深厚表土层非均质冻结壁黏弹性分析

建立了符合深厚表土层多圈管冻结凿井的非均质冻结壁力学模型。基于黏弹性理论和Newton-Cotes数值积分法,推导了非均质冻结壁应力场和位移半解析表达式,并对非均质和均质冻结壁进行验算。结果表明,非均质和均质冻结壁径向应力分布规律基本一致,径向应力绝对值由内到外非线性增加;均质冻结壁环向应力绝对值由内到外非线性减小,非均质冻结壁环向应力在内外圈冻结管圈径处会形成明显突变点;非均质和均质冻结壁径向位移由内到外均非线性衰减;井帮径向蠕变位移速率随时间增加呈先快后慢趋势,并逐渐趋于稳定;同一时刻相同位置处,非均质冻结壁径向蠕变位移比均质冻结壁大。

深厚表土层中高强复合井壁结构的试验研究

针对煤矿立井井筒深厚表土层的支护,提出了采用双层钢板高强混凝土复合井壁结构。通过模型试验,得到了这种井壁结构的应力特性和强度特征,通过理论分析和试验结果给出了双层钢板高强混凝土复合井壁承载力的计算公式,从而,为该种井壁结构的实际应用提供了设计依据。其研究成果已在4个井筒中得到了成功地应用。

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。

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。

深厚表土层中冻结壁物理模拟试验研究进展

针对冻结法凿井工程面临的表土层厚度不断增加,而现有冻结壁的设计理论滞后于工程实践的问题,由于冻结壁是属于水、温度、应力、位移多场耦合的非线性问题,且冻结法凿井工程本身特殊力学行为(有压冻结-开挖卸载-支护加载),理论和数值模拟研究进展不能满足工程要求的现状.依据相似理论的物理模拟试验研究是目前条件最可能获得相对准确规律的研究手段,综述了国内外关于深厚表土层中冻结壁物理模拟试验的研究历史、现状以及存在的问题等,同时提出需要在以后研究中需要重点关注的问题.

深厚表土层冻结井筒高强钢筋混凝土内壁设计优化与实测分析

针对深厚表土层冻结井筒内壁设计厚度较大问题,对高强钢筋混凝土内壁的受力机理、设计优化方法、现场实测结果进行了分析研究。首先,采用相似理论设计出模型井壁并进行加载试验,实测得到高强钢筋混凝土内壁的应力、变形和承载力,研究了该种井壁结构的受力机理,结果表明深厚表土层冻结井筒内壁属于深埋于地下的厚壁圆筒结构物,由于内表面的圆形结构特征,在侧向压力作用下,井壁结构中混凝土由外缘的三向受压过渡到内缘的二向受压应力状态,其混凝土抗压强度提高了1.592~1.765倍,井壁承载能力得到显著提高。建立了混凝土抗压强度提高系数试验值的计算公式,获得了高强钢筋混凝土内壁的应力特性和强度特征。然后,基于我国现行混凝土结构设计规范关于混凝土多轴强度验算要求,根据模型试验结果和内壁受力机理,提出了深厚表土层高强钢筋混凝土内壁设计优化方法,给出了混凝土抗压强度提高系数设计取值。并将设计优化方法应用于潘三煤矿新西风井冻结段内壁控制层位,井壁厚度由原设计的1150mm优化为900mm,厚度减薄达21.74%。最后,通过潘三煤矿新西风井工程现场实测表明,优化设计后的井壁结构中环向钢筋应力值为-125.8^-136.9MPa、竖向钢筋应力值为-39.5^-53.2MPa,远小于钢筋强度设计值300MPa,井壁中混凝土环向应变为-730×10-6^-790×10-6、竖向应变为-380×10-6^-390×10-6,远小于C70混凝土的极限压应变值,说明设计优化后的井壁结构不但经济合理,而且安全可靠。

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.

大断面深厚表土层冻结立井井筒内层井壁滑模施工

顾南煤矿进风井井筒净直径8.6 m,冻结深度339 m,是地质条件较为复杂,断面大,施工难度大的矿井。冻结段采用液压滑模施工内层井壁,并重新设计了滑模模板结构,其井壁成型及封水效果好。文章总结了有益的施工经验。

深厚表土层地面注浆加固过程中井壁应变变化规律

分析了深厚表土层地面注浆加固过程中井壁的受力特点,介绍了金桥矿副井表土段地面注浆加固过程中井壁的应变观测结论,提出了深厚表土层井壁外注浆加固工程的井壁安全保证核心技术。

