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中国立井冻结井壁技术的发展与展望 被引量:2
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作者 杨维好 黄书翔 +8 位作者 王衍森 李伟 杨志江 任彦龙 韩涛 张驰 张涛 骆汀汀 张雨 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期92-114,共23页
分析了“深部化”和“大型化”趋势对中国深井井筒的设计、施工与运维带来的严峻挑战。总结经验教训,指出冻结法是复杂条件下深井井筒施工最主要的地层堵水与加固工法。回顾了2002年以前国内外冻结井壁技术的状况。概述了2002年以来我国... 分析了“深部化”和“大型化”趋势对中国深井井筒的设计、施工与运维带来的严峻挑战。总结经验教训,指出冻结法是复杂条件下深井井筒施工最主要的地层堵水与加固工法。回顾了2002年以前国内外冻结井壁技术的状况。概述了2002年以来我国在400~800 m深厚土层中和在500~1000 m深厚富水岩层中冻结井壁技术取得的重大突破及其应用情况,包括:冻结井筒C60~C100、CF80~CF110高承载力混凝土井壁设计与施工技术,深厚土层中冻结井壁破裂灾害防治技术,深厚富水岩层中低渗漏单层井壁技术等。针对2002年以来中国冻结井壁技术的发展,总结了井壁材料的进步;介绍了横截面、纵剖面井壁结构的发展;归纳了对土层的初始水平水土压力、内层井壁承受的水压、冻结压力、富水岩层中孔隙水引起的井壁水力荷载、井壁竖直附加力等的新认识;简述了井壁力学模型,高径向承载力井壁和内层可缩井壁的力学特性,双层复合井壁之内、外壁厚度的设计理论,含水岩层中单层井壁厚度的设计理论和内层可缩井壁的设计理论等的新进展;介绍了大厚度井壁裂漏机理及防裂技术、井壁腐蚀破坏及防治技术、信息化施工技术,以及内层可缩井壁和低渗漏单层井壁的施工工艺。针对我国在1500 m超深土层中以及3000 m深厚富水岩层中冻结井壁技术将面临的挑战,指出应重点研究:深厚土层中冻结井筒掘进期间浅部外壁破裂新机理,超深土的力学特性,高强、高性能筑壁材料与构件,超高承载力井壁结构及其力学特性,超深冻结井壁设计理论与施工技术等。 展开更多
关键词 深厚土层 深厚富水岩层 立井 冻结法凿井 冻结井壁 井壁结构 井壁材料 井壁外载 冻结壁 力学特性 设计理论 施工技术
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中国立井人工地层冻结技术的发展与展望
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作者 杨维好 李伟 +8 位作者 王衍森 孟祥军 杨志江 任彦龙 韩涛 张驰 张涛 骆汀汀 张雨 《煤炭学报》 北大核心 2025年第10期4707-4728,共22页
在我国矿产资源和地下空间开发向深部进军的过程中,立井施工面临高土压、高地应力、高水压、高地下水流速和恶劣岩性等严酷条件,亟需突破凿井技术瓶颈制约。总结经验教训,指出冻结法是复杂条件下深井井筒施工最主要的地层堵水与加固工... 在我国矿产资源和地下空间开发向深部进军的过程中,立井施工面临高土压、高地应力、高水压、高地下水流速和恶劣岩性等严酷条件,亟需突破凿井技术瓶颈制约。总结经验教训,指出冻结法是复杂条件下深井井筒施工最主要的地层堵水与加固工法。回顾了2002年以前国内外冻结法凿井技术的状况;概述了2002—2022年在400~800 m深厚土层中和在500~1000 m深厚富水岩层中中国立井人工地层冻结技术取得的重大突破及其应用情况;总结了中国在冻结法凿井物理模拟试验装备,深埋人工冻土试验装备与方法,深土人工冻土力学,冻结岩石的力学特性,地层冻结制冷技术与装备,超深冻结孔施工技术与装备,多圈管冻结温度场变化规律,深厚土层中冻结壁的变形规律,深厚土层中冻结壁厚度的设计理论,深厚富水岩层中冻结壁厚度的设计理论,冻结管断裂新机理与预防技术,分圈异步冻结工艺,分圈控制冻结工艺,局部冻结工艺,深厚岩层中冻结孔固管封水技术,井筒与毗邻硐室联合冻结技术等方面的新进展。针对我国在1500 m超深土层以及3000 m深厚富水岩层中采用地层冻结技术将面临的挑战,指出应重点在-80℃深冷制冷技术及其配套材料与装备,深埋深冷人工冻土的力学特性,深埋深冷冻结壁的力学特性与设计方法,高精度超深定向冻结孔施工技术与装备,超深井筒冻结壁形成与维护新技术等方面开展攻关研究。 展开更多
