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题名孔隙型含水岩层钻井法凿井壁后充填技术研究
被引量：8
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作者
姚直书
方玉
乔帅星
程桦
李欣慰
王宗金
王晨
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机构
安徽理工大学矿山地下工程教育部工程研究中心
安徽理工大学土木建筑学院
安徽大学资源与环境学院
中煤特殊凿井集团有限责任公司总工程师办公室
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出处
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第10期1-9,共9页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52174104,51674006)
安徽高校研究生研究资助项目(YJS20210382)。
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文摘
为解决西部地区孔隙型含水岩层钻井法凿井壁后充填技术难题,开展了充填层作用机理及材料配制研究。首先,以可可盖煤矿中央回风立井为工程背景,利用Comsol Multiphysics数值计算软件进行了围岩、充填层和钻井井壁流固耦合作用分析。计算结果表明:有效应力和孔隙水压力分布曲线呈现出明显的“压降漏斗”型特征(即越靠近井筒中心,两者降低速率越快),且曲线的陡降段位于充填层区域;由此可见,在西部孔隙型含水岩层中,充填层不但具有固井和封水作用,而且还具有减载功能。然后,基于有效应力原理和达西渗流理论,提出充填层材料应具有低渗透性、较高强度和较大比重、微膨胀、不收缩,同时拌合物的流动性好、满足泵送机械化施工要求。综上,提出采用高性能水泥砂浆作为西部地区孔隙型含水岩层钻井井筒壁后充填材料。最后,通过正交试验测定了充填材料的主要物理力学性能,并采用极差分析法研究了粉煤灰与膨胀剂质量掺量对充填材料各因素指标的影响;同时,将比重、三轴抗压强度、渗透系数3者作为其性能的最终评定指标;基于综合平衡法获得水泥、粉煤灰、膨胀剂、水、砂、泵送剂等壁后充填材料的最优配合比为1∶0.286∶0.143∶2.144∶0.443∶0.0143。论文研究结果为西部地区孔隙型含水岩层钻井法凿井的壁后充填提供了工程应用基础。
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关键词
孔隙型含水岩层
钻井法凿井
充填层
充填作用
材料配制
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Keywords
porous water-bearing rock stratum
drilling method
backfill layer
backfill function
material preparation
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分类号
TD262
[矿业工程—矿井建设]
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题名西部钻井法“一钻成井”新型高强复合井壁力学特性
被引量：12
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作者
姚直书
许永杰
程桦
方玉
王宗金
王瑞
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机构
安徽理工大学矿山地下工程教育部工程研究中心
安徽理工大学土木建筑学院
中煤特殊凿井集团有限责任公司
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第12期4365-4379,共15页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52174104,51674006)
安徽省重点研发计划资助项目(202004a07020034)。
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文摘
针对西部地区富水弱胶结地层中深、大钻井井筒“一钻成井”支护难题,提出采用高强钢板-混凝土复合井壁新型结构。首先,以内蒙古鄂尔多斯市陶忽图煤矿北风井为工程原型,基于相似理论推导了复合井壁结构模型试验相似指标,通过正交模型试验,研究了不同井壁厚度、混凝土强度等级和钢板型号情况下高强钢板-混凝土复合井壁的力学特性。其次,采用数值模拟方法,计算分析了高强钢板-混凝土复合井壁极限承载力的影响因素及其变化规律。然后,根据模型试验与数值计算结果,构建了高强钢板-混凝土复合井壁承载力和混凝土抗压强度提高系数计算公式,并给出了各影响因素的取值范围,同时提供了该种井壁结构的工程应用设计优化方法。最后,分析了复合井壁结构中锚卡的力学作用效应。研究结果表明,在复合井壁结构中,由于高强钢板屈服强度高,可更好地对中间混凝土产生复合约束作用,混凝土抗压强度提高系数可达2.3~2.6,井壁承载力显著提高。在相同条件下,与Q345钢板相比,高强钢板(Q460~Q620)-混凝土复合井壁的极限承载力可提高7.14%~19.46%,井壁厚度可减薄8.18%~19.52%,且增大内层钢板厚度更有助于提高井壁极限承载力。复合井壁结构中锚卡约束着内钢板,使其达到屈服应力后不会过早发生屈曲失稳,同时对中间混凝土提供约束作用,保证其处于三向受压状态,2者起到很好的复合作用,有利于井壁结构整体受力。
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关键词
钻井法凿井
一钻成井
高强钢板
复合井壁
力学特性
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Keywords
shaft sinking by drilling method
one drilling and forming process
high-strength steel plate
composite shaft lining
mechanical properties
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分类号
TD262
[矿业工程—矿井建设]
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题名深冻结井筒竖向可缩井壁的设计与施工技术
被引量：9
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作者
蔡海兵
程桦
姚直书
荣传新
程屏
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机构
安徽理工大学
中煤特殊凿井集团有限责任公司
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出处
《煤炭工程》
北大核心
2008年第7期5-7,共3页
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文摘
论文针对深厚表土层冻结法施工的立井井筒可能因竖向附加力作用而发生破裂这一技术难题,根据设计原则研制了一种深冻结井筒竖向可缩井壁结构。详细叙述了该井壁结构的制作方法和现场施工技术,并在丁集矿三个井筒中得到了成功应用,可为新井建设中的新型井壁结构的设计和施工提供参考依据。
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关键词
竖向附加力
竖向可缩性井壁
深冻结井筒
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分类号
TD265.3
[矿业工程—矿井建设]
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