孟村煤矿主井冻结壁设计.pdf

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1、2011年第2期中州煤炭总第182期孟村煤矿主井冻结壁设计于吉辉，李建龙(1．河南煤业化工集团永煤公司顺和煤矿，河南永城476600；2．河南神火集团葛店煤矿，河南永城476600)摘要：深厚基岩全深冻结法井筒施工在我国使用较少，供参考的文献和工程实例不多。对目前冻结壁计算公式进行了分析，并根据孟村煤矿围岩性质和水文地质条件对相关参数进行了分析论证，选用合适的冻结壁计算公式，对孟村煤矿主井深厚基岩冻结中冻结壁进行了设计计算。关键词：主井；全深冻结法；冻结壁；外水压力；深厚基岩中图分类号：TD265．3文献标识码：B文章编号：1003—0506

2、(201l】02—0031—02随着煤炭需求量的增加，全国的煤炭生产重心6．5m，掘进直径8．4m，双层钢筋混凝土井壁，外壁逐步向西北部地区转移。在西部地区立井施工中普设计厚350mm，内壁设计厚600mm。遍存在浅表土层、厚基岩的情况，且基岩段富水性2水文地质条件好。含水层以孔隙一微裂隙水为主，注浆堵水效果差，满足不了井筒施工的要求。钻井法、沉井法等井根据主井井筒检查孔地质资料可知，含水层以简施工方法在经济性、使用性方面也不合理，而冻结基岩层状承压裂隙水为主，第四系孔隙水次之。第法井筒施工由于其独有的优势在该地区逐步得到了四系和第三系底层厚

3、度较小(6～7m)，因此只介绍应用和推广。如何确定基岩冻结施工中冻结壁厚基岩含水层。度，成了井筒冻结设计中首要解决的问题。(1)白垩系层状承压裂隙水。①环河一华池隔冻结法凿井以前主要在东部厚表土层地区使水岩组。由于该组岩层横向变化大，仅能形成零星用，有关基岩冻结方面的研究文献和实际工程经验小面积含水地段。②洛河组中粗粒碎屑岩含水岩比较少，如果沿用厚表土层地区的冻结施工经验进组。该岩组厚200～300m，由东南向西北变厚。岩行冻结壁厚度的确定，由于基岩与土层之间力学性性以紫红一暗紫红色中、粗粒砂岩为主，单位涌水量质和水文地质条件的差异，必然会因

4、冻结壁设计厚为0．4050L／(s·m)，且具较强的承压性。度过大从而造成经济方面的浪费。现借鉴该地区井(2)侏罗系层状承压裂隙水。①安定、直罗组筒普通法和冻结法2种施工法的实际经验，参照相非煤系含水岩组。岩性为砂砾岩、中粗粒砂岩与粉关文献资料，根据孟村煤矿井检孔提供的水文地质细粒砂岩及泥岩、砂质泥岩。前者为较弱含水层，后资料对孟村煤矿主井冻结壁设计进行了探索。冻结者为相对隔水层。安定组中部及底部、直罗组底部壁是凿井时临时支护结构物，是冻结工程的核心，其为较弱含水层，单位涌水量为0．026L／(s·m)。②厚度及强度的大小，直接影响到井筒掘砌

5、的成败与延安组含煤地层承压含水岩组。该组地层存在2个经济效益，同时也是其他冻结参数选择的基础，结合含水层段，即4煤层及其上部的中粗粒砂岩、砂砾相关施工经验及该工程特点，采用解析法和工程类岩含水层段，据以往抽水试验成果，单位涌水量为比法综合确定。0．57700～0．00265mL／(S·m)，含水性极弱。由水文地质资料和周边矿井建设中实际揭露的l工程概况水文地质情况得知，该地区水文地质特点：含水层数孟村煤矿位于陕西省长武县境内，隶属于陕西量较多，分布不集中，富水性好。主要为孔隙一微裂省彬长矿业集团，设计生产能力800万t／a，采用立隙含水层，利

6、用注浆堵水效果差，难度大，成本高。井单水平开拓，中央并列式通风。主井设计净直径综合考虑含水层性质及周围邻近矿井的施工经验，井筒开凿采用全深冻结法封水为最佳。收稿日期：2010—11—123冻结壁设计参数作者简介：于吉辉(1983一)，男，河南杞县人，助理工程师，2008年毕业于河南理工大学，现从事矿井建设工作。①设计主井井筒O6．5rn，掘进8．4m；②积极．31．2011年第2期中州煤炭总第182期冻结期盐水温度取为一28～一32℃；③设计控制层壁对于水来说是严格密封的，在工程要求上是不允冻结壁平均温度一8℃。许出现渗水、漏水现象的。因此，

7、JB。、均取l。(2)确定。冻结壁是冰和岩体的混合体，地4冻结控制层的选择下水只有通过孔隙和裂隙导水通道作用于冻结壁上主井区域的煤层厚24m，其饱和抗压强度和内面，从而造成地下水对冻结壁的作用面积减少。因摩擦角相对较小，同时靠近井筒底部，是井筒施工中此JB存在，也是必须考虑的因素，其值就是岩体的的最薄弱地层。因此，该设计将煤层作为冻结壁设空隙一裂隙度。根据西安科技大学杨更社教授在该计的控制层。地区所取的岩石试样测得的数据，煤岩的孔隙度为2．4％，砂岩的空隙度为13．33％。该地区岩层裂5冻结壁围压的确定隙较不发育，裂隙率取10％。故水压折减系

8、数：=根据岩土力学理论及以往国内外冻结设计经23．33％。验，冻结壁围压主要由水压和岩层水平应力2部分冻结壁围岩压力P=。其中，h为水压，MPa组成，其值按重液水平