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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

液压分裂机在破除井壁混凝土中的应用

板集煤矿主井井筒修复期间，需对井筒进行套壁加固，当套壁施工至壁座下口时，根据设计要求需时原井壁进行破除作业。由于壁座段原井壁为C40钢筋混凝土，井壁强度高，吊盘作业空间小，作业操作不方便等诸多因素的影响，给主井井筒壁座段破除作业增加了难度。很大程度上制约了壁座破除进度。为了保证主井修复工程施工进度，经过调查研究，决定使用液压分裂机配合风镐、风锤进行破除混凝土工作。     

大断面千米立井巨厚含水层冻结技术及快速掘砌技术在核桃峪煤矿的成功应用

本文针对核桃峪煤矿副立井普通法掘砌至472m时,因井筒涌水量突然变化(涌水量达145m3/h),被迫改为冻结法施工的案例,来探索研究:(1)弱胶结松软地层冻结壁强度、冻结温度发展规律、冻结特性及其与井壁的相互作用机理;(2)千米深井冻结壁形成及发展规律与无水文孔时冻结壁交圈的判别条件; 3.冻结施工对普通法施工段井壁的影响及普通法施工段井壁的保护技术;(4)大断面千米立井综合机械化快速掘砌技术研究与应用。通过上述研究,取得了以下几个方面的成果:(1)合理的确定了冻结设计参数、冻结壁厚度、冻结孔布置方式;(2)确保了千米深井冻结管不断裂,外层井壁不压坏,不冻坏、永久井壁不漏水;(3)通过采用热水循环控制冻土边界对普通法施工段已成井壁进行了保护;(4)确保了井筒安全、高效建设,副立井最大毛断面141.03 m2,掘砌期间连续四个月进尺超过100m,最高月进尺达到105.3m,为大断面千米立井掘砌创造了辉煌的业绩。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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     

深厚黏土地层冻结壁温度场实测研究

本文对淮南某煤矿回风井冻结井筒冻结过程进行了冻结温度场现场实测,获得了冻结过程冻结温度随时间的发展变化规律,可为深井冻结壁的设计与施工提供科学指导。     

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。     

张集矿北区地层冻结温度场的实测与分析

为了解人工冻结过程中冻结壁温度场的发展规律,现场实测了淮南矿业集团公司张集矿北区地层风井的温度变化,详细分析了不同地层冻结壁温度场的发展特性,和冻结壁内部外圈冻结管以外、内圈冻结管以内和两圈冻结管之间冻土区的发展规律,得出冻结壁发展速度等关键技术参数。对冻结凿井的设计和施工有着重要的指导意义。     

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。     

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。     

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。