基于有限元计算的西部立井冻结调控分析

由于特殊的地质条件,西部地区建井一般采用冻结法施工,在施工过程中,冻结调控十分重要,适当的调控措施可以保证冻结壁厚度和井帮温度满足施工要求。西部矿井的冻结调控与东部有明显的差异,目前缺少对西部地区冻结调控的研究。为研究冻结调控对西部地区立井温度场的影响,本文运用有限元分析软件,结合文家坡矿李家沟回风立井井筒白垩系地层的实际工况,分析冻结调控对立井温度场的影响,并给出具体调控方案。结果表明,通过适当的调控措施,可以有效减缓井帮温度的降低,浅部地区井帮温度提高了3℃左右,深部地区最大提高了6℃;冻结壁厚度也不同程度地降低,降幅在0.1~1.7 m左右,在保证冻结壁厚度、强度和井帮温度满足井筒安全的前提下,大大加快了施工速度,节省了工期和建井成本。

“四含”疏水引起井壁破坏的数值分析

为了探究矿井底部疏放水引起的土体下降导致井壁产生的负摩擦力对井壁内部应力分布的影响,基于朱仙庄煤矿副井井筒为工程背景,首先采用理论分析的方法计算出井筒在受到负摩擦力后井筒内部的最大应力值,提出公式中u 0的一个修正值,其次采用数值模拟的方法,使用ANSYS软件分析井壁和土体在自然状态下及沉降后井壁内部应力分布状态,对井壁的稳定性和极限沉降量进行预测,最后结合现场实测数据对井壁的安全性进行分析。结果表明:采用修正后的u 0系数计算出的结果更为合理,数值模拟预测出了井壁所能承受的极限“四含”土体沉降量,证明了数值模拟对于预测井壁受力的可行性,可为矿井的稳定性提供重要的理论依据。同时理论分析计算出井壁的应变预警值,发现井壁的变形远远小于井壁混凝土的拉、压应变极限值,井壁结构安全。