彬长矿区基岩全深冻结监测研究

高家堡矿井井筒穿越岩层遇水泥化和裂隙发育,同时面临高地温的地质条件和大流速高承压的复杂水文条件,采用全深冻结方案,主、副、风井冻结深度达分别到788,850,860 m,是目前国内最深的软岩冻结井之一。为确保安全通过冻结段,并了解井筒掘进过程中井壁冻结情况、温度变化等,有效评估冻结壁发展状况,并分析冻结壁、井壁的安全与稳定性,对冻结施工全过程中的井帮温度、井底温度、空气温度以及井帮位移等进行了信息化监测,实现了安全快速掘进,节约了矿井建设成本。分析表明,在施工过程中应适当提高混凝土强度等级,采用早强、高强的混凝土,以保证外层井壁具有足够的早期强度;制定外壁局部应急加固预案及技术措施,并进行必要的材料准备,防止井壁局部破坏。     

高井帮温度下的冻结粘土层施工理论与实践

虽然祁东矿副井在通过特厚冻结粘土层时，井帮温度远远高于设计温度，但是冻结壁性状分析表明，冻结壁有效厚度和平均温度十分接近于设计值，考虑到冻结壁的实际工作性状，通过适当改变井壁的设计参数和采用短段掘进、快速通过的施工工艺，能够保证井筒的施工安全和冻结壁的稳定。避免了停产冻结的后果，提前工期近4个月。实测结果表明，冻结壁和底鼓变形值均较小，没有引起外层井壁的破坏和冻结管断裂事故。     

淹水井筒上部井壁保护新技术

为解决淹水井筒采用冻结法施工后井壁所面临的安全问题,对井筒上部井壁保护的相关技术进行研究。以冻结壁为对象,采用现场实测和有限元数值模拟相结合的综合研究方法,提出新的冻结设计方案。在冻结壁达到设计要求后进行强制解冻,总结冻结壁的发展变化规律。结果表明:强制解冻能够有效控制冻结壁的发展,从而减小其持续过快发展对井壁的影响。该结果可以直接服务于工程实践,对工程设计有重要的理论和现实意义。     

合理冻结温度的探讨

在井巷工程中,当采用冻结法施工穿过松散的不稳定表土层时,随着表土层厚度的增加和冻结温度的降低,在井筒施工过程中不断发生井壁压裂,冻结管断裂等事故。因而大大影响了井筒的施工速度和安全。为了解决以上问题,本文从冻结壁的强度和厚度的要求、冻结管受力分析、管材在低温条件下力学性能的变化及井壁受力情况分析,並提出合理的冻结温度范围。     

高强钢筋混凝土井壁水平极限承载特性实验

摘要：针对西部地区某煤矿冻结井筒的支护问题,根据相似理论,采用模型实验方法研究了高强混凝土井壁的水平极限承载特性。实验结果表明：井壁结构在水平荷载达到10MPa后,钢筋应力进入屈服应力阶段,表现出明显的塑性流动;井壁破坏荷载达18．4MPa,破坏前混凝土的最大环向应变可达-3400×10^-6。实验结果可为井筒支护参数优选和工程监测提供参数。     

深厚冲积层千米立井冻结壁位移规律数值分析

以深厚冲积层千米深立井10组不同层位冻结壁段为计算模型,利用FLAC数值分析得到考虑冻结壁厚度、冲积层深度、开挖段高、井帮暴露时间和井筒开挖半径等因素在内的冻结壁井帮最大径向位移的50组数据。对数据进行回归分析,得到冻结壁井帮最大径向位移计算公式,比较结果表明公式计算值与实测值吻合。     

浅谈深厚冲积层及软岩含水地层冻结井筒井壁的结构设计

在深厚冲积层及软岩含水地层超深冻结井筒井壁结构的设计过程中,关于如何选取合适的冻结深度、外荷载,分别从地层的性质和井壁结构的参数及影响因素等方面进行分析,阐述了深厚冲积层及软岩含水地层超深冻结井筒井壁结构设计过程,也为类似地层井壁结构设计提供了参考。     

