一、中国东部黄淮地区煤矿井筒成片破裂研究(论文文献综述)
唐方圆[1](2020)在《临涣煤矿东进风井井筒破裂机理及修复加固设计》文中指出自1987年以来,在我国黄淮地区有大量的煤矿发生井筒破坏事故,煤矿的安全生产受到严重威胁。井筒是矿井的咽喉部位,它是煤矿通往地面,运送物资和工作人员的唯一通道,在煤矿安全保障系统中起着至关重要的作用。因此,基于前人的研究成果对淮北矿业集团临涣东风井井壁进行修复加固设计与施工,并对修复加固效果进行了现场监测。采用ANSYS数值模拟软件建立模型,计算临涣煤矿东风井在四含疏水条件下,不同位置开设卸压槽后井壁的竖向应力、等效应力以及地表沉降量,来确定卸压槽开设位置,在此之后,计算在表土层和基岩段交界处附近开设不同数量的卸压槽后井壁的竖向应力、等效应力以及地表沉降量,来确定卸压槽开设数量。结果表明,在表土层与基岩层交界处附近222米处开设卸压槽,卸压效果最佳,井壁的竖向应力和等效应力都小于190米处和240米处计算结果;对于采用单卸压槽和双卸压槽对基岩交界面处的应力集中释放程度较为接近,井壁最大竖向应力仅仅降低了 0.7%,修复效果差距较小,并且考虑井壁-218m处已经破裂,释放了部分应力集中,结合工程安全、经济性综合考虑,本次修复在优选在-222m处设置一道卸压槽,可满足井筒安全要求。根据数值计算结果和井筒发生破坏的范围,提出了井筒修复加固设计和施工方案,主要包括井筒壁间和壁后注浆,从垂深212m至227m进行注浆加固,注浆总段高为15m;在垂深222米处,设置一道卸压槽,尺寸为300mm×600mm;并且在垂深218m~223m处,内层井壁加固总段高为5m,共架设内径为20号槽钢井圈25道。采取开设卸压槽、壁后注浆等技术手段治理井筒后,井壁的安全性能得到大幅度提升,经过10个月的现场监测表明,井筒处于安全状态。本文的研究成果对以后在黄淮地区由于疏水沉降造成井壁破坏的矿井,有着指导借鉴意义。图60表10参72
彭世龙[2](2019)在《厚表土薄基岩开采地层沉陷规律及其井筒偏斜致因研究》文中研究表明煤矿立井井筒是矿山开采地面与井下运输的“咽喉”,对矿井安全生产至关重要。1987年以来,我国黄淮和东北地区已有200多个立井井筒相继发生破损,经过30多年的大量研究,已基本揭示了黄淮和东北地区矿井大量井筒竖向受力变形、近环向破裂出水机理,并得到共识,相应的井筒破损修复防治技术也已成熟。近年来,山东巨野矿区厚表土(400m以上)薄基岩地层井筒出现一种表土段井筒偏斜与竖向压缩变形共存的新破损形态,其破坏机理不清,国内外相关研究尚属空白。本文以厚表土薄基岩开采井筒偏斜为研究对象,综合运用水文地质学、工程渗流力学、采矿学、地下结构力学等理论,采用试验、理论分析和现场实测相结合的研究方法,开展厚表土薄基岩开采地层沉陷规律及其井筒偏斜致因研究。研究成果对今后合理留设厚表土薄基岩地层工广保护煤柱,确保类似地质条件矿井井筒运行安全,具有重要的理论意义和应用价值。利用ETAS和NMR试验系统研究高应力作用下厚表土底部含水土层的渗透与疏水固结力学特性,获得了底部含水土层在高应力作用下孔隙结构演化机制,建立了底部含水土层渗透系数、孔压消散速度与其孔隙结构之间的关系,揭示了底部含水土层在不同围压、不同水力梯度下的渗透和孔压消散规律。研究结果表明,郭屯煤矿底部含水土层属于典型黏土质砂,主要矿物成分为石英和蒙脱石,其压缩指数Cc=0.03~0.05;在各向等压条件下,低承压水和高承压水渗透系数均随围压增大而减小,围压为1 MPa时的渗透系数明显大于高围压状态下的渗透系数,当试样围压大于4 MPa时,低承压水和高承压水渗透系数均小于1×10-8 cm/s;各向等压疏水固结过程中,应变以径向应变为主,试样体积的压缩变形主要是竖向渗透路径的闭合所致;黏土质砂渗透、疏水固结过程中对其渗透性和孔压消散速度起关键作用的是渗透孔中毛细水的含量,该三者与围压均满足幂函数关系。