龙固矿近600m深钻井井壁设计与安装 被引量：19

1

作者 洪伯潜 臧桂茂 谭杰 《中国煤炭》 北大核心 2004年第6期9-11,共3页

山东省巨野矿区龙固矿主井 (双井筒 ) ,穿过的表土不稳定含水地层深 5 46 .4 8m ,钻井深度 5 82 .75m ,井壁结构和悬浮下沉安装技术是决定能否采用钻井法施工的关键。通过对已有成果资料的分析、理论研究和方案比较 ,采用单内钢板钢筋... 山东省巨野矿区龙固矿主井 (双井筒 ) ,穿过的表土不稳定含水地层深 5 46 .4 8m ,钻井深度 5 82 .75m ,井壁结构和悬浮下沉安装技术是决定能否采用钻井法施工的关键。通过对已有成果资料的分析、理论研究和方案比较 ,采用单内钢板钢筋混凝土复合约束混凝土结构和合理的总体分段 。 展开更多

关键词 钻井法凿井 井壁设计 井壁安装 悬浮下沉 约束混凝土

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基于相互作用原理的深厚富含水基岩冻结立井井壁设计 被引量：1

2

作者 罗晓青 《煤炭工程》 北大核心 2017年第8期39-42,共4页

以基于围岩、井壁、水相互作用原理的包神公式为依据,在综合分析井筒穿过岩层的物理力学性质、涌水量和水压等因素后,确定合理的冻结深度和井壁结构形式。对井壁厚度、竖向分段及井壁支护材料进行合理设计,并与拉卖公式计算结果进行对比... 以基于围岩、井壁、水相互作用原理的包神公式为依据,在综合分析井筒穿过岩层的物理力学性质、涌水量和水压等因素后,确定合理的冻结深度和井壁结构形式。对井壁厚度、竖向分段及井壁支护材料进行合理设计,并与拉卖公式计算结果进行对比,为西部深厚富含水基岩类似地层的冻结立井井壁设计提供参考。 展开更多

关键词 立井井筒 井壁设计 孔隙型基岩含水层 相互作用

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竖井井壁结构设计理论研究现状及发展趋势 被引量：1

3

作者 陈弦 张基伟 +4 位作者 张佳鑫 吴卫东 潘锋 张叔胤 张忍杰 《金属矿山》 北大核心 2025年第5期32-50,共19页

随着我国深部矿产资源开发需求的不断增加,竖井井壁结构设计理论面临着严峻的挑战。尤其是在千米级深井建设中,传统设计理论的滞后性与复杂的地质条件之间的矛盾日益突出,亟需进行系统的理论研究与技术创新,以满足深部资源开发的实际需... 随着我国深部矿产资源开发需求的不断增加,竖井井壁结构设计理论面临着严峻的挑战。尤其是在千米级深井建设中,传统设计理论的滞后性与复杂的地质条件之间的矛盾日益突出,亟需进行系统的理论研究与技术创新,以满足深部资源开发的实际需求。系统梳理了单层、双层及复合井壁结构的发展历程,深入分析了其在不同地层环境下的力学响应特征。在此基础上,总结了传统井壁结构在深部高地应力、高渗透水压及高温耦合作用下的失效机制,并进一步揭示了井壁—围岩相互作用机理。通过构建多参数耦合的井壁厚度优化计算模型,定量评估了埋深、围岩强度等关键参数对承载力的影响,明确指出了传统设计在千米级深井中安全冗余不足的问题。基于上述研究,提出了多维参数耦合分析模型,将地质受力评估、结构体系优化与井壁设计理论有机结合,为适应深部复杂地质条件提供了新型结构优化方案。同时,通过对比分析了国内外竖井井壁设计规范中载荷结构法的理论体系及其工程适用性,系统探讨了各规范基于厚壁圆筒理论的差异化设计准则。总结了拉麦公式在浅层匀质岩体中具有普适性,但在深部复杂地质条件下存在显著局限;多姆克公式虽然改进了冻结壁厚度计算方法,但是其结果与实际工程需求存在深度悖反现象;包神公式引入流固耦合作用机制,实现了技术突破;锚注结构衬砌支护公式通过预锚注技术实现围岩—支护协同承载,为千米级深竖井设计提供了创新路径和理论框架。研究表明:(1)相较于传统圆形断面,椭圆形竖井在深部建井工程中展现出显著的稳定性优势,其特有的应力重分布特性可有效降低岩爆等动力灾害发生概率。(2)现有井壁稳定性理论体系在千米级以浅竖井工程中已初步验证有效,但在千米级以深竖井应用中尚未系统涵盖高地应力与温度应力的多场耦合效应,在结构参数动态优化、非均匀地质适配及深部多场耦合效应解析精度等方面存在亟待突破的技术瓶颈。(3)现行井壁设计规范提高了竖井井壁的安全性能,可为高水压环境下的支护设计与施工提供指导。(4)通过构建考虑围岩—支护动态响应的预锚注初期支护力学模型,建立了基于三维数值仿真的锚注结构衬砌支护理论体系,为深部复杂地层支护设计提供了理论基础。在上述分析的基础上,剖析了深竖井工程在超2000 m深度面临以下挑战:传统理论难以解析高水压、高地温和复杂应力的耦合效应;二维模型在三维应力场中的精度不足;化学腐蚀导致的材料劣化缺乏完善的评价体系。“十五五”乃至更长一段时间内,竖井井壁结构设计的研究应聚焦于以下方面:研发自适应应力调控与纳米复合增强材料;构建数字孪生平台,实现全生命周期管控;推动低碳化转型,推广3D打印再生混凝土技术;突破深部恶劣环境下的长效服役技术,开发多层梯度复合材料井壁,并优化椭圆形井壁的应力调控机制,提升极端条件下井壁的耐久性和可靠性。上述分析对于破解深部竖井工程中高地应力、高温、高水压多场耦合作用下的井壁失效难题具有参考意义。通过建立多维参数耦合分析模型及新型复合井壁技术体系,为千米级深井井壁结构设计提供了理论基础。 展开更多