有限变形理论的深厚冲积层冻结壁变形特性分析

冻结壁的变形及其影响因素是冻结凿井工程,特别是深厚冲积层冻结法凿井工程中急需研究解决的技术课题。基于有限变形理论,利用冻土有限变形本构关系及其蠕变参数,对深厚冲积层(超过400m)冻结壁进行了有限元分析,表明冻结壁井帮径向位移在段高内的分布是不均匀的,一般是上下小、中间大,并且冻结壁内部径向位移比井帮径向位移小;得出了冻结壁井帮的最大径向位移与冻结壁厚度、冲积层厚度、开挖段高、开挖段井帮暴露时间和井筒开挖半径关系表达式,并得到了现场实测验证。     

立井强化冻结施工理论分析

本文以谢桥主井为例,从冻结壁强度、变形、工作面底鼓和超前位移及冻胀压力等几方面.分析了深厚表土立井强化冻结施工对防止冻结管断裂和外层井壁破坏的机理.给出了强化冻结施工适用条件.并提出了按井帮温度进行强化冻结设计的方法.     

局部差异冻结作用于既有井壁的冻胀力研究

针对板集矿副井井筒局部差异冻结修复的工程问题,使用ABAQUS/Standard数值分析软件,结合冻土试验得到热、力学参数,建立局部差异冻结条件下土体热—力耦合模型并进行有限元分析,分析了冻结172 d内土体冻结温度场的分布状况,研究了外层井壁位置处冻胀力的发展变化规律,并对井筒进行安全性评价。结果表明:-300 m层位交圈时间较-450 m层位晚22 d,冻结壁平均温度较-450 m层位高5.2℃;两层位冻胀力自冻结30 d起呈现出线性增长趋势,在交圈后的14 d内有阶跃性增长,其后冻胀力增长速度放缓,各方位上冻胀力总体呈现类同心圆的发展形式。172 d时,-300 m层位冻胀力占初始地应力的17.94%;同期-450 m层位冻胀力占初始地应力的41.54%。井壁混凝土的最大环向应变值与等效应力值均在准许范围内,表明既有井壁仍处于弹性受力阶段,井筒安全可靠。由此可见,局部差异冻结技术可以有效控制冻结壁向内发展速度,限制土体冻胀,避免对井壁造成二次破坏,该项施工技术可为今后类似工程的开展提供重要参考。     

冻结井井帮压力探讨

分析了冻结壁对井壁的压力种类及其来源和性质,提出了解决这些压力对井壁影响和破坏的方法,以更好地为以后的冻结工程服务。     

冻结井筒外壁受力信息化施工监测及分析

为了保证冻结井筒外壁在施工和运行期间的安全,通过利用安全监测系统对冻结井筒外壁受力实时监测,分别获得了2个监测水平冻结井壁的钢筋应力﹑混凝土应变和冻结压力等数据。结果表明,冻结压力和钢筋环向应力呈现不均匀性;冻结压力﹑钢筋应力和混凝土应变均小于监测预警值和设计值,井壁结构安全可靠。     

神华集团塔然高勒煤矿风井普通法转基岩冻结法凿井施工实践

塔然高勒煤矿风井井筒采用普通法施工过程中井筒大量涌水,导致淹井,后采用冻结法施工。文章介绍了井筒冻结设计、冻结施工及井筒掘砌情况,并对已有井壁破损的问题作了简要探讨。     

冻结压力AI-GM理论预测方法研究

为确保运用冻结法在深厚表土中进行井筒施工过程的安全,需对外层井壁承受的冻结压力发展趋势进行准确预测.在用遗传方法对灰色理论建模数据进行全局优化的基础上,建立了预测冻结法施工中外层井壁承受冻结压力发展趋势的智能灰色理论模型.通过预测值与监测值的对比,表明该模型能很好地对井壁承受的冻结压力发展趋势进行预测,对快速、安全建井意义重大.     

