁结构采用高强高性．能混凝土的可行性和必要性，并指出深厚冲积层冻结井筒实行信息化施工的必要性和现实意义。     

深厚冲积层冻结法凿井冻掘配合问题探讨

深厚冲积层冻结法凿井施工中,冻掘矛盾一直比较突出。结合我国已竣工的穿过冲积层厚度675.6m的龙固北风井冻结法凿井实践经验,分析深厚冲积层井筒冻结方案和掘砌施工相关问题,介绍了深厚冲积层冻掘相互配合的工程经验,并提出相应建议,可为井筒冻结设计和掘砌施工提供借鉴。     

高性能混凝土冻结井壁研制及主要力学性能试验研究

 针对450～750m特厚冲积层冻结井筒的支护难题,提出提高井壁承载能力的最有效途径是采用高强高性能混凝土。首先,根据深冻结井筒的特殊养护环境和施工条件,优选了原材料,进行了冻结井壁C80～C100高性能混凝土的配制试验,得到了优化配合比;然后,进行了冻结井壁C80～C100高性能混凝土的主要力学性能试验,得到了轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量和泊松比,为工程应用提供了试验数据。     

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。     

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。     

深厚黏土层冻结壁径向位移实测分析与掘进段高调控机制在赵固二矿西风井施工中的应用

通过开展冻结壁位移实测和分析,准确判断冻结壁稳定状态,合理确定冻结掘砌段高和掘砌时间,对保障冻结施工安全具有重要意义。结合赵固二矿西风井704.6m冲积层冻结施工实践,对深部黏土层冻结壁井帮表面和冻结壁内部位移进行实测分析,得到冻结壁位移变化特征;结合冻结壁形成特性实测分析,提出掘砌施工合理段高,并付诸实践,形成了深厚黏土层冻结壁径向位移实测分析与掘进段高调控机制,科学指导了施工。     

蔚州公司北阳庄矿风井井筒冻结工程快速冻结经验浅析

北阳庄矿风井冻结工程采用单圈插花布置冻结孔、低温大流量快速冻结方案和可视监测、监控信患化施工技术,使井筒冻结工程从2008年12月27日正式开机运转至2009年5月25日停机,安全运行约150 d,井下掘进作业正常,从开挖到壁座施工过程中,冻土掘进平均宽度不超过30 cm,没出现井帮片帮,含水层出水、井筒涌沙等一切冻结...