西部地区淹水井筒冻结法施工监测分析

为了在西部地区某矿淹水井筒冻结法施工过程中,准确掌握冻土发展情况和冻土压力对上部已有井壁影响情况,对盐水温度、冻土温度以及冻土压力进行了实时监测;通过对监测数据的整理和分析,得出了淹水井筒在冻结过程中盐水温度、冻土温度和冻土压力的变化规律。分析结果表明,测温孔和泄压孔内外测温数据的结合,能更好地掌握冻土的发展规律,井筒周围的泄压孔对冻胀压力的减小有一定的效果,淹水井筒冻土帷幕形成后,通过提高盐水温度等措施,控制了冻土过快发展,冻土压力下降并趋于平缓,指导了井筒顺利排水和开挖,并保证了上部井壁的安全。

沉降地层破裂井壁修复治理工程设计原理

针对立井井壁的破坏机理 ,提出了修复治理破裂井壁的设计原则 ,同时给出了破裂井壁注浆参数的确定方法、表土层沉降量的计算方法以及卸压槽和槽钢加固结构的设计方法。应用该研究成果已成功地修复治理了 15个破裂井壁 。

深厚表土层井壁破裂机理及防治技术研究进展

介绍了深厚表土层中立井井壁破裂机理及其防治技术的研究状况及进展,分析了表土段立井井壁的破裂原因,对广泛采用的竖直附加力理论以及其他一些理论进行了讨论,指出采矿活动使地下水位下降,地层固结压缩引起上覆土体下沉,从而产生作用在井壁上的一个竖直附加力,竖直附加力是井壁发生破裂的主要原因。针对这一原因,对目前防治井壁破裂的常用措施进行了阐述、分析和评价,并对井壁破裂机理与防治技术措施中存在的问题进行了探讨。

深厚表土层冻结外层井壁受力状况的监测及分析

针对许疃煤矿中央风井深厚表土冻结凿井的技术难题,通过对冻结井壁受力状况的实时监测,获取了冻结压力、外层井壁钢筋应力和混凝土应变等数据。监测结果表明,冻结压力与深度并不一定成正比,其大小受土层层厚影响较大,且呈现出不均匀性;竖向钢筋主要承受温度拉应力,环向钢筋主要承受冻结压力引起的压应力;混凝土应变和钢筋应力的变化趋势基本保持一致。

不均匀侧压力对井筒受力的影响分析

立井井筒所受的水平侧压力沿井筒周边分布的不均匀性导致井筒井壁可能出现拉应力,这对混凝土井壁来说是很不利的,因而有必要求解分析井筒的受力状况。论文通过对井筒的弹性分析,判断不均匀受压下井壁的受压受拉状态,推导了井壁刚好不出现拉应力时井壁厚度的计算公式。

基于实测结果的立井井壁破裂及治理时间分析

为了确定注浆法治理井壁破裂的时间,以某矿副井历年来的井壁受力监测数据为依据,分析了井壁破裂治理前后竖向附加应变的变化规律。结果表明,靠近破坏区上方井壁的应变增量可以作为判别是否需要进行井壁破裂治理的依据;井壁破坏后稳定期内的应变值可以作为井壁二次破坏的预警值;应把井壁发生破坏后的稳定期作为首轮注浆治理时间;首轮注浆结束后,井壁应变积累至破坏后稳定期的应变水平的时间作为第二轮注浆治理时间。分析可知,合理地确定注浆治理时间,可以更大程度地缓释井壁的附加应变,延长井筒的服务年限。

光纤Bragg光栅传感器在钻井井壁监测中的应用

为了克服传统电测法在钻井井壁监测中的缺陷,根据钻井井壁施工工艺和地质条件等,提出了井壁节数及传感器布设方案,并采用光纤Bragg光栅传感器(FBG)对唐山温家庄铁矿钻井井壁下沉过程进行实时监测,监测内容为井壁外壁所受压力、混凝土应变以及钢筋应力,并对监测数据处理分析,分析结果表明:FBG对钻井井壁的监测数据可达理论值的95%～98%,监测数据能够及时、准确地反映钻井井壁受力变化情况,保证了监测的可靠性、稳定性与重复性。