以郭屯煤矿一采区某工作面煤层开采为研究对象,考虑厚表土薄基岩开采与底含疏降水固结沉降共同作用,采用自制高承压疏水水袋模拟底含疏水固结,开展了相似材料模拟试验,研究了厚表土薄基岩开采覆岩破坏垮落与底含疏降水特征、基岩与厚表土层内部移动变形规律,揭示了厚表土薄基岩近距离非对称开采与底含疏降水共同作用下立井井筒偏斜机理。研究结果表明:整个基岩段“三带”范围内,梯形垮落拱两腰附近由于岩层悬臂作用形成大量水平和竖向裂隙,并波及到表土层底部,导致底含发生疏水沉降;底含疏水沉降对基岩段岩体移动变形影响较小;厚表土段第二隔水层的最大下沉量和最大水平移动量随着底含疏水均明显增加,下沉边界和水平移动边界向采区外侧延伸了近1倍;随着底含疏水量增加,地表土体向下沉盆地中心倾覆,井筒随之向非对称开采工作面方向偏斜,其偏斜量随着底含疏水量的增加而增加。基于厚表土薄基岩开采地表下沉移动特征,首次将厚表土层沉陷过程中底含承压水疏降产生的水土耦合作用考虑到厚表土薄基岩地层沉陷模型中,建立并求解了采煤与底含承压水疏水沉降共同作用下地表沉陷预计模型,探究了底含疏水特性对地表沉陷和水平移动的影响规律,并得到现场沉陷资料的验证。研究结果表明:单独煤层开采产生的地表沉陷曲线呈“小开口 V”型,底含疏水作用产生的地表沉陷曲线呈“大开口 V”型,采煤与底含疏水共同作用下地表沉陷曲线呈“中间小开口 V,两侧大开口 V”型;地表沉陷程度主要受底含厚度和底含最大水头下降值影响,地表沉陷和水平移动范围主要受底含疏水影响半径影响;通过理论计算解与现场实测结果对比分析发现,理论计算所得最大下沉值与实测最大下沉值间误差小于4.0%,由此可见,该理论模型对厚表土薄基岩下开采引起的上覆地层移动变形预测具有指导意义。以郭屯煤矿井筒偏斜为工程背景,通过综合分析矿区水文地质、矿井涌水量与底含水位动态监测成果,采用本文所得厚表土薄基岩地层沉陷模型,分别对郭屯煤矿首采区13个工作面单独采煤作用、采煤与底含疏水共同作用下的地表沉陷和井筒偏斜进行反演计算,获得了导致井筒偏斜的主因,并对该矿既有偏斜井筒的受力状态及其安全性进行了评价。研究结果表明:单独采煤作用下,工业广场位于10mm下沉等值线之外,各工作面开采对井筒偏斜基本没有直接影响;采煤与底含疏水共同作用下地表沉陷在采区外侧收敛性明显降低,工业广场位于300~600 mm下沉等值线范围内,井筒偏斜反演结果与实测结果误差小于6%,表明了本预测模型对井筒偏斜反演具有较高的精确度,郭屯煤矿井筒偏斜变形是煤层开采与底含疏降水共同作用造成的。图[96]表[33]参[140]
吴言霜[3](2019)在《朱仙庄煤矿“五含”疏放水条件下井壁受力变形机理与安全监测研究》文中研究指明朱仙庄煤矿北部主采煤层8煤上覆侏罗系砾岩含水层,即“五含”,为确保安全开采,朱仙庄煤矿采用对“五含”先截流、疏放水后再开采的综合治理方案。由于“五含”与冲积层底部的“四含”水力联系密切,“五含”疏放水必然引起“四含”水位下降,这将引起含水层有效应力增加、土体固结、地层沉降,施加给井壁一个相当大的竖向附加力,从而对井筒的安全运行构成严重威胁。为此,本文以朱仙庄煤矿“五含”疏放水为工程背景,开展了井壁受力变形机理分析和安全监测研究。论文采用井壁受力理论分析、疏放水条件下井壁变形的数值模拟、现场监测传感器性能室内试验和工程安全监测相结合的方法,系统研究了地层疏水沉降条件下井壁的受力变形特性,以分析井壁的安全状态。