小庄矿冻结风井井筒围岩破坏机理及解冻后水害防治技术

摘要

开展煤矿非全深冻结法冻结立风井围岩破坏机理及解冻后水害防治技术研究具有重要的工程应用价值。本文以小庄煤矿立风井非全深冻结法凿井工程为依托，采用理论研究、FLAC数值模拟与现场工程实践相结合的手段开展研究工作，主要结论有：
　　(1)小庄煤矿风井井筒采用非全深冻结法施工，给出了小庄煤矿风井井筒非全深冻结法方案，包括冻结参数确定、冻结孔布置、测温孔设计、水文孔设计以及冻结壁形成的预测等。
　　(2)运用FLAC软件对小庄矿冻结风井围岩破坏规律进行了研究，结果表明：井筒开挖后最大位移发生在开口端，最大位移为6.3mm，满足凿井安全规程不超过50mm的要求，风井围岩较为稳定；在每一个掘砌段高，井帮最大竖向位移发生在开挖段高距已筑井壁约1/3段高位置处。
　　(3)完成了小庄煤矿风井井筒的围岩支护方案设计，并提出小庄煤矿风井井筒施工掘进工程、钢筋工程、模板工程、混凝土支护工程及锚喷网支护工程的施工质量保证措施。
　　(4)分析裂隙动水环境下浆液的扩散规律，以逆水扩散距离N和浆液扩散开度L两个指标作为主要参数得到了浆液扩散的表达公式；制定了小庄煤矿风井井筒解冻融化后的涌水防治方案。实践表明注浆后风井井筒的涌水量由15m3/h降为0.4m3/h，满足有关规范对井筒涌水量的要求，井筒融化后的防治水效果良好。

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目录

1绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状

1.3研究内容与技术路线

2小庄矿冻结风井冻结方案设计

2.1工程背景

2.2非全深冻结的理论基础

2.3风井井筒冻结方案的确定

2.4小结

3小庄矿风井冻结围岩破坏规律FLAC模拟

3.1井壁围岩破坏的主要影响因素

3.2FLAC基本理论

3.3小庄矿风井围岩破坏规律FLAC建模

3.4 FLAC模拟结果分析

3.5小结

4小庄矿冻结风井井筒支护方案设计

4.1立井井筒地压的计算

4.2立井井筒支护类型

4.3小庄风井支护方案设计

4.4施工质量保证措施

4.5小结

5小庄矿冻结风井解冻后水害防治技术

5.1井筒涌水注浆止水浆液扩散机制研究

5.2风井井筒解冻后涌水防治水方案设计

5.3注浆止水方案效果评价

5.4小结

6结语

6.1结论

6.2需要进一步解决的问题

致谢

参考文献

附录