立井井筒采动变形机理与防护技术研究

针对井筒保护煤柱的后期回收,提出在井筒建设之初即考虑其采动影响,并采取相应的防护技术。研究揭示了采动影响下井筒在竖向上从弹性阶段到塑性阶段的变形机理过程;根据井筒的采动变形机理,采用了刚柔相结合的抗变形技术措施,实现井筒的安全防护,并着重论述了在岩层软弱位置加设橡胶砖可缩性井壁的柔性抗变形技术措施。实践证明,该研究成果能够很好的防止井筒受到采动影响而损坏,具有广泛的推广应用价值。

深厚表土中圆筒形冻结壁和井壁的力学分析

为保障深厚表土层中冻结法凿井的冻结壁和竖井井壁(简称两壁)在施工和生产中的安全和可靠性,基于深厚表土层中井壁破裂灾害的机理,探讨两壁的力学模型和方程,用解析分析的方法,对井壁三维应力σ_z,σ_t,σ_r的求值及其在强度理论中的位置进行研究。结果表明,表土段井壁要承受自重和竖直附加力,这是深厚表土段井壁发生破裂灾害的主要原因,也是与岩石段井壁受力的根本区别,因而在深厚表土段"两壁"需按三维空间进行设计;必须把竖向应力σ_z和环向应力σ_t分别作为控制因素进行设计计算和核算。为减小竖直附加力,在井深大于200 m时,井壁结构设计宜采用井壁竖向可缩装置。

立井井壁破裂前后应变演化分析

埋设在井壁内的传感元件对井壁应变状态进行长期监测,获取大量井壁应变演化数据,通过对井壁破裂前—破裂中—破裂后的不同层位、不同方位应变演化过程进行分析,研究了井壁破裂前后的应变演化规律,指出井壁濒临破裂时,应变累积速率加快;井壁破裂过程中由于应力的重分布使得应变出现一定程度的释放;破裂后井壁应变逐渐累积;不同层位、方位传感器实测应变释放量与井壁破裂程度及距破裂点的距离有关。

井壁防渗堵漏注浆模拟试验

为了解决矿井井壁渗漏出水影响安全生产的难题,通过室内模型试验平台进行注浆模拟,考察了影响注浆效果的注浆压力、固结体体积和堵漏时间等影响因素。试验证明注浆压力随着单位时间注浆量的增加而增加;在一定注浆量条件下,浆液凝胶时间在400～600s时可以得到最大浆砂固结体;渗透性低的土层所需的注浆量也较大;脲醛树脂浆液可以近距离处理直径为15mm的动水漏点,浆液的凝胶时间应为160～400s,动水压力越大、堵漏时间越大,堵漏越困难。

非均匀水平应力场中井壁结构的优化设计研究

为了寻求非均匀水平应力场中井壁的合理结构,克服传统等厚井壁在非均匀水平应力场中因应力分布不均而造成井筒结构局部挤压过度而发生破坏,本文用内壁为圆、外壁为椭圆的井壁结构代替原来的等厚井壁,利用有限元数值计算软件,对井壁结构的受力和变形进行数值模拟分析,运用有限元软件的优化设计模块,对特定条件下非均匀水平应力场中井壁的断面形状进行了优化设计研究.研究结果表明:非均匀水平应力场中,等厚度的圆形井筒内壁应力分布并非均匀,不利于井筒稳定性的保持;采用外壁为椭圆形,内壁为圆形的井壁结构,可实现井壁中应力分布状态基本均匀的效果;在外壁从圆形向椭圆形过渡中存在一个最优点,偏离最优点两端越远应力分布越不均匀,这个最优点就是井壁应力分布状态最均匀的状态点,此时井壁的变形、应力分布比较合理,对井筒的稳定性非常有利.