首先,分析了井壁分别在自重、侧压力以及竖向附加力作用下的应力计算方法,然后应用叠加原理,给出了疏水沉降条件下井壁在三者共同作用下的应力计算公式;在数值分析方面,采用FLAC数值模拟软件,分析了朱仙庄煤矿副井井壁在不同降水深度条件下的井壁附加应力大小及地层沉降量,对井壁的安全状态进行了预测分析。在井壁安全监测方面,为了分析比较钢弦式应变传感器和光纤应变传感器在井壁监测中的精确度,开展了室内模拟试验,结果表明,二种传感器均能满足井壁安全监测的精度要求。最后,根据工程地质条件和井壁受力分析,制定了朱仙庄煤矿“五含”疏水条件下井壁安全监测方案,进行了测试元件安装,并通过半年多的测试,获得了井壁的受力变形数据,实时分析井壁的安全状态,并给出了防止井壁破裂的预案,为矿井的安全生产提供了决策依据。图[69]表[15]参[54]
田辉[4](2019)在《深厚表土层井筒稳定性长期监测与评价 ——以兴隆庄矿主井为例》文中研究说明深厚表土层段立井井筒非采动破坏是上世纪80年代出现的矿井地质灾害,其机理是深部土层失水固结后,表土层相对于刚性井壁向下位移,土与井壁相互作用对井壁产生附加应力压裂井筒。本文以兴隆庄矿主井为研究对象,调研东部煤矿立井破裂特征,针对井筒附近底部含水层水位、松散层变形量与卸压槽压缩量展开监测工作。监测数据表明底部含水层失水固结是松散层压缩的根本原因,底部砂土层压缩量占整个松散层压缩量的80%以上,而粘土隔水层基本无变形;根据桩土相互作用理论,建立弹塑性解析方程,研究松散层与井壁相对位移的变化对井壁附加应力的影响,并对井壁与土层接触弹塑性界线深度Zp以及井壁最大竖向应力值进行求解,并利用第一强度理论对危险截面进行校核;利用FLAC软件建立三含流固耦合效应对解析计算结果进行分析验证,根据结果对兴隆庄主井井筒进行稳定性评价。研究结果发现:(1)松散层变形与底含水位变化特征较为一致,卸压槽压缩量是关于时间的对数函数式,而由于压缩材料蠕变特性,其量值与三含水位的疏降相关度并不高;(2)附加应力可为井筒自重应力的数倍,是井壁破坏最主要原因;(3)竖向卸压,横向套壁是治理立井非采动破坏的良方,压缩材料松木采用横纹布置压缩面,卸压槽在压缩率小于30%时应力累积处于平稳变化阶段;
杨海朋[5](2018)在《大直径竖井井壁受力特性及安全性评价方法研究》文中研究表明竖井作为地下与地面联系的通道,近些年的建设不断增多且逐渐向超深、超大直径方向发展。大直径竖井井壁在复杂应力条件下的破坏是一种广泛存在于矿山工程中的地质灾害现象,其在深覆土地层中的受力特性规律及破坏机理值得深入研究。本文从大直径竖井井壁在施工过程的受力动态反馈分析、施工过程的受力特性分析、使用过程的受力特性影响因素分析、基于正交试验方法的井壁使用过程安全性影响因素分析和基于多元统计方法的井壁安全性评价模型研究等方面,对大直径竖井井壁在施工过程和使用过程的全过程受力特性开展了研究,得到以下主要成果:1.基于大直径竖井井壁施工过程的受力动态反馈信息,得到了大直径竖井井壁施工过程不同阶段的受力变形特性曲线。井壁在施工安放过程中处于三向受压状态,且环向压应变大于竖向压应变,井壁应变变化与在井壁的不同安放阶段相对应。2.基于厚壁圆筒理论,建立了大直径竖井井壁施工过程各阶段的应力应变理论计算公式和使用过程考虑水平地压、竖向附加力、温度应力和自重等因素影响的理论计算公式,揭示了井壁使用过程的应力变化规律、最危险截面位置和季节性破坏机理。3.基于正交试验设计方法与考虑温度-渗流-应力三场耦合数值模拟方法,根据井壁可能存在的破坏模式,建立了大直径竖井井壁使用过程的安全性评价指标,确定了井壁安全使用的关键影响因素,通过多元回归分析方法建立了可对井壁使用过程进行安全性预测和可靠性评价的井壁安全评价分析模型。本文采用现场测试、理论分析和数值模拟方法,对大直径竖井井壁在施工和使用过程中的受力特性和安全性评价方法进行了研究,具有重要的理论意义和工程应用价值。
