冻结法施工中永久井架基础保温研究与应用.pdfVIP

2011年第5期 中州煤炭 总第 185期 冻结法施工中永久井架基础保温研究与应用 黄井武 (山东丰源煤电股份有 限公司，山东 菏泽 277300) 摘要：在张集矿副井冻结法施工 中，为 了消 除因冻胀融沉对永久井架基础带来的不利影响，对永久井架基础 保温提出了技术处理方案。结合张集矿副井现场施工情况 ，对保温效果进行 了分析。从保温效果来看 ，该方 案完全能满足施工要求 ，解决 了冻结法施工对永久井架基础 的影响问题。 关键 词：井架基础；保温处理；冻胀融沉 中图分类号 ：TD265．3 文献标识码 ：B 文章编 号：1003—0506(2011)05—0016—02 冻结法施工中的冻胀是一个复杂的物理过程 。 (1)土层视为均质导热材料。 随着地层温度下降，热交换过程的进行 ，当土体温度 (2)由于冻结管在竖直方 向的尺寸较水平方向 达到 自由水结晶点时，便产生冻结…。伴随土 中孔 大得多，在竖直方向的热传导相对水平方向弱得多 ， 隙水和迁入水的结晶体 、透镜体 、冰夹层等形成的冰 故冻结温度场可简化为平面导热问题 ，按平面问题 侵入土体，土体体积增大 ，产生冻胀。当冻胀变形受 建模 ，划分网格 。。。 到不允许其发生变形的约束时便产生了冻胀力。人 地层冻结降温影响区仅限于冻结壁外锋面半径 工冻结法凿井破坏特征主要表现在冻胀力对冻结 的3倍范围内 。 壁 、外层井壁和井架基础 的影响 。当冻土体积增 2．2 几何模型网格划分 大并受到井架基础约束力 时，就会对井架产生冻胀 依据井架桩基与冻结管相对位置建立模拟几何 力 。由于冻土的隆起变形和冻胀力的产生 ，有可 模型，其中外边界取R=30m，几何模型局部网格划 能导致井架基础不均匀抬升或其他形式的破坏 ，从 分如图 1所示。 而使井架结构产生附加应力 ，影响井架 的安全和稳 定性。为此 ，对永久井架基础保温进行了研究。 1 井简概况 张集井 田位于单县煤田东部，井 田开拓方式为 立井 +暗斜井开拓 ，中央并列式通风。初期开凿主 井 、副井 2个井筒 ，主井井筒净直径 5．5m，副井井 筒净直径 6．5na。矿井设计生产能力 1．20Mt／a。 张集矿副井井筒设计参数 ：井筒深 671．2m；井 图 I 局部网格划分示意 口设计标高为 +41．20m；井壁采用双层现浇钢筋结 构混凝土；净直径6．5m；井壁厚 1．0—2．0m；掘进 2．3 边界条件 荒径 8．50～10．65111。 井筒边界土体的初始温度为20cC；远端的边界 温度为 20cc。 2 模型建立及边界条件 3 保温处理方案 2．1 模型的基本简化和假设 张集矿副井采用三圈孔插花布置的冻结方式 ， 设计主孔单号孔深度 619m，双号孑L深度 454n-t，中 收藕 日期 ：2011—03—09 圈孑L深度 454m，深防片孑L深 447m，浅 防片孑L深 作者简介 ：黄井武(1971一)，男 ，安徽宿州人 ，工程师 ，硕士，1996年 毕业子中国矿监大学 ，长期从事矿井建设及煤矿生产技术管理工作 。 132m。 现任张集煤矿筹建处副总指挥 。