回风立井井壁变形监测及破裂治理技术

立井混凝土井壁在第四系底界位置破裂是我国黄淮海地区典型的井筒地质灾害之一。兖州矿区某矿回风立井具有井壁破裂的典型地质条件。2015年8月,发现该井筒井壁应变监测数据异常;随即现场查看,确认井壁发生了破裂。参考兖州矿区多达13个立井井壁破裂治理经验,该井筒井壁破裂治理采用了“加固+卸压”的治理思路,具体采用了“开卸压槽+井壁井圈加固+壁后注浆加固”的综合治理方案。经过及时有效的治理,避免了安全事故发生,治理效果较好。

白垩系地层煤矿立井冻结压力实测研究

在西部白垩系地层煤矿立井冻结法凿井施工过程中,通过分析两个代表性水平层位冻结压力的现场监测数据,得到了冻结凿井期间外壁受冻结压力变化的基本规律。研究表明：白垩系软岩层冻结压力9d内急剧增长,达1.108-1.714MPa,最大值达1.126-1.867MPa,就作用在井壁上的冻结压力发展趋势而言,表现出明显的阶段性特征,即快速增长、均匀增长和稳定阶段。此外,通过对两个水平同一深度处冻结压力平均值随深度变化曲线进行拟合,得到风井平均冻结压力随深度的变化规律,进而确定了冻结压力上限值,为保证冻结凿井施工的安全进行提供了理论依据。

近千米深井冻结施工比较

核桃峪煤矿副立井与英国博尔比钾盐矿1号主立井冻结深度与地层相近、施工方法类似,对这2个井筒冻结施工情况作了比较和探讨。指出近千米深井冻结工程难度很大,一定要认真对待;施工中一旦发生意外,应进行详尽的分析与论证,找出合适方法进行处理,力争一次成功,避免发生二次事故。还介绍了核桃峪煤矿副立井冻结施工中,采用多项新技术,收到了良好效果,为类似工程提供了经验。

冻结井壁高强高性能混凝土配合比设计及应用

顾桥煤矿二水平延深工程新建进风井和回风井2个井筒,均采用冻结法凿井,冻结深度分别为472和464m。2个井筒在300m深以下均要穿过多个厚膨胀粘土层。根据2个井筒深部厚膨胀粘土层段内层井壁耐久性和防裂、抗渗要求,确定了井壁高强高性能混凝土配制思路。采用全计算方法,设计了高强高性能混凝土配合比参数。合理选择了原材料,通过试验,优选了C60、C65和C70高强高性能混凝土配合比,并应用于井壁施工,取得了良好的效果。

立井钻井段钢板混凝土井壁破坏原因与修复方法

板集煤矿副立井钻井段钢板混凝土井壁由于井筒突水,遭受破坏。为满足矿井安全生产要求,根据破坏段井壁取心试验结果,决定只对褶皱带上下300-500mm范围内的受损井壁进行破除,其余部分维持原状,大幅减少了破除修复工程量。现场修复施工中,利用碳弧气刨,分片刨削分离井壁锚卡与内层钢板,并割除内层钢板;使用液压分裂机,分块解体井壁混凝土,简化了施工工序,加快了施工进度。由于修复方案科学合理,井壁修复施工取得了圆满成功。

红庆梁煤矿冻结井筒壁间注浆时机研究

为了确保壁间注浆效果，提高壁间密实度，分析冻结井筒壁间注浆的合理时机，对红庆梁煤矿风井井壁壁间温度进行监测，并根据混凝土井壁强度增长规律对壁间注浆压力进行了计算，结果表明：在井帮温度控制在4—6℃的情况下，套壁结束后20d范围内整个井筒壁间均能达到4℃以上，此时下部井壁已浇筑至少28d以上，井壁结构强度能够达到设计强度，能够承受计算壁间注浆压力，认为在冻结施工过程中应该进行井帮温度控制，套壁结束后进行壁间注浆时机最佳。

混凝土井壁水化热对白垩侏罗系地层冻结壁的影响

根据现场实测结果,对内蒙古东胜地区冻结法凿井混凝土井壁水化热对冻结壁的影响规律进行分析和探讨。内壁浇筑水化热对冻结壁的影响不可忽略,其影响使得井帮处正温持续时间较长,及侏罗系地层受其影响的冻结壁融化深度比白垩系地层要大200mm左右等结论。对内蒙古地区冻结工法设计与施工具有重要意义。

井筒基岩段过特殊地层井壁设计及施工优化

基于朱集西煤矿风井井筒基岩段地质条件十分复杂,采用理论计算得出在该特殊地层中需要在井壁中配筋;研究了风井井壁结构的优化,调整了在特殊地层的井壁施工方案,结果表明井壁承载力得到提高,井筒顺利通过特殊地层。