关键词 深厚土层 深厚富水岩层 立井 冻结法凿井 地层冻结 人工冻土 冻结壁 冻结管 温度场 力学特性
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基于深度信念网络的TBM施工弱胶结地层斜井顶板冒落预测 被引量:1
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作者 姚恒 程桦 +4 位作者 黎明镜 孙学军 姚直书 张家乐 杨明 《中国煤炭》 北大核心 2025年第5期76-87,共12页
针对TBM施工煤矿斜井过弱胶结地层顶板冒落风险预测问题,以陕西榆林可可盖煤矿斜井TBM掘进过弱胶结地层为研究背景,采用深度信念网络(DBN)的时间序列预测(TSF)算法,对弱胶结地层斜井TBM施工参数数据库及冒落事件进行分析,提出了该类地... 针对TBM施工煤矿斜井过弱胶结地层顶板冒落风险预测问题,以陕西榆林可可盖煤矿斜井TBM掘进过弱胶结地层为研究背景,采用深度信念网络(DBN)的时间序列预测(TSF)算法,对弱胶结地层斜井TBM施工参数数据库及冒落事件进行分析,提出了该类地层条件TBM掘进顶板冒落评价指标,用于顶板冒落风险预测。研究结果表明,采用TBM法施工斜井过西部地区白垩系弱胶结软岩地层,可采用4个指标进行顶板冒落预警,即VAF<0.80,MRE>0.10,R_(1)<0.85和R^(2)<0.60;对主斜井弱胶结地层不同位置的12段顶板冒落风险进行预测,成功预测10处,正确率达83.3%,验证了冒落风险预测算法的可靠性。 展开更多
关键词 弱胶结地层 TBM掘进 深度信念网络 时间序列模型 冒落预测
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基于与围岩相互作用的冻结壁弹性设计理论 被引量:20
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作者 杨维好 杨志江 +2 位作者 韩涛 张驰 柏东良 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期516-519,共4页
冻结壁设计理论是冻结法凿井技术的核心之一。传统的冻结壁厚度弹性设计公式在冻结壁与围岩的弹性模量之比小于10时有较大的误差。为了更合理地设计冻结壁,考虑了开挖卸载作用以及冻结壁与围岩的相互作用,建立了一个更符合实际的力学模... 冻结壁设计理论是冻结法凿井技术的核心之一。传统的冻结壁厚度弹性设计公式在冻结壁与围岩的弹性模量之比小于10时有较大的误差。为了更合理地设计冻结壁,考虑了开挖卸载作用以及冻结壁与围岩的相互作用,建立了一个更符合实际的力学模型;推导出了其弹性解析解;分析了冻结壁与围岩的应力和位移变化规律;讨论了冻结壁厚度的设计方法;基于Tresca强度条件和Mises强度条件,分别建立了新的冻结壁厚度弹性设计公式。分析比较表明,新公式较传统的冻结壁厚度弹性设计公式更合理,更节省。 展开更多
关键词 冻结壁 围岩 相互作用 弹性分析 设计理论
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基于与围岩相互作用的冻结壁塑性设计理论 被引量:25
5
作者 杨维好 杜子博 +1 位作者 杨志江 柏东良 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1857-1862,共6页
冻结壁设计理论是冻结法凿井技术的核心之一。传统的冻结壁厚度塑性设计公式是在加载条件下导出的,未考虑冻结壁与围岩的相互作用和内摩擦角的影响,与实际相差较大。为了更合理地设计冻结壁,建立了考虑开挖卸载作用的冻结壁与井壁相互... 冻结壁设计理论是冻结法凿井技术的核心之一。传统的冻结壁厚度塑性设计公式是在加载条件下导出的,未考虑冻结壁与围岩的相互作用和内摩擦角的影响,与实际相差较大。为了更合理地设计冻结壁,建立了考虑开挖卸载作用的冻结壁与井壁相互作用塑性力学模型,推导了应力与位移解析解,分析了各因素对冻结壁厚度的影响规律,建立了新的塑性冻结壁厚度计算公式。分析表明,新公式较传统的公式更合理,并建议选用Coulomb-Mohr屈服准则进行冻结壁厚度计算。 展开更多
关键词 冻结壁 围岩 相互作用 弹塑性分析 设计理论
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地下洞室动态开挖的三维数值分析及优化研究 被引量:7
6
