煤矿立井冻结井壁结构设计-论文.pdf

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1、能源技术与管理2014年第39卷第3期140EnergyTechnologyandManagementVo1．39No．3doi：10．3969／j．issn．1672—9943．2014．03．053煤矿立井冻结井壁结构设计王德勇(煤炭工业郑州设计研究院股份有限公司，河南郑州450007)[摘要]冻结法凿井是目前国内外穿过厚含水松散层建井所采用的主要特殊A_-T-方法之一。河南天中煤业有限公司安里煤矿从设计的角度探讨了主井(立井)冻结井壁结构的设计及计算方法，根据地质资料及井检孔资料确定井筒的冻结深度，计算出了内外层井壁厚度、混凝土强度及配筋情况，可为同类煤矿施工提

2、供相关的设计数据和技术参考。[关键词]井壁结构；壁厚；冻结法；混凝土强度[中图分类号]TD261．1[文献标识码]B[文章编号]冻结法和钻井法相比，施工费用基本相同，但钻井0引言法施工存在成井速度低、地面预制井壁和储存泥冻结法凿井在煤矿特殊法建井中具有明显优浆的临时占地大，且影响永久建筑、井下开凿马头势，既能用于不稳定的含水层，又可用于基岩含水门和装载硐室无法避免对预制井壁的破坏、井筒层，既可以用于立井，又可应用于斜井及风道口工存在偏斜等问题。因此，根据国内同类条件的矿井程，适用性强，安全可靠，经济合理，工期有保特殊凿井施工经验，确定安里煤矿主、副井筒表土证[1]。根

3、据新建矿井河南天中煤业有限公司安里段的施工均采用冻结法施工。同时，考虑到主、副煤矿的地质资料及井检孔资料，矿主、副井处冲积井筒基岩段涌水量不大，确定基岩段的施工采用层厚度较厚，井筒设计考虑采用冻结法施工。普通钻爆法施工。1矿井概况3井壁结构的设计河南天中煤业有限公司安里煤矿为新建矿河南天中煤业有限公司安里煤矿主、副井设井，煤矿位于河南省驻马店市确山县东约12km计均采用冻结凿井法施工，井壁结构的设计方法处，距驻马店市约25km，距汝南县约25km，属基本相同，文章主要以主井为例探讨冻结井壁的确山煤田。井田内地层由下而上为奥陶系马家沟结构设计。组、石炭系上统本溪组和太原

4、组、二叠系下统山西3．1设计原始资料组和下石盒子组、古近系、新近系、第四系[2]。(1)主井井筒净直径5．0m，井口永久标高该区属淮河北部冲积平原，地形平坦。根据安+66．0m，地面自然标高+63．73m。井筒锁口长度里矿的勘探资料和主、副井的井检孔资料情况，第为8m。四系及上第三系地层厚度为329．80～434．80m，平(2)据井筒检查孔资料，表土层垂深415．24m，均厚391．57m，主、副井井筒处地层厚度约412m，基岩风化段起止深度为415．24～428m。地层主要由粘土、砂质粘土、钙质粘土以及砂砾石(3)采用双层钢筋混凝土冻结法施工，井壁层组成。由于砾石

5、层含水性较强，而粘土可塑性较中央加聚乙烯塑料板，外层井壁与冻土之间铺设强，具有遇水膨胀、失水收缩的特性，故矿井表土5075mm厚聚乙烯苯泡沫塑料。段采用特殊凿井法施工。3．2计算原则(1)冻结井壁计算原则是内外层井壁分层计2井筒施工方法的选择算，内层井壁按静水压力计算，外层井壁按承受冻根据国内的技术现状，井筒常用的施工方法结压力计算，全井筒按水土压力校核并适当考虑有冻结法和钻井法。这两种方法目前都是通过地负摩擦力作用。质条件复杂的深厚冲积层凿井最为有效的方法。(2)静水压力计算公式为：2014年6月Feb．，2014王德勇煤矿立井冻结井壁结构设计141P水=0．9xO

6、．01H(1)式中厂外层井壁厚度，mm；式中P水—井壁设计处静水压力，MPa；厂，一外层井壁钢筋与混凝土综合强．一计算处的深度，in。度，MPa；(3)冻结压力尸冻按表1选取计算_3]。P冻一冻结压力，MPa；表1不同深度粘土层的冻结压力标准值一外层井壁设计荷载系数，取1．05；表土层深度／m100150200～400400～500其他符合意义同上。冻结压力／MPa1．2～1．51．5～1．8O．01H(0．01～0．012)H根据式(3)、(4)计算，得出不同深度内、外层(4)水土压力P按重液计算，计算公式为：井壁厚度及混凝土强度等级如表2所示。尸=0．013H(2

7、)表2不同深度的井壁厚度及混凝土强度等级(5)内、外层井壁分段原则上应一致，但混凝土的设计强度等级可根据设计要求确定，取值可不同。3．3井筒的冻结深度根据矿井的井检孔资料，冻结的深度确定为463m，进入到厚度为3．75II[的中粒砂岩内，壁座落底绝对标高为一395．0m(相对标高为一461m)。3．4井壁厚度的确定及环向稳定性验算根据国内同类条件矿井的特殊凿井施工经根据表2中内外层井壁厚度及混凝土强度验，该矿主井井筒冻结段井壁结构设计采用塑料等级，对不同深度的井壁设计强度值环向稳定性夹层双层钢筋混凝土复合井壁结构形式。井筒设进行验算，得出井壁结构的设