深厚冲积层冻结法凿井外壁受力变形监测分析

为了分析杨村煤矿副井冻结法凿井时外壁的安全性,对其进行了受力变形监测工作。通过346m和387m二个水平监测结果分析表明：深厚粘土层冻结压力在混凝土浇筑后7~10d呈快速增长,随后增加趋缓,二个水平冻结压力与埋深（H）的关系分别为0.0107H和0.0109H;外壁环向钢筋应力和混凝土环向应变主要受冻结压力控制,表现为受压。二个水平环向钢筋最大压应力分别为-212.6MPa和-147.5MPa,二个水平混凝土环向应变分别为-1655με和-1170.5με,均小于设计值,外壁处于安全状态;外壁竖向钢筋应力和混凝土竖向应变主要受井壁降温梯度和冻结壁约束程度等影响。在冻结井筒掘进时,确保井帮温度达到一定值,减小冻土位移对外壁的作用,降低温度约束应力,可避免环向裂纹产生,有利于井筒使用过程中防治水工作。

特厚表土层双层钢板高强高性能混凝土钻井井壁试验研究

针对500～700m特厚表土中钻井井筒的支护难题,认为合理的解决途径是采用双层钢板高强高性能混凝土复合井壁结构。首先,给出钻井井壁C60～C75高强高性能混凝土的优化配合比;然后,根据相似理论,进行双层钢板高强高性能混凝土复合井壁结构的模型设计。通过模型试验,对这种井壁结构的应力、变形特性和强度特征进行研究,研究结果表明:由于内、外钢板筒的约束作用,井壁结构中的混凝土完全处于三轴受压应力状态下,其抗压强度得到较大程度的提高,且井壁破坏时混凝土的极限压应变达到-4600με,表现出较好的延性特性,得到了该种井壁结构承载力的试验值,从而为该种高强井壁结构的工程应用提供了设计依据。目前,该研究成果已应用于3个特厚表土层的钻井井筒工程实践中。

深厚冲积层中冻结壁厚度的研究

本文对冻结法凿井中冻结壁厚度的确定方法进行分析指出:用古典力学理论,常规的材料力学试验方法研究深厚冲积层中冻土和冻结壁已不适用。用模拟试验的方法,研究冻结壁厚度与外载、冻结壁温度、掘进半径、段高、段高暴露时间等参数间关系,得到在深厚冲积层中砂层和粘土层的冻结壁厚度计算公式。并对冻土、冻结壁的力学参数、本构关系和强度理论的研究方法和方向提出建议。

再论“钻井井壁在泥浆中的轴向稳定”

进入21世纪,煤矿深厚冲积层钻井法凿井技术迅速发展,井壁在泥浆中悬浮下沉安装的轴向稳定问题又成为工程技术界关心和讨论的热点.本文为笔者1980年发表的"钻井法凿井井壁在泥浆中的轴向稳定"一文,经工程实践的基础上,进一步完善和补充.认为采用"力矩平衡法"可以有效地指导和控制钻井井壁悬浮下沉过程的轴向结构稳定,保证工程施工安全.

特厚表土层削球式井壁底的受力机理及影响因素分析

以拟建中的山东某矿风井(钻深760m左右)为原型,采用数值计算方法对削球式井壁底的受力机理及影响因素进行了系统研究,得出了影响削球式井壁底受力的主要因素,提出了改善井壁底受力状态的最佳圆心角概念,推导出最佳圆心角与厚径比的关系式,为今后特厚表土层钻井井壁底设计计算提供了参考依据。

深厚冲积层多井共站冻结优化设计

为了减少深厚冲积层冻结法凿井的设备占用、降低冻结费用,基于冻结时井筒最大需冷量的变化规律,提出多井共站的冻结设计方法。研究通过合理安排各井筒的冻结开机时间,错开各井筒最大需冷量峰值,从而降低冻结站的最大总需冷量,达到减少设备装机、提高运转效率的目的。赵楼煤矿主、副、风三井筒三井共站冻结工程实践表明,多井共站冻结比各井筒单独冻结可少装机45%左右。

我国煤矿立井特殊凿井技术的应用与发展

随着我国煤炭资源的开发,特殊凿井技术有了很大的发展。文章对特殊凿井技术进行了回顾,介绍了钻井法已成功施工660m的井筒,钻机设备、泥浆制备、废浆处理等关键技术均有较大突破;冻结法施工穿过不稳定冲积层的厚度已达到674.5m,在含水基岩地层中的冻结深度已达到950m,均达到世界领先水平。同时,文章介绍了特殊凿井技术的发展趋势,并指出曹县煤田及阳谷—茬平煤田的部分矿井井筒穿过的巨厚不稳定冲积层厚度约在800~1000m左右,仍有众多难题亟待解决。

