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第47卷第-期山西建筑Vci,30Nc,1

•80•090-年-月SHANXIARCHITECTUREJan.2021

文章编号:1099-6825(2221)91-0082-04

煤矿立井井筒双圈管冻结不同地层冻结效果研究

刘稳倪贤

(安徽理工大学土木建筑学院,安徽淮南232041)

摘要：以淮北某矿副井立井井筒双圈管冻结为工程实例，基于现场冻结孔实际成孔位置，选取现场细砂、粘土和钙质粘土三种

不同土性的地层为研究对象，利用有限元数值计算软件COMSOLMULTIDHYSICS研究三种不同土性地层的冻结效果。研究结

果表明：细砂层位冻结壁先交圈，粘土层位次之，钙质粘土层位最后交圈；冻结壁交圈以后，细砂层位冻结壁平均扩展速率最

快，约为3.84cm/U,粘土层位次之，约为5.79cm/U,钙质粘土最慢，约为2.67cm/U；冻结相同时间时，钙质粘土层位冻结壁平

均温度最低，粘土层位次之，细砂层位最高。研究结果可为类似冻结工程分析冻结壁温度场发展情况以及确定加强冻结方面

提供参考。

关键词：立井井筒，多圈管冻结，冻结壁，数值计算

中图分类号:TD265.文献标识码:A

1概述一含水层的交圈情况，一含埋深30.75m。含水砂层厚

3.52m。深孔33m报导第三含水层的交圈情况，三含埋

近年来，我国对煤矿的开采逐步向深地层方向发展，而

深39.32m,含水层厚度51.66m。

多圈管冻结是深厚地层井筒建设的主要施工方法［32］。随

水文管设计采用X5mm的20号低碳无缝钢管,

着开挖深度的增加,冻结法施工过程中的发展规律日趋复

内箍焊接连接。花管水位报导段采用©mX6mm的

杂。为及时准确地判断冻结壁发展状况、科学地指导施工，

20号低碳无缝钢管加工定制。

基于煤矿立井井筒双圈管冻结工况进行数值模拟具有重要

音义卩，43二维冻结温度场数学模型

心、O

2工程概况二维土体冻结温度场是一个具有相变、有内热源、冻结

锋面移动且边界条件复杂的瞬态导热问题。由于煤矿立井

24冻结方式及深度设计

冻结尺寸纵向比横向大得多，且热传导现象基本发生在平

淮北某矿副井冻结设计采用主排孔+辅助孔冻结方

面内，所以煤矿立井冻结温度场可以简化为二维平面热传

式，井筒深度为444m,冻结段井壁壁座底部深302m,冻结

导温度场问题,温度场控制方程为：

深度为360m。

3T32T-BT

2.2冻结壁设计C—=4”(T+)(t0,2r8)(1)

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副井净直径为5.5叫最大开挖荒径为526