关键词 井壁结构 围岩荷载 水平地压理论 井壁与围岩相互作用 井壁厚度设计规范 椭圆形井壁

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基于围岩弹塑性理论的立井井壁厚度设计研究 被引量：9

4

作者 罗晓青 《煤炭工程》 北大核心 2017年第3期4-7,共4页

基于现有的弹塑性理论,建立了考虑井壁和围岩相互作用的平面应变力学模型。首先,研究了该力学模型的适用条件,推导出新的井壁厚度计算公式;其次,讨论了井壁支护抗力、塑性区范围和井筒几何尺寸的相互关系;最后,分别分析围岩的剪切模量... 基于现有的弹塑性理论,建立了考虑井壁和围岩相互作用的平面应变力学模型。首先,研究了该力学模型的适用条件,推导出新的井壁厚度计算公式;其次,讨论了井壁支护抗力、塑性区范围和井筒几何尺寸的相互关系;最后,分别分析围岩的剪切模量、摩擦角和粘聚力等物理力学参数对井壁受力的影响,更深刻地揭示井壁和围岩相互作用的机理。 展开更多

关键词 立井井筒 井壁设计 弹塑性理论 力学模型

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滑动可缩井壁受力分析与设计原则 被引量：6

5

作者 杨维好 储国平 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 1999年第4期13-15,19,共4页

分析了滑动可缩井壁结构各组成部分在不同阶段的受力情况，确定了井壁滑动层和可缩层应具有的理想性能，提出了滑动可缩井壁的设计计算原则。

关键词 滑动可缩井壁 井壁设计 井壁受力 设计原则

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千米立井井壁应力分析及设计问题探讨 被引量：5

6

作者 王渭明 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第5期63-72,共10页

从新汶矿务局孙村煤矿千米立井的地压监测结果中，选择地压最大的井筒危险截面，将所测到的地压最终值拟合成切向坐标的函数，并按富氏级数展开，作为该截面井壁外边界上的径向正应力，外边界上的剪应力的由静力平衡条件求出。然后，通... 从新汶矿务局孙村煤矿千米立井的地压监测结果中，选择地压最大的井筒危险截面，将所测到的地压最终值拟合成切向坐标的函数，并按富氏级数展开，作为该截面井壁外边界上的径向正应力，外边界上的剪应力的由静力平衡条件求出。然后，通过井壁应力分析求出危险点的应力，将此应力代入安全条件，求得不同混凝土强度等级下的井壁安全厚度。为了便于应用又提出了直接由实测地压值计算井壁厚度的简便公式。 展开更多

关键词 竖井井筒 应力分析 井壁设计

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内层钢板外层高强度混凝土复合井壁受力特性与支护结构参数优化分析 被引量：1

7

作者 慕青松 王飞 邱智钜 《兰州大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期670-675,共6页

