童亭煤矿主副井破裂调查及其成因分析

在详细调查的基础上,通过对井壁破裂面特征的研究,显示出井壁的破坏荷载是水平作用力、并指出这二个井壁破裂的主要原因是在该煤矿开采后,由于矿井排出新生界底部含水层的水,在表土层底部及基岩风化带内产生较高的动水压力及渗透变形,使井筒遭受不均匀地压所致。     

祁南矿井冻结井新型井壁结构破坏分析

祁南矿井冻结段井筒采用了我国自行研制的滑动、可缩性新型井壁结构。通过对该矿三个井筒外层井壁施工过程中出现破坏原因的分析 ,指出了在设计和施工中存在的不足 ,提出了需进一步研究的问题     

冻结立井井壁防破裂措施的研究

通过对立井井壁破裂原因的分析及危险点处应力状态的研究,以消除导致井壁破裂的因素为目标提出了对尚未破土动工井筒防止井壁破裂的措施,以预防井壁破裂为宗旨提出了对现存未破裂井壁的防范方法,以恢复井筒的使用性能为目的,提出了治理破裂井壁的手段。     

软岩段立井井壁破裂特征及修复结构优化

为解决深立井软岩段井壁的破裂问题,对深立井软岩段井壁的破裂原因、修复支护方法进行了详细的研究,总结出了深立井井壁自身具有的特征,借助岩土工程专业分析软件FLAC~(3D),对不同的井壁修复结构形式进行了模拟分析,并对井筒修复中井壁的结构形式进行了优化,得出高阻让压的井壁结构形式,均化井壁受力,实现了提高井壁整体承载能力的最佳效果.     

深立井基岩段井壁地压应力研究

揭示深立井及超深立井基岩段井壁地压应力的理论分析方法,为基岩段立井井壁的优化设计奠定基础。首先将立井基岩段井筒及围岩均按照轴对称受力状况建立力学模型,依据井筒开挖前后围岩受力状态的分析,通过围岩内表面与井筒外壁环向或径向应变相等原理,然后依据轴对称原理、弹性理论、静不定问题的求解方法等理论,求解出基岩段井壁地压应力的分布规律。所举算例得到的结果较为充分地反应了井壁中地压应力在井壁结构设计中的作用。其结果对深立井井壁结构的优化设计具有极为重要的指导作用。     

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.     

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。     

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.     

立井井壁热应力分析

本文分析了温差引起的热应力及其对井筒受力的影响,得出的结论可用于煤矿井壁稳定性分析,为矿井的安全生产提供保障,从而避免重大的经济损失。     

金川矿区龙首矿西二副井1 240~1 120 m段井筒破坏机理分析

由于受到断层、不稳地围岩、地下水和地应力等影响,金川矿区龙首矿西二采区副井井筒在1 240～1 120 m段发生变形和破裂,严重影响矿山正常安全生产。为研究副井1 240～1 120 m段井筒破坏机理,从工程地质条件、地应力环境以及工程的设计施工等因素对于副井井筒的破裂机理进行分析,认为软弱岩层、断层及膨胀性黏土矿物围岩等工程地质条件是造成副井变形破裂的主要原因;随着井筒深度的增加,井筒附近的地应力不断集中,亦是造成井筒不稳定的重要因素;支护刚度不够、锚杆长度不足等因素也是造成副井变形破裂的重要因素。在综合考虑上述影响因素的基础上,通过建立井筒的三维数值模型,分析了井筒变形破坏过程。     

C60～C70高强高性能混凝土在丁集矿井冻结井壁工程中的应用

针对淮南矿业集团公司丁集矿井表土层深厚、井筒直径大、井壁受力复杂的特点,在冻结段井壁结构设计中首次采用了C60～C70高强高性能混凝土。通过对混凝土原材料选择,进行配合比试验,确定出合理的配制参数,并通过建立集中搅拌站,进行加工质量控制,使得C60～C70高强高性能混凝土在丁集矿井3个井筒冻结段井壁工程中得到成功应用。     

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。     

我国深立井冻结法凿井安全现状与思考

在收集大量相关文献基础上,深入分析了我国中东部和西部地区水文与工程地质特点和采用人工冻结凿井法施工深立井的安全现状及存在问题,认为对于中、东部地区,深冻结井冻结管断裂、井筒破坏、冻结壁冻融后井筒出水、井筒连接硐室失稳破坏等是威胁冻结井筒安全的主要危险源;西部地区则是对其特殊地层认识不足,在冻结壁形成规律、井壁结构设计理论、施工工艺等诸多方面缺乏深入研究和工程实践,导致井壁破裂、淹井等事故时有发生。最后,针对引起安全事故的原因,提出急待解决的关键技术及技术途径。     

沥青夹层复合井壁的受力分析和计算方法

针对表土段井筒作用有竖向负摩擦力的情况,本文介绍了沥青夹层复合井壁结构,分析了它的受力情况,给出了该井壁型式各部分主要尺寸的计算方法.     

