单层冻结井壁技术研究与应用-new.ppt

采用双层复合井壁太昂贵！ 按承受静水压设计，要求内壁厚度大，强度高！ 未能利用岩石的承载力 不当沿用表土冻结思路搞基岩冻结 冻结管数量多 冷冻站装机量大 岩石含水率低 岩石导热系数大 主要目的是封水，而不是加固 昂贵的冻结费用令人望而却步！ 1）深厚含水岩层冻结温度场研究； 2）基岩段井壁和冻结壁温度场相互影响研究； 3）深厚含水岩层冻结设计方法研究； 4）岩石段封水井壁设计理论与方法研究； 5）基岩井壁接茬抗渗性能研究； 6）冻结基岩段新型单层井壁力学特性研究。 ！ 3 深厚含水岩层冻结法凿井关键技术研究-鉴定意见 1）系统研究并掌握了岩层冻结温度场的变化规律，提出了基于封水目的的基岩冻结设计新方法，有效提高了封堵井筒涌水的效果。 2）首次获得冻结井筒基岩段现浇混凝土井壁水化热温度场与冻结壁温度场的相互影响规律，开发了防止现浇混凝土井壁产生温度裂缝的技术。 3）建立了考虑地下水渗透力作用的基岩段单层井壁的受力模型，求得井壁应力解析解，首次提出满足岩层封水要求的单层井壁设计方法。 4）研究提出单层井壁及接茬防水新技术，解决了现浇混凝土单层井壁接茬渗漏水的难题。 该成果成功应用于永夏矿区新桥煤矿主、副井筒，与冻结基岩段复合井壁技术相比，有效减薄井壁厚度，简化施工工艺，缩短施工工期。 项目研究技术手段先进，数据可靠，资料齐全。解决了深厚含水岩层中冻结法凿井的冻结设计及单层井壁关键技术，在基岩段冻结单层井壁研究和应用方面达到了国际领先水平，同意通过鉴定。 新桥煤矿主、副井井筒工程自2004年12月开工，至2005年9月完成冻结段井壁施工。 主井井筒净直径为5.0m，表土深度为392m，冻结深度为602m，井筒穿过基岩断层破碎带，全深冻结，垂深442m以下冻结基岩段采用了单层井壁，井筒全深总涌水量只有0.43m3/h。 副井井筒净直径为6.5m，副井全井筒深度612m，表土深度390m，冻结深度553m，在垂深452m~ 553m冻结基岩段采用了单层井壁，全井筒涌水量仅为2.3m3/h。 新桥副井副岩段单层冻结井壁解冻后情况 鄂尔多斯永煤矿业投资公司所属马泰壕矿井位于内蒙古自治区鄂尔多斯矿区。矿井设计生产能力为8Mt/a。副立井净直径为9.2m，井筒深度为457 m。回风立井净直径为6.5m，井筒深度为417 m。 井筒均采用冻结法施工，并已完成冻结、掘砌施工招标，目前均正在施工冻结孔。 马泰壕矿井副井和风井采用了单层冻结井壁，已完成井壁设计。副井冻结深度为242m，242m深度处冻结井壁厚度为650mm（C40混凝土）。风井冻结深度为423m，410m深度处冻结井壁总厚度700mm（C50混凝土）。 表土段单层井壁研究成果已具备应用条件。 岩石段单层井壁已成功应用于工程，节省了大量经费，为基岩冻结封水扫清了障碍！ 5 结论 井壁混凝土开裂的原因与对策： 原因 温度变化引起开裂。井壁内温差大，井壁因温度变形受围岩约束而开裂。 外力引起开裂。井壁因强度不足，在外力作用下开裂。 对策 用低水化热混凝土，控制井帮温度，以减小井壁温差。 提高混凝土早期强度，使之满足抵抗外载增长的需要。 现有技术解决了井壁混凝土开裂问题! 3.4 井壁混凝土裂缝漏水问题 龙固副井外壁内表面 3.4 井壁混凝土裂缝漏水问题 郭屯主井外层井壁内表面 3.4 井壁混凝土裂缝漏水问题 新桥主井单层冻结基岩段井壁内表面 3.4 井壁混凝土裂缝漏水问题 井壁接茬漏水 3.5 井壁混凝土接茬漏水问题 井壁混凝土接茬渗漏的原因与对策 ： 原因 新、旧混凝土接触界面存在一个类似于现浇混凝土中骨料与水泥石之间的界面过渡区，而这个过渡区本来就是一个薄弱环节。 老混凝土约束新混凝土变形，界面附近易产生应力集中，易开裂。 3.5 井壁混凝土接茬漏水问题 已有对策1 提高新、老混凝土接合部的粘结强度 进行表面处理：清除掉老混凝土结合面上所有损坏的、松动的和附着的骨料、砂浆及杂质杂物，并使坚固的部分骨料露出表面，构成粗糙面以提高粘结性。 涂界面剂：膨胀浆、聚合物改性水泥浆和环氧乳液等。 难以使界面的强度达到混凝土本体的强度！ 很难适用于冻结井筒施工！ 3.5 井壁混凝土接茬漏水问题 已有对策2 设置横跨接茬缝的止水带 只适用于浅部井壁！ 可见，已有技术不能解决井壁接茬漏水问题! 3.5 井壁混凝土接茬漏水问题 易解决本体漏水和开裂问题！ 关键是解决接茬漏水问题！ 防混凝土井壁接茬漏水技术： 外侧包覆混凝土接茬 外侧沥青 外侧钢板套 已研究了实施办法，并申 请了专利，但技术较复杂。 1-井壁承载层，2-隔水层，3-壁后充填层，4-井帮，5-掘砌工作面，6-井筒中心线 7-接茬缝 3.6 新型单层冻结井壁方案 防混凝土井壁接茬漏水技术： 尽量避免