针对内层钢板外层高强度混凝土复合井壁的厚度设计,以受均匀围压的内层钢板外层高强度混凝土复合井壁得出的弹性解析解为基础,对内层钢板采用Mises屈服准则,外层高强度混凝土采用统一强度理论,研究复合井壁的初始屈服临界状态.以内层钢... 针对内层钢板外层高强度混凝土复合井壁的厚度设计,以受均匀围压的内层钢板外层高强度混凝土复合井壁得出的弹性解析解为基础,对内层钢板采用Mises屈服准则,外层高强度混凝土采用统一强度理论,研究复合井壁的初始屈服临界状态.以内层钢板和外层高强度混凝土均未屈服为条件,提出复合井壁的设计流程.结果表明,当内半径、围压以及材料给定时,存在外半径和分层半径的最佳取值范围,在此范围内选择外半径和对应的分层半径,内层钢板和外层高强度混凝土均不会达到屈服.与模型试验进行对比,发现试验中内半径、外半径、分层半径和材料给定的复合井壁,当围压等于设计围压时,外半径和分层半径处于最佳取值范围;当围压继续增大时,外层高强度混凝土先于内层钢板屈服.弹性解与屈服准则相结合,得到复合井壁设计流程为:通过规范及工程地质条件确定井壁内半径和围压值,选定复合井壁的材料,采用屈服准则求得外半径和分层半径的最佳取值范围. 展开更多

关键词 屈服准则 复合井壁 组合厚壁筒 井壁设计 弹性应力解

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孔隙型含水基岩段竖井井壁厚度拟订设计研究 被引量：53

8

作者 周晓敏 陈建华 罗晓青 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期1174-1178,共5页

从孔隙型含水基岩段井壁设计的实际出发,首先在考虑地下水渗流对围岩和井壁的受力有影响的前提下,引入了无限体中圆形硐室衬砌的弹性平面应变力学模型.为了合理应用,研究了该力学模型的适用条件.其次推导了新的考虑地下水作用和围岩相... 从孔隙型含水基岩段井壁设计的实际出发,首先在考虑地下水渗流对围岩和井壁的受力有影响的前提下,引入了无限体中圆形硐室衬砌的弹性平面应变力学模型.为了合理应用,研究了该力学模型的适用条件.其次推导了新的考虑地下水作用和围岩相互作用的井壁设计公式,初步研讨了地下水压和有效应力、衬砌和地层剪切模量、衬砌尺寸等因素对井壁受力、厚度设计的影响.最后通过实例验证了该公式的适用性. 展开更多

关键词 孔隙型基岩含水层 井壁厚度设计 水压 抗渗混凝土

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冻结法凿井井壁应用C80~C100混凝土强度设计值等参数取值研究 被引量：4

9

作者 李功洲 彭飞 《煤炭工程》 北大核心 2020年第11期36-41,共6页

深井冻结需要设计应用高承载能力的井壁结构,井下现浇高强度混凝土是提高井壁承载能力较为可行的方法。设计应用大于C80混凝土井壁缺少相应规程和规范,缺少对混凝土轴心抗压强度设计值、轴心抗拉强度设计值、弹性模量等物理力学参数的... 深井冻结需要设计应用高承载能力的井壁结构,井下现浇高强度混凝土是提高井壁承载能力较为可行的方法。设计应用大于C80混凝土井壁缺少相应规程和规范,缺少对混凝土轴心抗压强度设计值、轴心抗拉强度设计值、弹性模量等物理力学参数的取值规定。通过国内外混凝土结构设计规范、国内有关学者研究成果和为该研究开展的验证试验等综合研究,提出C80~C100轴心抗压强度、轴心抗拉强度设计值和标准值、弹性模量与泊松比等取值建议,为制定冻结法凿井井壁设计应用C80~C100混凝土技术规程和形成技术体系提供依据。 展开更多

关键词 深井冻结 井壁设计 C80~C100混凝土 强度设计值 强度标准值 弹性模量

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张集矿井井壁结构设计

10

作者 秦勇 《煤炭工程》 北大核心 2002年第12期12-14,共3页

淮南张集矿井主井、副井和中央回风井井筒穿过的第四系冲积层厚度约 330m ,具有埋藏深、单层粘土层厚、冻胀率与冻胀力较大特点。在井壁结构设计中从井筒的施工方法选择、井壁结构形式和井壁设计方法等方面进行分析研究 ,确定出技术先... 淮南张集矿井主井、副井和中央回风井井筒穿过的第四系冲积层厚度约 330m ,具有埋藏深、单层粘土层厚、冻胀率与冻胀力较大特点。在井壁结构设计中从井筒的施工方法选择、井壁结构形式和井壁设计方法等方面进行分析研究 ,确定出技术先进、经济合理的井壁结构形式。三个主井井筒于 1997年底安全到底 。 展开更多

