立井超深冻结孔置换水泥浆封孔防水技术研究

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1、西安科技大学硕士学位论文立井超深冻结孔置换水泥浆封孔防水技术研究专业名称：桥梁与隧道工程作者姓名：周道海指导教师：陈新年学位论文独创性说明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：日期：学位论文知识产权声明书本人完全了解学校有关保

2、护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日论文题目：立井超深冻结孔置换水泥浆封孔防水技术研究专业：桥梁与隧道工程硕士生：周道海（签名）指导教师：陈新年（签名

3、）摘要目前，冻结法凿井技术已成为东、西部地区煤矿立井井筒穿越冲积层、软弱富水岩层等特殊地质条件的主要施工方法，且井筒直径和深度越来越大。但井筒解冻后造成的井筒渗漏水问题依然威胁矿井的安全生产，如何防止井筒渗漏水是冻结法凿井急需研究解决的关键问题之一。造成井筒渗漏水的原因是多方面的，大量的研究表明，解冻后冻结孔与冻结管之间形成的竖向环形导水通道是造成井筒渗漏水的主要原因之一。采用缓凝水泥浆置换冻结孔内粘土浆，利用其硬化特性封堵冻结管与围岩间的环形空间，可主动有效的防止井筒渗漏水。本文通过大量的室内试验，并结合理论分析，对缓凝水泥浆液的特性和封孔防

4、水效果等技术关键开展了较为全面的研究。首先，在总结井筒渗漏水的原因和防治措施的基础上，分析了超深冻结孔置换水泥浆封孔防水作用机理，并根据其工艺和防水技术要求，对冻结管沉降受力状态、水泥浆的流变特性及封孔防水影响因素进行了较系统的分析。其次，通过大量的室内试验，对水泥浆液凝结时间、稳定性及流动性进行试验研究，确定了满足要求的超深冻结孔置换用水泥浆各组成材料的配合比和掺量。特别是采用西安科技大学研制的JS-1型高效缓凝剂，浆液的初凝时间能够达到40h以上，完全满足超深冻结孔置换用缓凝水泥浆液的技术要求。最后，采用室内模拟试验方法，测定了冻融作用下结

5、石体单轴抗压强度及结石体与周围介质胶结面处的抗剪强度，得出了冻融作用下其力学特性明显降低的变化规律，也验证了掺加膨胀剂能够显著提高结石体与周围介质抗剪强度，提高封孔防水效果的结论。通过工程实例对该技术的应用做了进一步的说明。关键词：超深冻结法；井筒渗漏水；水泥浆稳定性；凝结时间；剪切强度；封孔防水研究类型：应用研究Subject:ResearchonRetardingCementReplacementTechnologyofWaterproofinVerticalShaftUltra-deepFreezingHoleSpecialty:Brid

6、geandTunnelEngineeringName:ZhouDaohai(Signature)Instructor:ChenXinnian(Signature)ABSTRACTInrecentyears,withtheconstructionofwesternrockminingwhichiswellwatered,ultra-groundfreezingmethodforshaftsinkingisgraduallywidelyused.Inordertopreventfreezingholesbecomeverticalguidewate

7、rchannel,threatUndergroundtunnelcaverneventhesafetyofthemine,Freezingholetosealholeisthekeyprobleminurgentneedofresearchtosolve.Inviewoftheproblem,forthefreezingholeretardingcementgroutholesealingconstructionfacedbyretardingcementretardingtime,watersealingperformanceofslurry

8、concretionbodyandaseriesofkeytechnicalproblems.Combinedwiththeoreticalanaly