冻结井筒水文观测孔设计与创新

本文结合以往施工经验,对水文观测孔在施工中常见的问题进行分析并指出了原因,同时还详细介绍了水文观测孔的设计原则与创新点,可为今后类似复杂地层的施工设计提供借鉴。     

浅谈深厚表土层条件下花园煤矿主、副井筒冻结施工

根据花园煤矿井筒工程地质条件,确定了井筒冻结施工方案。主、副井开机冻结后冻结壁顺利交圈,并保质保量完成井筒冻结段施工。根据主、副井冻结段掘砌资料,分析了冻结设计中存在的问题,为深厚表土层冻结施工提供了借鉴经验。     

多圈管冻结凿井冻结壁形成特性

采用数值分析方法,研究了2圈和3圈冻结管方案下冻结壁厚度及温度变化规律,着重分析了辅圈对冻结壁形成特性的影响。结果表明,冻结早期,3圈中辅圈能显著提高冻结壁厚度增长速率和降低冻结壁平均温度;辅圈对冻结壁最终厚度和平均温度影响较小;辅圈可加快井帮冻结,对井心温度影响较小。     

关于深井冻结凿井中的合理井帮温度问题

本文根据冻结壁温度场的特征,详细地分析了井帮温度与冻结壁的平均温度、有效厚度及其承载力等方面的关系.提出了合理井帮温度的确定方法.     

超大直径立井井筒冻结壁形成与冷量过程控制

近年来,随着国家西部大开发,内蒙古鄂尔多斯地区已开工建设多个千万吨级以上大型矿井,为满足矿井生产能力的需要,对井筒净径的要求也在不断的加大。面对采用冻结法凿井施工,井筒掘进期间井帮温度的高低,势必对矿建施工带来相应的影响,本文通过鄂尔多斯纳林河二号矿井副井井筒冻结工程实践、测温资料、冻土扩展特性和冻结冷量过程调节的成功经验,提出了超大净径立井井筒冻结孔布置和冷量过程控制的相关技术方法,为类似地层并筒冻结施工提供参考。     

深井冻结壁粘弹塑性力学分析

通过大量的冻结粘土单轴蠕变试验,获得了单轴应力状态下的蠕变曲线及其参数.根据材料在弹性条件下单轴和三轴条件下的应力强度和应变强度关系,建立了三向应力状态下冻土的蠕变本构方程;分析了粘弹塑性冻结壁应力状态及塑性区的扩展规律,推导了不同区域冻结壁应力场和位移场的计算公式,探讨了防止冻结管断裂的措施.     

冻结凿井中冻胀数值分析

为研究土体冻胀对冻结壁受力的影响,采用ANSYS有限元软件模拟深井冻结凿井施工中的土体冻胀情况,并结合现有冻结理论分析单圈冻结下冻胀位移场和应力场的变化规律。结果表明：冻结壁外侧土体冻胀位移均为正（向外）,内侧均为负（向内）,外侧明显大于内侧;冻结壁内侧冻胀应力远大于外侧,内外冻胀应力差使冻结壁不断向外变形;积极冻结初期冻结壁内部应力复杂,积极冻结后期,其内部应力状态趋于平缓。     

类比法分析预测井筒冻结效果实例应用

张集煤矿先后施工中央区第二副井、东区进风井2个井筒,本文通过分析第二副井相关冻结参数及井筒开挖实际情况来计算不同层位冻土发展速度,进而类比预测东进风井井筒冻结交圈和控制层位有效冻结壁厚度、井帮温度,为下一步工作提供依据。     

冻结壁位移对冻结管断裂的影响

采用现场实测与数值模拟相结合的综合研究方法，对深部厚粘土层冻结凿井时冻结壁的位移和底鼓在时间上和空间上进行了全域性的研究，从而找出了冻结管断裂的主要原因。     

冻结孔封孔缓凝水泥浆液封水性能测试方法

首先采用小试件测定了浆液结石体的渗透系数、结石体与冻结管胶结面处单位时间内单位周长的渗流量(水力梯度i=1时)和结石体与冻结孔胶结面处单位时间内单位周长的渗流量(水力梯度i=1时),然后基于上述小试件渗透性能指标进行理论分析,得出了封孔结石体的封水性能理论计算公式;最后通过物理模拟试验,对上述理论计算公式进行了验证,结果表明：进行小试件渗透性能指标测试后,通过理论计算判定封孔结石体的封水性能的方法是可行的。     

建筑信息模型在冻结凿井施工的关键应用

建筑信息模型(BIM)正逐步取代CAD成为工程领域的核心技术,其在建筑行业取得的良好效果,使矿建凿井等传统领域BIM的应用愈发迫切。通过调研近年来国内外BIM研究趋势、规范标准及技术工具,评价了中国现阶段的BIM应用特点和水平;根据冻结法凿井工程特点,制定了特色的项目级BIM应用流程,阐述了冻结工程应用的内容与障碍。依托真实工况,建立了冻结工程特色族库,完成了立井冻结工程3D模型。并进一步地在参数化建模布置,钻孔轨迹纠偏、进度控制管理三方面进行了探索与实践,效果良好,提高了工程效率,为相关工程推广应用BIM提供了参考。     