深厚表土层冻结井筒冻结壁内压力实测研究

对深厚表土层冻结井筒初始土压力以及冻结过程中不同位置、不同深度、不同土层的冻结壁内部压力进行了现场实测研究,对我国深厚表土层冻结井筒设计和施工具有重要意义。

万福煤矿深厚表土层冻土力学性质试验研究

针对山东万福煤矿深厚表土采用冻结法施工的基础数据不足及工程经验欠缺等难题,采集万福煤矿的深部土样,开展深厚表土层冻土力学性能参数的测试与研究。结果表明:在本试验设计的冻结温度下,冻土试样的单轴抗压强度、三轴抗压强度、蠕变应力及冻胀力随着冻结温度的降低均呈现增大的趋势,同时深部表土层的冻土蠕变性质表现尤为明显,含水率和采样深度对冻结壁设计的影响不可忽略。通过对原状土单轴压缩试验、三轴抗压强度试验、单轴蠕变试验、冻胀试验等数据进行多元回归分析,综合考虑冻结温度、含水率和采样深度对冻土试样力学性能的影响,归纳得到的数学模型拟合程度高,相关性好,为深厚表土层冻结壁的设计和在不同地层地质条件下力学参数的确定提供了技术支撑。

深厚表土层冻结壁温度实测分析

通过对谢桥矿箕斗井冻结凿井期间冻结壁温度的现场实测,探讨了井壁混凝土的水化热的放热规律;分析了冻结壁温度的影响因素;获得了深厚表土层冻结凿井期间冻结壁温度变化的基本规律。

深厚表土层中冻结壁可靠性设计理论初探

根据我国深厚表土层冻结壁设计取得的进展与存在的问题，提出了冻结壁可靠性设计理论及基本思路，阐述了引入该设计方法的必要性。

深厚表土层井筒冻结施工技术

介绍了丁集矿井3个深厚表土层立井井筒冻结施工的成功经验。指出了合理选择冻结方案,保证冻结钻孔工程质量和实行信息化管理的重要性。

深厚表土层冻结井筒出水原因分析及防治

针对淮南矿区深厚表土层冻结井筒出水现象,本文对出水机理和防治措施进行了分析探讨。在详细分析工程地质水文条件、冻结法凿井施工工艺和井壁受力机理等基础上,指出了深厚表土层冻结井筒出水的主要原因,揭示了深厚表土层冻结井筒出水机理;提出了相应防治措施,同时指出应加强井壁温度和受力过程的监测工作,实现信息化防治。

立井井筒深厚表土层冻结段内壁掘砌支护技术

对淮南煤田口孜东矿冻结法施工井筒的掘砌支护经验进行了总结。介绍了施工方案、各阶段工序的施工工艺、质量保证措施,以及该工程的良好效果,可供类似条件的矿井技术人员参考。

深厚表土层高应力厚煤层综放巷道桁架支护

文章分析了桁架支护的作用原理,并针对深厚表土层高地应力厚煤层综放巷道的特点,进行了综放巷道桁架支护方案的设计。通过工业性试验,该支护取得了良好的支护效果,为类似条件的回采巷道支护提供了借鉴经验,具有广阔的应用前景。

花园煤矿深厚表土层井筒冻结施工技术

在表土层厚度481m、冻结深度512m的花园煤矿主井筒施工过程中,选择合理的施工机械化配套方案,设计采用双圈冻结孔加防片帮孔冻结的施工方法,在克服冻结管断裂等不利条件下,实现了安全、优质、快速施工,冻结段综合成井49m/月,为深厚表土层冻结井筒施工积累了经验。

竖向附加力作用下深厚表土层冻结井壁设计及应用

通过对淮北地区信湖矿副井的深厚表土工程水文地质情况分析,研究了竖向附加力作用下设置基于信息化施工的井壁破坏监测及可压缩井壁接头的可行性和相应设计。给出了该副井冻结压力的设计取值与深度的关系;探讨了外壁在不同强度等级高强钢筋混凝土支护条件下井壁设计的合理性。该井筒现已顺利施工完成,其设计支护效果和经济性显著提高。

深浅孔冻结法在薛湖煤矿主井深厚表土层施工中的应用

薛湖矿主井表土层厚,膨胀粘土所占比例大,如何选择合理冻结方案,保证井筒既早开挖又安全通过膨胀粘土层,在保证井筒质量的前提下实现井筒掘砌的快速施工是设计的重点和难点,设计选择长短腿差异冻结、三排孔布置冻结方案,保障了井筒施工的安全、质量和速度。