厚松散层立井井筒非采动影响有效治理方案.pdfVIP

总第 180期 doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2014．08．013 厚松散层立井井筒非采动影响有效治理方案 吴志敏 ．赵 杰 (1．安徽煤矿安全监察局 淮北监察分局，安徽 淮北 235000；2．淮北矿业集团公司祁南煤矿，安徽 宿州 234115) 摘 要：近年来，许多煤矿科研院校人员持续对徐淮矿区位于新生界底部含水层中的井筒段破裂的原因， 从不同的角度进行了多方面的探讨。笔者选择了井筒破裂最为典型的矿区——淮北矿业集团祁南煤矿， 除采取常规土工试验，还采取专门的深部高压入渗试验对厚松散层底含土体矿物成分、物理力学性质包括 位移 、孔隙水压力及井壁应力应变等多项指标进行了观测分析，然后在对矿井工业场地内深厚含水层的集 中水平 自动观测基础上 ，就治理工程方案选择中关于卸压槽 、破壁化学注浆 、破壁振冲深孔注浆 、破壁水泥 注浆进行优组合论证 ，给出了合理的推荐治理方案，使其长期保持井壁稳定，取得了较好的工程实践效果。 关键词：厚松散层；井壁；破坏机理；非采动影响；深孔注浆 中图分类号：TD325 文献标识码：B 文章编号：1005-2798(2014)08—0028-03 显的竖向压缩 。而且井壁压缩、破坏均出现在井筒建 1 问题的提出 成以后．这说明井筒在建成后受到了一个附加的竖 徐淮矿区是华东重要的煤炭能源基地。分布有： 向力作用，这与地应力、井筒 自重等一般初始荷载无 淮南、淮北、大屯、徐州和枣庄等大型矿区，建有 300 明显关系：另一方面，即使不同结构、强度和施工质 多个井筒，年产煤量上亿吨。该区内煤 田第四系覆 量的井壁都发生了破坏，从而也说明这些并不是引 盖层深厚，许多矿区土层埋深大于200ITI，土层结构 起井壁破坏的根本原因。 大致相似。 2) 矿井井筒运营与建成时间在井壁竖向压 近20年来，徐淮地区50多个煤矿立井井壁间 缩呈逐渐增大的过程中没有 明显的权重关系，只是 断不断出现变形破裂现象。除少数井壁破损原因属 在同一矿区内井壁破坏的时间较集中，而与其有明 于特殊外，因厚松散层底部含水层疏排水导致土层 显的相关性的是矿区冲积层底含疏水时间或因此有 固结沉降，在底含及相邻层井段上形成轴向高压应 关的地层沉降数值：底含附近井壁所受的竖向附加 力，最终导致井壁破裂，其比例达90％以上，其中， 力较大．也表现在井壁的压缩破坏先大都发生在疏 新生界底部含水层的水文地质条件变化是井筒受力 水压缩的冲积层底含附近。 状况改变的重要权重因素。目前井筒治理的相关理 2．2 井壁破坏机理分析 论研究尚未能满足工程实践的需要，一些井筒破坏 根据已经研究和开展的土工实验和深部高压入 治理方法过于保守和落后，治理后甚至又出现了二 渗试验专门实验，结合上述综合分析，在井壁外表面 次破坏．严重影响生产。况且鉴于深厚含水松散层 与地层之间存在一个负摩擦力，在这种负摩擦力的 具有特殊的工程、力学特性，并且与井筒破坏、特殊 影响下，井壁内要产生一种竖向附加力，从而最终导 采矿工程是密切相关的，因此十分有必要深入研究 致井筒压缩、沉降，甚至破坏．这才是上述井筒破坏 深厚含水松散层的工程、力学特性、变形规律以及所 的根本原因。此外，井壁还要承受地应力、井壁 自重 引起的井筒治理工程问题。研究成果可直接指导祁 和井温、冻结壁融沉等引起的外力，一般不作重点