作者 于德海 彭建兵 +1 位作者 臧士勇 侯克鹏 《工程地质学报》 CSCD 2005年第4期502-507,共6页
针对云南锡业集团公司个旧锡矿地下采场洞室的开挖技术条件,采用非线性三维有限元法,对其动态开挖过程进行了数值模拟分析,并优化选择了地下采场洞室的开挖顺序和开挖跨距,从而得到一些有益的结论。
关键词 地下洞室 动态开挖 三维有限元 优化
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立井井筒掘进地质条件综合探查与分析 被引量:4
7
作者 郭立全 张平松 +1 位作者 李圣林 胡富彭 《煤炭工程》 北大核心 2021年第1期43-46,共4页
为了探明淮南潘一煤矿主井井筒掘进前方F32断层准确位置及富水情况,针对单一地球物理方法存在认识多样性与结果多解性的问题,提出采用反射地震法和瞬变电磁法相综合的多参数综合物探方法对F32断层进行超前探测;并辅以数值模拟与物理模... 为了探明淮南潘一煤矿主井井筒掘进前方F32断层准确位置及富水情况,针对单一地球物理方法存在认识多样性与结果多解性的问题,提出采用反射地震法和瞬变电磁法相综合的多参数综合物探方法对F32断层进行超前探测;并辅以数值模拟与物理模型试验对井筒掘进前方地质条件超前探查进行了系统研究。研究结果表明:多种物探方法进行综合超前探测可以提升对掘进前方地质条件解释的准确率,其中反射地震波法可以定位地质界面位置,瞬变电磁法基于电性特征分析可以判断构造的富水特征,并可以辅助判定地质界面位置。现场应用得出F32断层的位置在-786.8~-792.8m段,岩层整体含水性不强;探测结果为井筒设计及安全施工提供参考。 展开更多
关键词 立井井筒 掘进地质条件 综合探查 反射地震波法 瞬变电磁法
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深冻结壁时空设计理论 被引量:31
8
作者 陈湘生 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第5期13-16,共4页
关系到冻结法成败的冻结壁设计理论和公式,经历了由弹性、弹塑性到流变体假设过程,相对应,经历了无限长厚壁圆筒静态理论、动态理论和有限长厚壁圆筒准动态理论。事实证明无限长厚壁圆筒静、动态理论(包括弹性体、弹塑体和流变体)... 关系到冻结法成败的冻结壁设计理论和公式,经历了由弹性、弹塑性到流变体假设过程,相对应,经历了无限长厚壁圆筒静态理论、动态理论和有限长厚壁圆筒准动态理论。事实证明无限长厚壁圆筒静、动态理论(包括弹性体、弹塑体和流变体)不符实际情况,是深冻结井中事故发生的主要原因之一。而有限长厚壁圆筒准动态理论虽比较符合实际情况,但其中温度和时间因素没有分离而作为一个变量在公式中,也没考虑冻结管变形因素。本文以我国近20年冻结施工及冻土力学研究成果为基础,提出了以冻结壁(冻结管)变形极限为准则的各变量分离的深冻结壁时空设计理论及公式,它有别于传统的设计理论及观念,其合理性在实践中被证实。 展开更多
关键词 冻结壁 时空观 设计理论 井筒 冻结法加固 矿山
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特厚表土层立井冻结方案多目标灰色局势决策 被引量:4
9
作者 程桦 蔡海兵 《安徽理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2007年第3期22-25,共4页
针对特厚表土层立井冻结方案的选择尚无理论依据的现状,提出了一种将多目标灰色局势决策理论与有限元数值模拟相结合选优深冻结井冻结方案的方法。工程实例表明,该种方法具有应用简便,决策效果好等优点,为今后科学、合理地选定特厚表土... 针对特厚表土层立井冻结方案的选择尚无理论依据的现状,提出了一种将多目标灰色局势决策理论与有限元数值模拟相结合选优深冻结井冻结方案的方法。工程实例表明,该种方法具有应用简便,决策效果好等优点,为今后科学、合理地选定特厚表土层冻结方案设计提供了一种理论方法。 展开更多
关键词 特厚表土层 冻结方案 灰色局势决策 优化
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岩土体变形破坏机制及井筒破裂模式 被引量:3
10
作者 李定龙 周治安 《高校地质学报》 CAS CSCD 1997年第1期78-86,共9页
