厚松散层立井井筒非采动影响有效治理方案.pdf

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1、总第180期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2014．08．013厚松散层立井井筒非采动影响有效治理方案吴志敏．赵杰(1．安徽煤矿安全监察局淮北监察分局，安徽淮北235000；2．淮北矿业集团公司祁南煤矿，安徽宿州234115)摘要：近年来，许多煤矿科研院校人员持续对徐淮矿区位于新生界底部含水层中的井筒段破裂的原因，从不同的角度进行了多方面的探讨。笔者选择了井筒破裂最为典型的矿区——淮北矿业集团祁南煤矿，除采取常规土工试验，还采取专门的深部高压入渗试验对厚松散层底含土体矿物成分、物理力学性质包括位移、孔隙水压力及井壁应力应变等多项指标

2、进行了观测分析，然后在对矿井工业场地内深厚含水层的集中水平自动观测基础上，就治理工程方案选择中关于卸压槽、破壁化学注浆、破壁振冲深孔注浆、破壁水泥注浆进行优组合论证，给出了合理的推荐治理方案，使其长期保持井壁稳定，取得了较好的工程实践效果。关键词：厚松散层；井壁；破坏机理；非采动影响；深孔注浆中图分类号：TD325文献标识码：B文章编号：1005-2798(2014)08—0028-03显的竖向压缩。而且井壁压缩、破坏均出现在井筒建1问题的提出成以后．这说明井筒在建成后受到了一个附加的竖徐淮矿区是华东重要的煤炭能源基地。分布有：向力作用，这与地应力、井筒自重等

3、一般初始荷载无淮南、淮北、大屯、徐州和枣庄等大型矿区，建有300明显关系：另一方面，即使不同结构、强度和施工质多个井筒，年产煤量上亿吨。该区内煤田第四系覆量的井壁都发生了破坏，从而也说明这些并不是引盖层深厚，许多矿区土层埋深大于200ITI，土层结构起井壁破坏的根本原因。大致相似。2)矿井井筒运营与建成时间在井壁竖向压近20年来，徐淮地区50多个煤矿立井井壁间缩呈逐渐增大的过程中没有明显的权重关系，只是断不断出现变形破裂现象。除少数井壁破损原因属在同一矿区内井壁破坏的时间较集中，而与其有明于特殊外，因厚松散层底部含水层疏排水导致土层显的相关性的是矿区冲积层底含

4、疏水时间或因此有固结沉降，在底含及相邻层井段上形成轴向高压应关的地层沉降数值：底含附近井壁所受的竖向附加力，最终导致井壁破裂，其比例达90％以上，其中，力较大．也表现在井壁的压缩破坏先大都发生在疏新生界底部含水层的水文地质条件变化是井筒受力水压缩的冲积层底含附近。状况改变的重要权重因素。目前井筒治理的相关理2．2井壁破坏机理分析论研究尚未能满足工程实践的需要，一些井筒破坏根据已经研究和开展的土工实验和深部高压入治理方法过于保守和落后，治理后甚至又出现了二渗试验专门实验，结合上述综合分析，在井壁外表面次破坏．严重影响生产。况且鉴于深厚含水松散层与地层之间存在一个

5、负摩擦力，在这种负摩擦力的具有特殊的工程、力学特性，并且与井筒破坏、特殊影响下，井壁内要产生一种竖向附加力，从而最终导采矿工程是密切相关的，因此十分有必要深入研究致井筒压缩、沉降，甚至破坏．这才是上述井筒破坏深厚含水松散层的工程、力学特性、变形规律以及所的根本原因。此外，井壁还要承受地应力、井壁自重引起的井筒治理工程问题。研究成果可直接指导祁和井温、冻结壁融沉等引起的外力，一般不作重点研南煤矿井筒治理工程，在整个徐淮矿区都具有一定究，仅作为初始力加以考虑，在相关计算时可引用过的工程实践推广价值。去的实测结果。2．3已经开展的研究工作2井壁破坏特征与机理分析2．

6、3．1深部土的高压入渗试验2．1井壁破坏特征深部土的高压人渗试验证实了强度弱面的存1)井壁由浅部到深部大范围内都呈现出明在．进一步试验明确了强度弱面在深部厚层粘土与收稿日期：2014-05-06作者简介：吴志敏(1970一)男，河南南阳人，硕士，工程师，从事监察管理工作。28吴志敏等：厚松散层立井井筒非采动影响有效治理方案第23卷第8期承压含水砂层的交界处。研究表明，深部粘土强度验认为可达到长期治理。指标的最大值(上限)随埋深增大而显著增大，最小表1祁南煤矿井筒破坏情况值(下限)增大则不明显。因此应分别考虑深部粘土序号项目具体分析强度的上限和下限．进而提出“上

7、、下限强度取值北风井位于矿西北约3．5km，地面自然标高为+22．5m左右．井15标高+24m．井口高法”，即：当深部粘土厚度大于可固结厚度时，其核出地面地坪标高1．5nl，井筒为净直径1井筒情况5．5m．0～343m冻结段井壁采用双层钢筋心部分应取上限强度，参数可按相关经验公式计算；混凝土结构，内壁厚650mm；外壁厚500mm．基岩段井壁采用素混凝土结构。井与承压含水砂层邻近或接触部分粘土应取下限强筒总垂深396m根据2013年9月实地调查结果，井壁破坏在从度，可按有效应力相同、有类似物理性质的原则，参下至上27～29的梯子之间，深度为一112m，出水点两

8、个．上下斜交，间距为0．2m。位于第照