巨厚冲积层立井井筒支护设计-论文.pdf

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1、第46卷第8期煤炭工程Vo1．46，No．82014年第8期COALENGINEERINGNo．8，2014doi：10．1l799／ce20l408O12巨厚冲积层立井井筒支护设计张国安(开滦(集团)有限责任公司，河北唐山063018)摘要：为了解决巨厚冲积层条件下井筒支护强度问题，文章分析了厚冲击层井筒受力影响因素，研究了井壁在冲积层内的受力状态，对厚冲积层井筒支护强度进行了计算，结果表明，传统的混凝土及加筋混凝土材料已不能满足强度需求，应采用复合井壁进行井筒支护，复合井壁的计算可以采用材料弹性模量等效的方法计算。关键词：厚冲积层；立

2、井；复合井壁；支护设计中图分类号：TD262文献标识码：A文章编号：1671—0959(2014)08-0035-03DesignonMineShaftSupportinUltraThickAlluviumSectionofMineShaftZHANGGUO—an(KailuanGroupCorporationLimited，Tangshan063018，China)Abstract：Inordertosolveasupportstrengthproblemofamineshaftunderaconditionofanultrathick

3、alluvium，thepaperanalyzedthestressinfluencefactorofthemineshaftwiththethickalluviumandstudiedthestressstatusofthealluviuminthemineshaftliner．Acalculationwasconductedonthesupportstrengthofthemineshaftwiththethickalluvium．Theresultsshowedthattheconventionalconcreteandtherei

4、nforcedconcretematerialcouldnotmeetthestrengthrequirements，acomplexlinershouldbeappliedtothesupportofthemineshaftandthecalculationofthecomplexshaftlinercouldbeconductedwithamaterialelasticmodulusequivalentmethod．Keywords：thickalluvium；mineshaft；complexshaftliner；supportde

5、sign开滦集团具有130多年的煤矿建设生产历史，特别是在采用冻结法穿过松散表土层施工技术方面积累了一定经验。开滦集团拟对河北省大城煤田进行开发，该矿区冲积层厚度超过958m，为立井井筒支护设计与施工提出了一个新的课题。对于巨厚冲积层的立井井筒施工，主要需解决二个难题，一是冻结能力，二是支护形式。近年来冻结装备有了图1井筒受力示意图长足进步，冻结深度也在不断加大，对于一次冻结深度能力不足问题，可以采取分段冻结、分段施工的方法解决，一个“单元体”进行简化分析，如图2所示。故本文只对井壁支护形式设计进行讨论。当单元体上截面A受到外力P挤压(或

6、拉伸)时，在该1厚?中积层井筒受力影响因素分析截面上产生的应力为=P，而与该截面成任意角的斜1．1井筒在松软地层中的应力分析截截面面AA上上的的应应力力：：==—P==一PAcosO=OO''CCOOSS0。假定井筒受冲积层充分包围的条件下，井筒处于均匀若把分解为垂直于斜截面的分量和沿斜截面的分量，受压状态，此时井壁受到径向压力P和切向力的作用，则：其受力示意图如图1所示。1：c。s：O-COS2为了分析井壁内部应力应变状况，可以从井壁中取出=2(1+c。s20)(1)收稿日期：2014—03—28作者简介：张国安(1959一)，男，河北

7、唐山人，硕士、高级工程师，现任开滦(集团)有限责任公司副总工程师，从事煤矿生产技术与管理工作，E—mail：zhangga@kailuan．com．cn。引用格式：张国安．巨厚冲积层立井井筒支护设计[J]．煤炭工程，2014，46(8)：35—37．35煤炭工程2014年第8期P利，甚至造成井壁开裂。Ⅳ＼、、P2厚冲积层井筒支护设计、．。2．1传统井壁厚度及强度试算／O2．1．1传统井壁厚度计算以式(3)和式(4)为基础可以推导出传统井壁厚度与应pPP力的关系，这就是经典的薄壁和厚壁圆筒理论公式j。图2井壁内应力分析示意图《煤矿立井井筒及

8、硐室设计规范》(GB50384—2007)规定，井壁厚度t按照薄壁圆筒或厚壁圆筒公式计算：=sin0=~sin0cos0：÷sin20(2)二当t<咖=(5)从式(1)、式(2)可以看出，当0