基于相互作用原理的深厚富含水基岩冻结立井井壁设计.pdf

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1、煤+炭+工+程++++++++++++++++++++++++++第2%卷第*期IJNO4FQPF44PFQcA9#2%&FA#*!"#!!"#!!$%%&’()"!$"*"!!基于相互作用原理的深厚富含水基岩冻结立井井壁设计罗晓青"中国煤炭科工集团+北京华宇工程有限公司&北京+!""!)"#++摘+要!以基于围岩&井壁&水相互作用原理的包神公式为依据!在综合分析井筒穿过岩层的物理力学性质&涌水量和水压等因素后!确定合理的冻结深度和井壁结构形式"对井壁厚度&竖向分段及井壁支护材料进行合理设计!并与拉卖公式计算结果进行对比!为西部深厚富含水基岩类似地层的冻结立井井壁设计提供参考"++关

2、键词!立井井筒#井壁设计#孔隙型基岩含水层#相互作用++中图分类号!L/)3)++文献标识码!N++文章编号!!3$!,"%-%#)"!$$"*5""0%5"2$%3#0*"..,%%L#*0342.+’#*#*0#*!%%(-2+%,,,#143/,,"/*!#*0,"1[723%!"*#*+%,21+#"*(,#*1#(’%O]Jh87A,‘8S;"1(8R8S;G:7U:4S;8S((<8S;IA6?7SUO868W([&IB8S7IA79L(’BSA9A;U7S[4S;8S((<8S;Q

3、B(17A@B(SiA<6:97&ZB8’B8@V7@([ASWB(8SW(<7’W8AS?<8S’8?9(V(WZ((S@:<(9U7S79U_([WB(?BU@8’797S[6(’B7S8’79?

4、8;S([WB(WB8’bS(@@AX@B7XW98S8S;&>(8[(<(X(<(S’(@XA(

5、(2,3)++西部地区的煤田大多埋藏在深厚的含水软岩下&该类式&从理论上解决了富含水基岩段井壁厚度的设计问($)(*)岩层以孔隙型含水为主&具有岩性软弱*含水层埋藏深*题&且经过模型试验和数值计算等方式进行验证&形厚度大*水压高*涌水量大*可注性差等特点&常采用冻成了完整的体系’本文采用包神公式对九龙川矿井井筒井结法做为该地区井筒施工的有效途径’在设计井壁厚度时&壁进行设计&与拉卖公式计算结果进行对比&并提出与之(!&))相适应的井壁结构形式’按照现行规范计算的井壁往往厚度很大&部分在建矿井(0)的井壁总厚度已经超过)#)6&混凝土标号高达I*"’井9:包神公式基本原理壁过厚会造成井筒

6、掘砌比不合理*施工费用增加等问题&且浇筑高强度大体积混凝土时常出现温度应力引起环向裂!#!+相互作用力学模型纹*振捣充填不密实*浇筑质量差等现象$冻结孔布置圈包神公式是根据围岩和井壁的相互作用力学模型&借径的增大又会引起冻结费用增加*工期延长等’井壁设计助弹性理论的叠加原理&以井壁外缘为界将模型7等效为过厚的根本原因是计算时采用的拉卖公式&其力学模型没VH’"如图!所示#&再根据平面应变问题列公式推导而得’有考虑围岩与井壁之间的相互作用关系’现有的井壁结构!#)+包神公式形式下&围岩*外壁和内壁为相互独立部分&难以整体承(0)根据文献&+包神,公式如下!受荷载&壁后和壁间往往形成导水通

7、道&加之冻结管封管æ<ö不密实的因素&导致井壁破坏*淹井事故屡见不鲜’由此($)"!,#ç<9÷带来严重威胁施工安全*影响施工速度*延误工期*浪费@mA7,!+"!#çç($)(!H<"!,)!#),)"BHBE#÷÷è<9CDø人力物力*增加建设投资等一系列负面影响’槡9基于围岩与井壁相互作用原理得到的+包神,公式中&@为井壁计算厚度&66$A7为井壁内半径&66$++收稿日期!)"!$,"2,!*++作者简介!罗晓青"!%*3%#&男&陕西