以淮北临涣矿区为例,在详细调查分析了破裂井筒的矿井水文地质与工程地质条件及其它背景资料的基础上,根据矿区底含土体及煤系基岩风化带变形破坏的影响因素及形成过程,本文首次论证了岩土体变形破坏的四个发展阶段和井筒破裂的四种... 以淮北临涣矿区为例,在详细调查分析了破裂井筒的矿井水文地质与工程地质条件及其它背景资料的基础上,根据矿区底含土体及煤系基岩风化带变形破坏的影响因素及形成过程,本文首次论证了岩土体变形破坏的四个发展阶段和井筒破裂的四种模式及其间的关系,并揭示了井筒破裂的机理。 展开更多
关键词 水文地质 岩土体变形 破坏机制 井筒破裂 矿井
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煤矿斜井盾构螺旋输送机原位拆卸施工技术 被引量:19
11
作者 邹春华 梅勇兵 《施工技术》 CAS 北大核心 2015年第7期117-119,124,共4页
煤矿斜井建设引入盾构工法我国无成功先例,反坡倾斜状态下盾构无扩大硐室原位拆解尚属首次。以某煤矿斜井双模式盾构施工为背景,对盾构无扩大硐室原位拆解关键部件——螺旋输送机拆卸面临的主要问题进行分析,提出螺旋输送机拆解的完整... 煤矿斜井建设引入盾构工法我国无成功先例,反坡倾斜状态下盾构无扩大硐室原位拆解尚属首次。以某煤矿斜井双模式盾构施工为背景,对盾构无扩大硐室原位拆解关键部件——螺旋输送机拆卸面临的主要问题进行分析,提出螺旋输送机拆解的完整拆卸和分体拆卸两种施工方案,并对两种施工方案拆卸技术进行详细阐述,最后根据本工程特点,采用螺旋输送机分体拆卸施工技术进行施工,确保螺旋输送机快速、安全拆解。 展开更多
关键词 煤矿斜井 盾构 螺旋输送机 拆卸 施工技术
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厚冲积层疏水引起地面沉降时井筒受力分析 被引量:9
12
作者 王伟成 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第3期54-58,共5页
首先分析临涣矿区井筒破裂的原因,进一步分析厚冲积层疏降水引起地面沉降情况下井筒附加纵向载荷的产生及其计算方法.在上述分析基础上,根据矿区现有井筒技术参数和实际状态,按照摩擦阻力为直线分布与三角形分布两种形式,应用第四... 首先分析临涣矿区井筒破裂的原因,进一步分析厚冲积层疏降水引起地面沉降情况下井筒附加纵向载荷的产生及其计算方法.在上述分析基础上,根据矿区现有井筒技术参数和实际状态,按照摩擦阻力为直线分布与三角形分布两种形式,应用第四强度理论推算摩擦阻力极限值大小,此值可作为本矿区以及地质条件类似矿区的现有井筒井壁强度验算与新井井壁设计的重要参考. 展开更多
关键词 地面沉降 井筒破裂 摩擦阻力 疏水 冲积层 井筒
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反井钻井偏斜控制技术 被引量:7
13
作者 龚建宇 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2003年第7期4-5,46,共3页
分析反井钻井偏斜的原因,提出防偏、减偏的措施;控制钻孔偏斜方法和纠偏办法。
关键词 反井钻井法 导孔钻进 偏斜 纠偏
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煤炭矿产资源开发利用方案编制要点探讨 被引量:6
14
作者 姬刘亭 《煤炭工程》 北大核心 2018年第12期1-3,共3页
根据煤炭矿产资源开发利用方案的编制实践和体会,分析了其编制、审批工作对煤炭矿产资源有序开发、合理利用的重要作用。并结合煤炭资源的固有特点,重点讨论了编制目的、井田境界、资源储量计算、开发利用方案比选以及资源综合利用、安... 根据煤炭矿产资源开发利用方案的编制实践和体会,分析了其编制、审批工作对煤炭矿产资源有序开发、合理利用的重要作用。并结合煤炭资源的固有特点,重点讨论了编制目的、井田境界、资源储量计算、开发利用方案比选以及资源综合利用、安全生产建议等编制要点问题;同时提出了控制和提高编制质量的建议,为煤炭矿产资源开发利用方案编制工作提供了一定的参考借鉴。 展开更多
关键词 煤炭矿产资源 开发利用 井田境界 资源储量 矿井设计
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矿井井筒围岩流变对井筒稳定性的影响 被引量:4
15
作者 刘保国 《岩土力学》 EI CSCD 1995年第3期35-42,共8页
根据流变力学的基本理论,分析了矿井井筒围岩的流变引起支护衬砌中应力和位移随时间的变化规律,建立了与时间有关的支护衬砌破坏准则,对矿井井筒的支护设计和预计衬砌不同时期的受力和稳定性有一定的参考意义。