基于冻结壁地层相变环境下大体积混凝土温度场研究

介绍了中国矿山冻结法凿井井壁混凝土温度问题的现状和发展,研究了井筒冻结相变导热环境下大体积混凝土井壁温度场数学模型;介绍了营盘壕冻结副立井套内壁的工程概况、垂深704m壁座结构和温度监测方案,7个实测点数据,图形展示了混凝土浇筑72h内井壁及围岩的实测温度发展.有限元数值模型计算获得了对应实测点的温度数据,和实测结果相当接近,并预测了在停止冻结后直至全部融化的井壁及围岩温度分布发展情况.数值计算还原了井壁距内缘深682mm测点2的一段丢失数据,弥补了对测温量程考虑不足导致数据丢失的遗憾,并显示出在混凝土搅拌后37.5h时井壁测点最高温度可达到92.3℃,高温发生在内壁中间部位,井壁内外温差最高达到了65℃以上,如此高的内外温差值得设计和施工人员关注.模型还揭示了停冻120d后冻结壁全部融化,即围岩都上升到摄氏正温以上.     

浅谈谢桥矿二副井冻结法凿井信息化

谢桥矿新建立井二副井在安徽理工大学冻土研究所的指导下将冻结温度的实时监测、冻结壁和井壁安全的监测监控、冷冻站设备运行状态监视、盐水箱水位监测报警和盐水流量的监测控制、冻结壁内部冻胀应力和孔隙水压力监测等子系统集成一个平台,实现了二副井冻结法凿井安全监测及信息动态管理的集中可视化、网络化,为冻结法凿井的安全管理和高效决策,提供科学的指导,具有很好的实用价值。     

深井冻结井壁壁座设计的新问题——负摩擦力

壁座是支承井筒的基础,目前设计壁座时,不论采用何种施工方法,都假定壁座只承担其上部井筒的部分重量,井筒的其余重量靠摩擦力传给与井壁紧密接触的围岩。本文认为用冻结法施工井筒时,这种假定是错误的。作者指出在冻土段内的井筒,当冻土融化下沉时,围岩不但不能支承井筒,相反,在下沉过程中还将传给井筒向下的负摩擦力。文中提供了某冻结法施工的井壁壁座下的压力,在冻土融化过程中的变化情况的实测资料。并用理论公式推算了负摩擦力的量值,推证出基岩中围岩对井筒的正摩擦力计算公式。对于在设计冻结法施工的井筒时,应如何正确地选择壁座位置的问题也提出了建议。     

巴彦高勒风井冻结管断裂应急预案及处理新技术

在全深冻结井筒施工中,基岩段施工打锚杆或放炮掘进期间,由于冻结管偏斜等原因,极容易将冻结管打穿或炸裂,严重影响冻结工程的安全施工。尤其是地质条件复杂、井筒涌水量大的井筒,在井筒不具备抗水灾能力的条件下,需要延期冻结,通过巴彦高勒风井冻结管处理新技术实施,提高解决类似问题的能力,为冻结管穿过硐室施工具有借鉴意义。     

丁集矿深厚表土冻结井壁结构设计研究

根据淮南地区深表土冻结井壁设计成功的经验,采用工程类比和有限元数值模拟相结合的方法对丁集煤矿冻结井壁结构和内力进行计算,获得了丁集矿深表土地层井壁合理的设计参数及施工工艺,并为类似冻结井壁设计工程提供了科学指导。     

周油坊铁矿1~#措施井快速冻结施工分析与研究

针对周油坊铁矿1#措施井的工程特点,结合该地区冻结井筒的施工经验和教训,设计出了周油坊铁矿1#措施井施工的最佳冻结方案,在冻结过程中对开机制冷、盐水泵压和流量以及冻结效果进行了论述,井筒掘砌期间加强施工过程监测、分析与控制,使建井时间大大缩短,提高了社会经济效益。为今后冻结井筒的设计与快速冻结施工提供了安全可靠、经济合理的参考方案。