表土沉降对井壁强度的影响

通过对表土沉降原因的分析，找出了由于沉降而产生的井壁破裂的危险位置，并利用静力学理论及温度应力场理论推出了危险位置处的应力计算解析式，建立了考核井壁破裂的强度准则，最后通过对鲍店煤矿四井筒井壁破裂原因的具体分析，证明了该理论的正确性及适用性，对工程现场及井壁计具有较大的指导意义。     

冻结立井表土段井壁破坏规律研究

通过对表土段立井井壁破坏原因的分析,以及对危险点的应力状态的研究,揭示了立井井壁破坏的规律性,并以此为依据提出了防范井壁破裂的具体措施,这些措施及文中提及的应力计算解析式和考核井壁破坏的强度理论对施工现场及工程设计均具有较大的指导意义.     

地面注浆控制井壁破裂变形的理论与工程分析

阐述了预防与治理立井井壁破裂的地面注浆加固方法的机理,指出地面注浆可以对地层性状有明显改善,并因此对井壁附加力有减弱作用.根据在某矿井的工程治理实践,分析了井壁应变、地表变形以及注浆帷幕测试结果表明,注浆使得井壁的安全性得到明显提高.同时指出,在实践中也要根据测试结果不断调整注浆参数,以达到良好的效果.     

松散富水煤矿斜井围岩稳定性分析及工程应用研究

针对山西古交矿区穿越松散富水围岩斜井工程,基于工程地质勘探情况,对主要含水层分阶段进行数值模拟分析,结果显示进入砂卵石层后工作面出现负孔隙水压力,至中砂岩层工作面出现较大张拉-剪切破坏,且破坏范围随掘进深度不断扩大.据此确定表土层采用壁后注浆和地面预注浆综合防治涌水,井壁结构为钢筋混凝土砌碹,而表土和基岩交界段则采用工作面预注浆超前加固,钢筋网喷棚架初次支护和混凝土二次衬砌的支护方式.为评价支护效果,采用钻芯取样对浆液固结体作抗压强度测试和声波检测评价注浆效果,对井筒典型断面收敛变形、支护结构受力及地表建筑物沉降进行实时监测,结果表明:断面两帮和顶底最大收敛量约75mm和55mm,钢筋应力远小于屈服强度,地面沉降量控制在15mm,井壁结构受力合理且有较高的安全储备,保证了斜井的围岩稳定.     

姚家山矿千米立井围岩稳定及井壁支护厚度的理论预测研究

以姚家山矿煤层赋存条件为工程背景,采用立井地压的理论预测方法,探讨了千米立井井筒的围岩稳定问题,指出了立井支护的困难段,并预测了立井井壁的支护厚度等参数。得出结论:理论预测50m表土段,井筒围岩最大位移约26mm;在628~632m的泥岩段,其井筒位移约为56.5mm;1 095~1 102m最危险段井筒位移为2 414mm;在立井表土段,预测的井壁支护厚度为135mm;在千米立井地压最大、围岩强度相对较低的煤层段,井壁厚度预测为780mm。结合立井井壁支护的最新研究成果,提出表土段和基岩段采用不同井壁厚度的圆形井壁支护形式。为规划建设中的姚家山矿千米立井开凿与支护提供了基础决策依据。     

开切双卸压槽井壁与表土共同作用的力学特性

利用ANSYS分析软件对开切双卸压槽井壁与表土共同作用的受力机理进行了分析。通过计算可知,开切单卸压槽后内层井壁竖向应力衰减率为38.6%左右,开切双卸压槽后内层井壁竖向应力衰减率为59.5%左右。由此可见,开切双卸压槽极大地改善了内层井壁的受力状况。内层井壁开切双卸压槽后,当地表再次下沉且下沉量小于卸压槽的允许压缩量时,井筒内、外壁和地层变形协调,内层井壁上的竖向应力以及外壁上的竖向摩擦力均没有急剧变化。