关键词 矿井 井筒 衬砌 稳定性 流变分析 围岩
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530m特厚冲积层冻结法凿井关键技术分析 被引量:4
16
作者 沈仁为 《煤炭技术》 CAS 2005年第10期75-77,共3页
围绕着表土段冻结法方案和冻结壁优化设计,新型高强冻结法井壁,法向材料及施工工艺,超深冻结孔钻进,测斜及纠偏技术,信息化施工技术的应用等几大关键技术问题做了大量卓有成效的工作,满足了工程安全施工的需要,为我国在超深厚表土层中... 围绕着表土段冻结法方案和冻结壁优化设计,新型高强冻结法井壁,法向材料及施工工艺,超深冻结孔钻进,测斜及纠偏技术,信息化施工技术的应用等几大关键技术问题做了大量卓有成效的工作,满足了工程安全施工的需要,为我国在超深厚表土层中的冻结法施工积累了成功的经验。 展开更多
关键词 冻结法 冲积层 深厚粘土 高强冻结法井壁 可缩性接头
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冷冻凿井法在田兴铁矿1^#副井的应用 被引量:2
17
作者 吕斌 闫满志 +1 位作者 刘万富 孟军良 《现代矿业》 CAS 2011年第11期107-109,共3页
通过采用冷冻法凿井技术,在不破坏第四系含水层的情况下,司家营田兴铁矿1#副井安全有效地通过了该地层、并很好地控制了基岩段风化岩裂隙水的流动,为此类地层冷冻法凿井提供了宝贵的经验。
关键词 冷冻凿井 冷冻孔 交圈
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斜井井筒明槽开挖转暗硐交接处掘进及支护技术 被引量:3
18
作者 梁玉春 卢宏建 《煤炭工程》 北大核心 2017年第6期40-42,共3页
为了保障斜井明槽段开挖转暗硐掘进施工的安全,解决斜井施工过程中明槽开挖转暗硐掘进和支护难题,结合天河煤矿表土层和风化基岩段的地质条件以及以往在斜井施工的成熟经验,混合斜井明槽转暗硐交接处井筒掘进采用管棚法超前支护、"... 为了保障斜井明槽段开挖转暗硐掘进施工的安全,解决斜井施工过程中明槽开挖转暗硐掘进和支护难题,结合天河煤矿表土层和风化基岩段的地质条件以及以往在斜井施工的成熟经验,混合斜井明槽转暗硐交接处井筒掘进采用管棚法超前支护、"U29型钢棚+钢筋混凝土砌碹"永久支护,短掘短支同时配合超前小井降水。研究了明槽转暗硐施工过程中的明槽开挖、门脸处加固、巷道掘进及架棚支护、混凝土砌碹等技术。结果表明,混合斜井明槽转暗硐交接处井筒的支护参数、支护效果、稳定性和可靠性都达到了设计要求,满足了矿井的安全生产要求。 展开更多
关键词 斜井 明槽开挖 井筒掘进 管棚法超前支护 U29型钢棚 钢筋混凝土砌碹
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帐幕注浆在竖井掘进中的应用 被引量:3
19
作者 孙光华 王庆林 《河北理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2008年第2期1-3,8,共4页
竖井掘进过程中,通过对突水区实施注浆工程,从而阻断水的涌入,既解放了受水威胁的井筒又保证了矿井的掘砌,同时矿井周围水资源得以保护,并取得良好的社会和经济效益。
关键词 帷幕注浆 矿井突水 粉煤灰
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刘桥二矿井筒注浆技术参数的探讨 被引量:1
20
作者 王经明 孙本魁 《矿业安全与环保》 北大核心 1999年第5期28-30,共3页
在分析刘桥二矿水文地质条件的基础上,指出在滑动构造地区小断层和裂隙发育的条件下,实际井筒涌水量大于计算涌水量的主要原因是放炮震动、水流冲刷、岩体移动等造成的岩体裂隙开度加大所致;针对滑动构造地区的构造地质特点,确定了... 在分析刘桥二矿水文地质条件的基础上,指出在滑动构造地区小断层和裂隙发育的条件下,实际井筒涌水量大于计算涌水量的主要原因是放炮震动、水流冲刷、岩体移动等造成的岩体裂隙开度加大所致;针对滑动构造地区的构造地质特点,确定了注浆段高、注浆压力、浆液浓度、注浆孔最佳数量、孔内处理、结束标准及复注等参数,并在刘桥二矿取得了良好的应用效果。 展开更多
关键词 层滑构造 井筒 注浆 技术参数 矿井
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