关键词 矿井 施工方法 井壁设计 冻胀力 井筒 冻胀率

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磁西副立井超千米单层井壁受力变形实测与分析 被引量：6

11

作者 周晓敏 谢琰珂 +1 位作者 李德春 阎建国 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1015-1020,共6页

分析了我国矿山井筒井壁实测的现状和发展。采用振弦式混凝土应变计和钢筋计、有线远程传输、可存储数字采集仪,实施了井壁受力变形传感器埋设和监测,测试深度达到了垂深1 208 m。根据实测数据,对井壁混凝土应变分别进行了内缘与外缘、... 分析了我国矿山井筒井壁实测的现状和发展。采用振弦式混凝土应变计和钢筋计、有线远程传输、可存储数字采集仪,实施了井壁受力变形传感器埋设和监测,测试深度达到了垂深1 208 m。根据实测数据,对井壁混凝土应变分别进行了内缘与外缘、竖向与环向的对比,钢筋受力应变和混凝土应变之间的对比分析,并通过包神公式进行理论值和实测值的对比分析。对比研究说明了实测结果的正确性、合理性。结果表明,短掘短期单层井壁的内缘环向应力大于竖向和径向应力,符合包神井壁设计公式推导的理论基础,井壁实测期间全过程中出现最大观测值的时间是混凝土井壁砌筑后5~6个月,最大环向应变约为-1 093×10-6,总体平均内缘环向应变为-682×10-6。井壁混凝土环向应变的不均匀系数为2.15,钢筋受力的不均匀系数为1.36。实测结果表明,C60等级,900 mm厚的钢筋混凝土井壁是安全的,可为千米竖井井壁设计提供参考。 展开更多

关键词 竖井井壁 井壁监测记录 远程监测 井壁设计 地应力

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高水压下围岩与竖井井壁相互作用的数值分析 被引量：4

12

作者 罗晓青 周晓敏 梁生芳 《煤炭工程》 北大核心 2013年第1期15-18,共4页

以研究孔隙型含水岩层为条件,基于流固耦合原理,采用Comsol软件地球模块,建立了考虑一定围岩范围和深埋高水压岩层的平面应变井筒井壁力学分析数值模型,首先就基本数值模型的应力场和位移场与"包神公式"的解析分析公式进行了... 以研究孔隙型含水岩层为条件,基于流固耦合原理,采用Comsol软件地球模块,建立了考虑一定围岩范围和深埋高水压岩层的平面应变井筒井壁力学分析数值模型,首先就基本数值模型的应力场和位移场与"包神公式"的解析分析公式进行了对比和相互的正确性验证;然后进一步研究了井壁外侧的水压力、井壁混凝土与围岩的剪切刚度比、开挖和支护的时间效应、锚杆等因素对围岩与井壁的力学特性的影响,图形化直观揭示了它们之间相互作用变化的真实规律,为高水压基岩段井壁设计提供参考。 展开更多

关键词 立井井筒 井壁设计 孔隙型基岩含水层 有限元法

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高水压基岩下井壁与围岩相互作用的数值与模型试验研究 被引量：2

13

作者 周晓敏 罗晓青 +1 位作者 马成炫 胡启胜 《中国矿业》 北大核心 2012年第S1期396-399,408,共5页

以研究孔隙型含水岩层为条件,基于流固耦合原理和相似原理,建立了考虑一定围岩范围和深埋高水压岩层井筒力学模型试验,基于模型试验尺寸和试验材料,采用Comsol软件地球模块,建立了考虑围岩和高水压作用下井筒平面应变和有限段高的力学... 以研究孔隙型含水岩层为条件,基于流固耦合原理和相似原理,建立了考虑一定围岩范围和深埋高水压岩层井筒力学模型试验,基于模型试验尺寸和试验材料,采用Comsol软件地球模块,建立了考虑围岩和高水压作用下井筒平面应变和有限段高的力学数值模型,对比分析了准平面应变和平面应变数值解与包神解析解三者之间的差异性,以1#模型试验条件和结果为基础,开展了数值模型、解析模型与实物模型之间的误差分析,揭示了它们之间相互作用变化的真实规律,为高水压基岩段井壁设计提供参考。 展开更多