深井冻结法凿井理论与技术新进展

冻结法凿井技术在我国研究应用已历时65 a,成为我国立井井筒穿过深厚冲积层、深厚松软富水岩层主要的特殊施工方法,在立井深厚冲积层和深厚松软富水岩土层冻结壁设计理论与应用、高承载能力井壁结构设计与应用、冻结壁形成特性理论与应用技术、冻结段安全快速施工机制等诸多方面,取得了新的突破。我国在冻结法凿井理论与技术的研究和应用上,领先国际水平,形成了具有我国特点的深厚冲积层冻结法凿井理论和技术体系。

反井钻机在铁路隧道通风井施工中的应用

敦煌—格尔木铁路线当金山隧道2号通风立井,设计井深442 m,直径3 m。为满足特长隧道施工中立井通风、安全环保、工期等要求,首次将反井钻机引入到高原铁路隧道大直径深通风井施工中。通过分析地质情况,计算反井钻机扩孔拉力、扭矩等参数。采用水文水井钻机,配合BMC600型反井钻机一次成井,丰富了反井钻机施工工艺。最终成井质量好,钻进效率高,偏斜率符合工程要求,充分体现了反井钻机法在隧道建设工程中的优越性和先进性,为反井钻机在高原地区扩改建大直径深立井施工中的应用提供了借鉴。

巨野煤田郭屯矿井钻井法凿井技术研究

钻井法凿井技术在我国煤矿建设中取得了巨大的发展。但是 ,在山东省巨野煤田郭屯矿井 ,新生界冲积地层深近 5 70m ,大大超过了钻井法已经达到的 4 4 0m冲积层深度。在郭屯煤矿 ,钻凿深约 6 10m的井筒给施工技术带来严峻的挑战。本文对用钻井法施工郭屯煤矿井筒的可行性进行了探讨 ,为解决郭屯矿井凿井技术课题提出了建议。

深厚冲积层冻结法凿井技术研究现状与展望

总结了近年来深厚冲积层冻结法凿井技术的发展成果,重点分析了冻结设计和井壁设计理论与方法,以及井筒掘砌技术现状,并对深厚冲积层冻结凿井技术今后的研究工作进行了展望,以推动冻结法凿井技术的发展。

深厚冲积层冻结段安全快速施工技术

介绍了赵固一矿、泉店风井、赵固二矿、顺河副风井、李粮店主副井等深厚冲积层冻结井施工的实践经验,得出冻结凿井技术水平和经济效益的提高主要体现在安全、快速施工的成果上;同时,从冻结方案设计、机械化水平配置、冻结与掘砌的配合等方面总结了深厚冲积层冻结段安全快速施工技术。

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。

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。

深厚冲积层冻结管断裂机理分析

介绍了深厚冲积层冻结管断裂的主要特点,通过对冻结管受力状况进行分析,可知其应力主要包括:冻土外压力和盐水内压力作用引起的冻结管应力、冻结管自身温度变化引起的温度应力、土层与冻结管间摩擦力作用引起的竖向应力、冻结管侧向变形引起的弯曲应力;并总结出深井冻结管断裂的主要原因,在此基础上提出了深厚冲积层冻结管断裂的防治措施,为深井冻结设计及施工提供参考。

深井特厚冲积层冻结法凿井井壁结构设计

赵固二矿西回风立井穿过以黏土层为主的冲积层厚度704.60 m,采用冻结法施工,冻结深度783 m,穿过的冲积层厚度和冻结深度均位居国内前列;如何科学地进行井壁结构设计,成为能否保证井筒工程质量的关键。结合工程实际,阐述了深井特厚冲积层冻结井筒井壁设计过程及井壁结构设计关键技术。

深厚冲积层钻井井壁结构设计

朱集西煤矿矸石井采用钻井法施工,如何进行科学合理的井壁结构设计成为保证井筒施工质量的关键。该文从设计过程中设计参数的选取,影响井壁结构设计的各种因素入手,阐述了深厚冲积地层钻井井壁设计过程,为井筒安全顺利通过深厚冲积地层打下了坚定的基础,供东部地区深厚冲积层钻井井壁结构设计参考。

郭屯煤矿主井冻结法凿井信息化监测技术研究

郭屯煤矿主井冻结冲积层厚度为587.5 m,是目前世界上冻结冲积层厚度最大的井筒.凿井过程中,为保证冻结壁和井壁安全,实现安全快速施工,开展了信息化施工技术研究.通过现场实测,获得了凿井过程中上部已成型外层井壁段的温度、受力与变形,掌握了深部冻结井壁的径向荷载、钢筋轴力、混凝土应变的变化规律.在此基础上,评价冻结壁和井壁的安全状况,为凿井过程中的工程决策提供了科学依据.实测成果表明,冻结井筒外层井壁径向荷载受深度、土层特性、冻结情况和井壁结构等因素的影响.本文成果对于深厚冲积层建井工程有重要意义,为探索深部(冻)土的力学特性积累了丰富资料.