富含水基岩斜井冻结壁温度场发展规律及应用研究

摘要

东部资源的日益枯竭与我国经济快速发展的矛盾日趋凸显，在保证经济高速发展的同时，人们开始着眼于西部矿产资源的开发。由于西部地区地质条件的复杂性，对于矿井开凿普通的凿井技术已不能满足其需求，只能寻求特殊凿井法，而冻结法是应对西部富含水地层最有效的凿井法之一，因此对冻结温度场的研究就很具工程实际意义。
　　本文以中煤能源哈密煤业有限公司大南湖十号煤矿副斜井井筒冻结施工为背景，首先，在了解其工程地质的基础上，对影响冻结的地质因素进行分析。其次，在前人研究总结冻结理论的基础上，对冻结壁温度场的形成进行理论分析。然后，建立多排管斜井冻结模型，对不同排数的冻结管温度场运用ANSYS软件进行数值分析。
　　论文采用理论分析、数值模拟计算、结合工程实例的研究方法，对斜井冻结的冻结温度场进行研究和探讨，以单、双排管冻结温度场的理论研究为基础，对多排管冻结温度场进行研究，寻找冻结壁温度场分布变化的规律。
　　针对斜井冻结不同的布管方式，建立了对称侧双排管，三排管，四排管的分析模型，运用ANSYS数值模拟软件，对不同冻结时间下的温度场进行分析，寻找冻结壁温度场的发展规律。
　　通过本论文分析了影响斜井冻结壁的温度场发展的地质因素，研究了多排管冻结壁的发展规律，对于预测冻结温度场发展情况有借鉴意义，同时对优化冻结设计有一定的指导意义。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容与技术路线

2 工程概况

2．1 矿井概况

2．2 井筒地质、水文地质概况

2．3 影响冻结温度场的地质因素

3 冻结壁温度场理论基础

3．1 斜井冻结技术简述

3．2 冻结温度场理论研究

3．3 影响冻结温度场的主要因素

3．4 冻结壁设计理论

4 冻结方案设计

4．1 井筒冻结施工方案

4．2 冻结制冷参数设计

4．3 冻结孔施工质量要求及控制

4．4 制冷系统施工设计

4．5 盐水系统设计

5 斜井冻结温度场数值模拟研究

5．1 ANSYS热分析简介

5．2 数值模拟的基本条件

5．3 双排冻结管的温度场数值模拟

5．4 三排冻结管的温度场数值模拟

5．5 四排冻结管的温度场数值模拟

5．6 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

攻读硕士期间主要成果

参考文献