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

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