冻结立井井壁破裂规律及其防治措施研究.pdfVIP

冻结立井井壁破裂规律及防治措施的研究 ，__—一——_————一 淮南工业学院 经来旺 擅l奉主逼过对立井井羞t曩原目的分析夏危险．蕞赴应力状志的矸宽·以消隆丰t 井童t，L时固素为胃枵曩出了甘尚未磕土毋工井曹舞重防止t曩的甘花．蛾曩防井tt，L为 富膏耗出了甘现存未硅曩井t的时芄方法．以幔量井茸曲使用性能为葛的．提出了浩理tjL 井量竹手羞． ． 拍调絮碡炙直∥ l立井井tt曩的三个阶段 煤矿冻结立井井壁的破裂是有其自身规律性的，概括起来可分为三个阶段：(1)冻土掘砌 阶段的井璧破裂。(2)冻结管拔除，井筒转人基岩施工阶段的井璧破裂，(3)矿井投产敷年后的 表土沉阵井壁破裂；对于上述三个阶段，井璧破裂的因素及位置是不同的． 1．1冻土握砌阶段的井壁破裂 破坏原因：温度变化 冻结立井井壁的浇筑一般是在一10℃左右的置度环境下完成的，此时内外璧之间不存在 沮差．当井筒挖掘到一定深度，由于通风系统的运转，使得巳浇筑挺凝土井壁的蔓体置度因远 离工作面蔼有所升高，根据热胀冷缩的钧理特性，井壁就会在井筒轴线方向有伸长的趋势，但 由于璧外坚硬冻土摩攘力的作用使其不能自由伸长，为维持其在竖直方向的静力平衡，井篱中 必会产生一特殊层面，称为中性层．其上方摩擦力向下，下方摩攘力向上。谈层处摩擦力为零。 显赫，由于该层要同对承受其上郁井璧重量及负向摩攘力的作用，面使得其竖向虚力达到量 大僵，从而成为危险t面．此外，内外董噩差还台产生涯度应力，地压还会产生地压应力，一旦 备因素共同作用下所产生的主压应力^、如、如达到一定的轰僵．当^[(广+1)”一力一毛[(尸 +1)“‘+门=2c时，根据库仑——纳维尔准则4‘o”，可知，井筒内t印会发生水平方向的裂 纹(裂缝)．由于井壁在不断地向下沿伸，所以井筒中性层的位置也在不断地向下平移，从而会 使得永平裂纹不断地在下部各位置处出现．此种原因造成的井璧破囊倒子较多，量为典墨的是 潘一东风井的破裂情况．具体资料见文献[2]． 破裂位置：中性层位置t根据下面。1．24中的计算方法可推出：对于一般的井董设计(外层 上向下的变化范皤约为：25％～70％工’其中L——表土段井壁的长度。 1．2冻蛄量提嘹，井筲转入基岩施工阶器的井壁破裂 破坏原因：温度变化 此阶段的井筒破裂原因与“1．1”中所述情况基本一致．但由于冻结管拔出之后，井璧温度 的升高要比上_阶段并壁升高快的多，因此，一旦发生破裂，其破坏程度是很严重的。根据库仑 平袭纹；另外·此时整个表土殷井筒可以看戚是一个下靖固定在基岩上的，长为定值工的受力 23l 体，因此，其中性层位置是唯一的、固定的，而不象“1．1”中多值的、变动的。如红阳一矿副井，表 土段井筒全长117米，在冻结管拔出，井简转人基岩段施工以后，在井筒的中性层位量处(93． 74米)出现了较为严重井壁破裂。详情请见文献[2]。 破坏位置——中性层位置，其推导过程如下： 如图1所示，假设地压沿轴线方向呈线性分布，为了保持井筒沿竖直方向的静力平衡，则 A一^面上下的摩擦力台力同井筒自身的重力应保持平衡，即己Fr=o． ～ r工 ．． j．点Lx，hod一=J，点L掣删一一型≥(D2一c4) 厨—i了可面 … 卦=√i一—1石F1，=_r— u’ 5 式中L——表土段井筒的长度，m 5 t——井壁混凝土容重，女g肺3 ^——井壁与表土间的尊摩擦系数；． ”一 i——侧向压应力系数； t——表土容重，t一19×103Ⅳ／m55 D——井筒外径，m； d——井筒内径，m；