煤矿冻结法施工控制可视化软件

我国目前在煤矿冻结法设计和施工方面的软件研制工作明显相对滞后于实际工程建设的发展需要，在经过长期从事有关煤矿冻结法的研究、设计和施工的实践之后，结合采用现代微机可视化新技术进行了这一专业的开发尝试，针对冻结法施工的特点，软件在数据处理、输入方法、施工控制等方面具有独特的功能，同时旨在促进我国在这一领域的研究和发展。     

特厚表土层立井冻结方案多目标灰色局势决策

针对特厚表土层立井冻结方案的选择尚无理论依据的现状,提出了一种将多目标灰色局势决策理论与有限元数值模拟相结合选优深冻结井冻结方案的方法。工程实例表明,该种方法具有应用简便,决策效果好等优点,为今后科学、合理地选定特厚表土层冻结方案设计提供了一种理论方法。     

隧道竖井出渣孔孔径的确定及其稳定性分析

公路隧道竖井普遍采用反井法开挖,出渣孔孔径的确定及其稳定性对整个竖井工程至关重要。云南省墨江至临沧高速公路泰和隧道竖井为大直径深竖井反井开挖工程,围岩情况复杂,其出渣孔是否可以采用无支护的形式以及孔径的大小是决策的一个难题。采用理论分析以及有限元数值模拟等方法对竖井无支护出渣孔的孔径的选择及其稳定性进行了分析,确定了出渣孔合理经济的孔径。研究结果为施工中能够采用无支护的出渣孔及其孔径确定提供了依据。现场观察表明,出渣孔变形较小,能够正常使用。研究结果对设计和施工具有较好的指导作用。     

冻结管腐蚀对井壁附加力影响的数值分析

以实际矿井为研究背景,采用大型商业软件FLAC3D模拟了冻结管腐蚀对井壁附加力的影响,模拟结果显示,冻结管腐蚀所引起的附加力在底部含水层下部达到最大,在一定时间段内,该值随时间呈近似线性增加的关系.通过该值与底部含水层疏排水引起的竖直附加力的对比分析,冻结管腐蚀给井壁所带来的附加力不能忽视,底部含水层长期疏排水和冻结管腐蚀对井壁破裂均产生影响.     

深孔预裂爆破技术在顾桥煤矿井筒揭煤中的应用

针对顾桥煤矿进风井井筒揭8煤层时瓦斯抽采困难,易引发煤与瓦斯突出等问题,提出了采用深孔预裂爆破技术增加煤层透气性,缩短瓦斯抽采时间,提高抽采效果,预防煤与瓦斯突出,并在井筒揭煤中进行了现场应用,对应用效果进行了详细分析。实践证明,深孔预裂爆破技术应用在井筒揭煤中行之有效。     

井筒冻土爆破振动测试波形回归与频谱分析

为保证冻结井筒爆破施工安全、提高施工速度,采用Topbox振动信号自记仪进行冻结段爆破振动测试,测点布置在冻结沟槽内偏斜较大的冻结管的位置.爆破振动测试表明,立井冻结段爆破产生的振动信号成分非常复杂.通过对爆破振动信号的回归分析和傅立叶幅值谱分析,得出振动主频较一般的地面爆破高,而且有多个主频,第一主频在150 Hz左右;立井爆破振动的径向振动速度较垂向振动速度大;回归出径向振动速度、垂向振动速度与等效装药量、等效水平距离和高差之间的关系.立井冻结段爆破施工建议采用半秒延期或秒延期雷管,以防止振动波的叠加.     

深孔分段爆破成井技术在南方某硬岩型铀矿山充填井掘进中的应用

南方某硬岩型铀矿山棉花坑矿井200 m中段43线的充填井,由于靠近构造带,其围岩较破碎,再加上含水量大,因而贯通地表的安全条件差,普通天井掘进法难以应用.为此,采用深孔分段爆破成井技术掘进该充填井.本文介绍了采用深孔分段爆破成井技术掘进该充填井的方案设计和施工技术.     

煤矿井底车场与井筒连接处破坏的原因分析及对策

在煤矿中,有不少井底车场与井筒连接处(马头门)发生了破坏,严重影响了煤矿生产的安全。查阅了20个煤矿马头门破坏实例,从埋藏深度、井筒类别、破坏时间、破坏形态、地质特征等方面对其规律性进行了总结分析,从地质条件、设计和施工三个方面对其破坏原因进行了探讨,对所使用修复加固方法进行了归纳。最后从设计和施工两个方面提出了预防对策。研究认为,马头门的破坏与矿井的埋深关系不大,最主要的还是地质条件问题;水是马头门的大患,必须加强水的综合治理。只要思想上重视,在设计和施工上加强预测、预防,马头门的破坏是可以避免的。     

基于Markov理论的立井冻结压力预测分析

为研究西部矿井井壁压力沿纵向和环向的分布规律,确定井壁设计的关键荷载参数,根据现场监测数据,构建基于Markov理论的立井井壁受压预测模型。该模型以有限的监测点数据预测未设置测点区域的井壁压力值,并给出预测值的可能概率。通过建模预测分析并对比实测数据表明:测点等间距分布时可采用Markov模型进行井壁压力预测;沿环向井壁压力可用正弦函数形式描述。