冻结井高强钢筋混凝土预制弧板井壁试验研究

提出一种新型的冻结井高强混凝土预制弧板外层井壁结构形式，通过原材料强度模型试验，研究了其力学形态和极限承载力．研究表明，该种新型井壁结构形式具有在井下装配后即可满负荷工作，承载能力大、受力特性好等优点，适用于400m以上深厚表土层冻结井外层井壁支护．     

深井井壁砌筑前后冻结壁稳定性力学分析模型探讨

针对在竖井冻结法施工中对冻结壁中粘塑性变形和冻胀力的忽视引起的冻结管断裂和井壁破裂等工程事故,在卸载情况下考虑周围土体、冻结壁和井壁共同作用的同时考虑了冻结壁中冻土冻胀特性和流变特性以及塑性区的存在,建立井壁砌筑前后冻结壁的粘弹塑性稳定性分析模型,求得井壁砌筑前井帮的变形规律和井壁砌筑后作用于井筒外壁的冻结压力的增长规律以及两种情况下冻结壁进入塑性的时间。     

潘北矿地应力测量及其结果分析

岩体的初始地应力是采矿工程围岩稳定性分析、开采与支护设计的基本参数.通过采用精度高且能一次获得三维应力的空心包体应力解除法,实测了潘北矿- 490 m东翼第二抽水巷的三维地应力的大小和方向.结果分析表明,该矿水平构造应力较明显.     

深井煤矿TBM掘进巷道围岩扰动特性监测研究

以张集煤矿TBM掘进采煤工作面高抽巷为研究对象,采用基于布里渊背向散射的分布式光纤传感技术(BOTDR),监测TBM掘进扰动下围岩的变形、扰动特性。通过在试验巷道前方和侧方施工监测钻孔,安装分布式传感光纤,使传感光纤与围岩变形协调。在TBM掘进过程中,通过监测和分析监测光纤的应变分布特征及其动态变化过程,获得了TBM掘进过程中对围岩的扰动特性。TBM掘进时对掌子面前方的岩石扰动影响范围为5~7 m。在围岩深度4~12 m范围内出现压应变,而在围岩深度12~18 m的范围内出现拉应变,巷道围岩未出现明显的大范围破坏。相较于传统的钻爆法施工,煤矿岩巷TBM法施工掘进效率更高,对围岩扰动更小。     

承压水上厚煤层底板变形破坏特征实验研究

采场底板稳定性影响因素很多,其中高承压水作用是底板隔水层裂隙发生、发育、扩展及造成底板变形失稳的关键因素之一。我国华北型矿区均受石炭二叠纪煤系底部的太灰、奥灰含水层影响,为此,分析承压水作用下采场底板矿压显现规律意义重大。通过相似材料模拟,分析承压水作用下底板岩层变形及裂隙发育规律。结果表明:沿工作面推进方向,按煤层底板变形特征可划分为5个区,依次为稳定区、压缩区、压缩-膨胀过渡区、离层膨胀区及压实稳定区;按底板破坏特征,自上而下依次为竖向张裂隙带、斜向穿层裂隙带、顺层裂隙带。研究结果可为承压水上开采底板失稳机理研究提供参考。     

复杂地质条件下深井马头门支护结构及应用

为了防止复杂条件下,岩层松软、自稳性较差的潘一矿二副井深井马头门出现破坏,在分析其受力机理的基础上,提出在马头门处上口井壁结构中,采用单锥形大壁座和受力性能较好的SFRC50钢纤维混凝土.并在马头门支护中采用了锚、网、喷、索+u型钢支架+锚索束初次支护、-钢筋混凝土碹体二次支护和深浅孔注浆补强加固的复合支护结构.工程实践后的结构受力监测结果表明:采用提出的新型支护结构以后,东、西马头门钢筋混凝土碹体和上口井壁受力稳定,支护结构安全可靠.     

竖向可缩接头在两淮矿区立井井壁中的应用

针对疏水沉降地层立井井筒可能因竖向附加力作用而发生破裂这一技术难题,研制了一种安设在井壁中的竖向可缩接头,可预防井壁发生破裂。根据在冻结井筒和钻井井筒中的应用不同,系统叙述了该接头两种不同结构的设计和施工技术,并采用模型试验和数值模拟方法对其进行了力学性能分析,该接头在两淮矿区20多个井筒中得到了成功应用。     

深厚冲积层高强钢筋混凝土井壁力学特性研究

 通过实验和理论计算,对在均匀荷载作用下高强钢筋混凝土井壁的力学特性进行分析。实验结果表明：高强钢筋混凝土井壁具有很高的承载力,影响其承载力的主要因素依次为混凝土的强度等级、厚径比和配筋率;在均匀外荷载作用下,混凝土强度提高10 MPa,井壁的极限承载力提高4 MPa左右,配筋率对井壁的极限承载力影响很小;高强钢筋混凝土井壁结构破裂时,环向钢筋沿破坏面发生塑性弯曲,混凝土破坏面与最大主应力方向的夹角为25°～30°,属压剪破坏。理论分析时,采用线性软化本构模型以及符合混凝土强度特性的Mohr-Coulomb强度准则,推导出高强钢筋混凝土井壁极限承载力的理论计算公式,并且其计算结果得到实验验证。     

深厚表土层变断面钻井井壁竖向稳定临界深度的有限元计算

在给出了深厚表土层钻井井壁竖向稳定性有限元基本理论的基础上,结合工程实例,计算出该钻井井壁的竖向稳定临界深度为635 m（其钻井井壁全深为645.3 m）,表明该钻井井壁在下沉到底时存在竖向失稳的可能性.通过增加横向约束的方法,井壁的竖向稳定性可得到有效地改善.同时研究了井壁的质量、井壁上下端的约束条件和井壁底接触面积等因素对钻井井壁竖向稳定临界深度的影响.结果表明：井壁的质量与钻井井壁竖向稳定临界深度成反比;井壁上下端的约束条件对井壁的竖向稳定性影响较大;井壁底与岩面的接触面积越大,井壁的竖向稳定性越强.     

特厚表土层钻井井壁底的数值计算与试验研究

依据山东万福矿井的地质条件,采用Ansys软件进行削球式井壁底模型计算,提出了最佳圆心角的概念,得出了最佳受力形式削球式井壁底结构.通过模型试验,揭示了井壁底的破坏形式和极限承载力,为今后特厚表土层钻井井壁底的应用提供理论与试验基础.