关键词 立井井筒 井壁设计 孔隙型基岩含水层 有限元法

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矿山竖井井壁与围岩热-固耦合作用分析 被引量：7

14

作者 徐衍 周晓敏 +3 位作者 和晓楠 吴涛 张建岭 李森 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期217-226,245,共11页

为研究竖井井筒运行期间受季节性温度变化影响时井壁的受力情况,对井壁和围岩应用弹性力学原理和热传导原理进行公式推导,在分析井壁温度场和应力场时结合围岩一起建立,数学力学模型,按"接触面问题"处理。公式推导结果表明,... 为研究竖井井筒运行期间受季节性温度变化影响时井壁的受力情况,对井壁和围岩应用弹性力学原理和热传导原理进行公式推导,在分析井壁温度场和应力场时结合围岩一起建立,数学力学模型,按"接触面问题"处理。公式推导结果表明,井筒运行期间井壁和围岩温度场随井筒内气流温度呈现周期性变化,井壁及围岩的温度场始终为不均匀分布状态;围岩随着径向距离的增大,温度影响逐渐消失;运行期间井壁切向总应力和环向总应力随井筒内气流温度呈现周期性变化,井壁内缘处环向总应力取得最大值,径向总应力取得最小值;无穷远处水平地应力值对运行期井壁总应力影响较大,通风时井壁内通常处于压应力状态;围岩的温度变化是影响井壁的受力状态的重要因素,井壁设计时需将井壁内缘变温最大时的应力差|σ_θ-σ_γ|作为选择井壁混凝土强度的参考最低值,还需要结合井壁温度应力的早期应力和中期应力进行分析。 展开更多

关键词 矿山竖井建设 温度应力 接触面问题 井壁设计

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冻结白垩系砂岩强度特性试验研究 被引量：12

15

作者 田应国 杨更社 +1 位作者 李博融 郑选荣 《煤炭工程》 北大核心 2015年第12期78-81,共4页

为研究白垩系地层冻结砂岩的强度特性,采用MTS-815电液伺服岩石试验系统开展了不同温度状态下饱和中砂岩和粗砂岩的单轴压缩试验,获得冻结白垩系砂岩的力学性质与低温的相关性。试验表明：冻结白垩系中粒砂岩及粗粒砂岩,其单轴抗压强度... 为研究白垩系地层冻结砂岩的强度特性,采用MTS-815电液伺服岩石试验系统开展了不同温度状态下饱和中砂岩和粗砂岩的单轴压缩试验,获得冻结白垩系砂岩的力学性质与低温的相关性。试验表明：冻结白垩系中粒砂岩及粗粒砂岩,其单轴抗压强度均随温度的降低而增大,从25℃降至-30℃的过程,中粒砂岩强度提高了49.475%～64.656%,而粗粒砂岩的强度提高了59.455%～84.886%,相同温度下,饱和粗粒砂岩的单轴强度总是大于中粒砂岩;两种岩石强度的差异性较大,且差值随着温度降低而总体上不断增大;随着温度的降低冻结白垩系岩石弹性模量明显增大,应力-应变曲线的压密段和塑性变形段越来越不明显,表现出更明显的弹性和脆性特征。通过试验结果分析,可为该地区冻结法凿井冻结壁和井壁的设计参数的选取提供参考。 展开更多

关键词 白垩系 砂岩 强度 冻结壁 井壁设计

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浅谈塔然高勒矿井建设的经验教训 被引量：24

16

作者 窦玉康 《煤炭工程》 北大核心 2012年第S1期27-28,共2页

塔然高勒矿井是鄂尔多斯等西部地区最早建设特大型矿井,由于对该地区工程地质和水文地质的认识及经验相对不足,矿井在建设过程中出现了一些问题,文章从设计角度指出了矿井水文地质工作的重要性,总结分析了矿井在白垩系及侏罗系地层冻结... 塔然高勒矿井是鄂尔多斯等西部地区最早建设特大型矿井,由于对该地区工程地质和水文地质的认识及经验相对不足,矿井在建设过程中出现了一些问题,文章从设计角度指出了矿井水文地质工作的重要性,总结分析了矿井在白垩系及侏罗系地层冻结设计的一些经验,供同类矿山建设参考。 展开更多

关键词 塔然高勒矿井 水文地质 冻结深度 井壁设计

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