深厚冲积层冻结法凿井冻结参数设计与施工技术

刘庄煤矿东风井穿过的冲积层深、黏土层厚和膨胀量大,针对其冻结法凿井冻结壁设计难题,通过深入分析工程水文地质条件,提出采用三圈孔冻结方案。根据冻结法凿井原理,结合两淮矿区设计和施工经验,进行了刘庄煤矿东风井冻结法凿井冻结参数设计和优化,并在工程中精心施工,确保了刘庄东风井冻结法凿井安全、高效完成,可为深厚冲积层冻结法凿井的设计和施工提供参考。     

深厚冲积层冻结壁融化过程中温度场现场实测与分析

利用冻结法凿井测温孔在冻结壁融化过程中的实测数据,对深厚冲积层不同土层的融化速率进行了分析。依据测温孔实测曲线,并对曲线进行了拟合,得到在深厚冲积层冻结壁融化阶段测温孔的温度时间曲线可以用幂函数来表示。并通过计算,得到了不同土层相应的融冻时间比。     

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。     

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。     

深厚冲积层冻结孔布置及井帮温度设计探讨

根据近年来我国深厚冲积层冻结法凿井的科研成果,结合赵固一矿副井、泉店风井、李粮店副井、龙固北风井等冻结凿井施工和科研实践,分析深厚冲积层冻结孔布置及井帮温度设计对冻掘工程配合的影响,探讨深厚冲积层冻结孔布置方式及井帮温度控制的合理性,解决深厚冲积层主冻结孔圈布置位置、井帮温度变化等设计问题,进而缓解冻掘矛盾,降低冻结和掘砌工程成本,实现深厚冲积层冻结凿井的安全快速施工。     

基于组合赋权-灰色关联度法的冻结法凿井三圈管布置方案优化

针对特厚冲积层冻结法凿井多圈管布置设计难题,以两淮矿区丁集煤矿二副井冻结工程为背景,基于组合赋权理论和灰色关联度法对三圈管冻结方案进行优化设计。依据工程地质条件和冻结法凿井设计原理,采用ANSYS数值分析软件,构建了对应的冻结温度场分析模型;基于组合赋权-灰色关联度法,采用正交分析方法研究外排孔、中排孔圈径及孔间距对冻结壁温度场的影响。结果表明,外排孔圈径和孔间距对井帮温度、冻结壁厚度及冻结壁平均温度影响较大。结合冻结管施工特点,确定三圈冻结管优化布置方案为:中排孔圈径为23.5 m、孔间距为1.34 m;外排孔圈径为31.2 m、孔间距为1.75 m;数值分析预测值与现场监测结果较为一致,从而证明了数值分析模型的合理性。     

立井施工中地面预注浆孔兼作冻结孔施工方案的探讨

对深冲积层和多层含水深厚基岩层井筒的施工,冲积层段常采用冻结或钻井等特殊法凿井,而含水深厚基岩段常采用地面预注浆封水.就基岩段地面预注浆孔兼做冻结孔的施工方案进行了探讨.     

冻结孔布置圈径的统计回归计算

分析了冻结法凿井冻结孔布置圈径的影响因素，主要因素归结为井筒的净直径和冻结深度。结合工程实际，回归出冻结深度在３００ｍ以上的冻结孔布置圈径的计算公式：Ｄ＝－２．９６７＋２．２３５１００＋１．６５２ｄ，为深厚冲积层冻结孔布置径设计 参考依据。     

冻结凿井技术研究进展与存在的问题

简要回顾了我国近10年来深厚冲积层冻结凿井技术的研究进展情况,分析了目前深厚冲积层冻结凿井工程设计与施工中存在的主要技术问题及其产生原因.在此基础上,对深厚冲积层冻结凿井技术研究工作提出了建议.     

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.