周松柏[6](2018)在《厚表土薄基岩在役冻结井筒偏斜受力状态与注浆治理预警研究》文中研究表明煤矿井筒是矿山开采地面与井下运输的“咽喉”,对矿井安全生产至关重要。1987年以来,我国黄淮和东北地区已有200多个立井井筒相继发生破损,严重威胁矿井生产安全,造成重大经济损失。本文针对山东巨野矿区郭屯矿厚表土薄基岩地层井筒出现一种表土段井筒偏斜与竖向压缩变形共存的新破损形态,在工业广场内对在役主、副、风3个井筒进行地面地层注浆治理时,存在高压注浆对邻近在役井筒安全威胁的重大技术难题,以郭屯矿为工程背景,研究其在役井筒实际受力状态和安全预警值设定方法,为科学选定注浆孔布置、注浆压力等设计参数,实时监控井筒受力状态,确保地面注浆过程中的矿井生产安全具有重要的意义。本文采用理论分析和数值模拟相结合的研究方法,首先,系统分析了郭屯矿井筒工程地质与水文地质条件,以及主、副、风3个井筒偏斜破损状况,探究了导致井筒偏斜破损的致因;其次,根据井筒偏斜实测结果,建立相关计算模型,对井筒实际受力状态进行了分析;再次,根据地面注浆特点,分多种井筒地面注浆受力工况,对注浆过程中井筒受力状态进行了数值模拟;最后,基于现行相关规范(程),结合井筒监测,给出了井筒运行状态预警值。从而,为该矿井筒地面注浆治理实时监测监控提供了安全保障。
杜明泽[7](2018)在《注水法预防井筒破坏机理及其工程应用》文中提出井筒是煤矿的咽喉,井筒的稳定与否关系到煤矿的人员安全和经济效益。1987年以来,黄淮地区立井井筒破坏时有发生,给煤矿安全生产带来巨大威胁。经过多年的研究和实践发现,深厚松散冲积层底部含水层疏水是导致井筒破坏的根本原因。为保证井筒长期安全稳定,基于井筒破坏的机理,提出了一种注水稳定水位的方法预防井筒破坏并应用于煤矿现场。然而,在注水过程中,发现注水流量逐渐减小,注水效果逐渐减弱,其根本原因在于对注水法预防井筒机理认识不足。本文以济三煤矿注水法预防井筒破坏为工程背景,在分析了松散冲积土层的工程性质以及深部黏土失水的变形机理的基础上,通过理论分析和现场实测,研究注水过程中水位变化、地层变形和井壁垂直微应变三因素的耦合关系,进而提出了注水有效性的工程判据以及合理注水效率的判定准则。同时,通过相似模拟和数值模拟研究了注水过程中砂土细小颗粒运移的宏、细观规律及其内在机理,探索了偏心注水的可行性,提出了增大流量的技术防治措施,建立了立井非采动破裂的的判别模型,并探讨了注水法在水位大降深工况下应用的可行性及合理的技术防治途径。论文的主要研究内容和结论如下:(1)通过对黄淮地区多个矿区79组深埋黏土物理力学性质分析,得出深埋黏土的密度随埋深整体呈增大的趋势,黏土液性指数随着埋深的增大而减小,说明埋深增大,黏土由可塑向硬塑或半固态转变,黏土流动性变差。通过容量瓶和热重分析,得出黏土吸附结合水的含量大于黏土的含水率,得出黏土中的水全部为吸附结合水,含水层疏水黏土不变形的结论,并对黏土中结合水存在形式的温度界限进行了划分。通过XRD测试,得出深埋黏土的矿物成分主要为高岭石、伊利石和石英,部分黏土夹杂着蒙脱石和长石等,说明深埋黏土具有吸水膨胀的特点,并从微观角度分析了疏、注水过程中黏土、砂土释水和吸水的过程,阐述了注水法预防井筒破坏的微观机理。(2)通过对济三煤矿井筒附近的地质条件分析发现,工业场地冲积层底部存在比较稳定的黏土层,具有底含厚度小、渗透系数小、连通性较差的特点,对注水法防治工程的实施有利。同时,从时效性、经济性等方面对济三煤矿采用注水法的适用性进行了综合分析,得出济三煤矿井筒附近地层具有可注性,采用注水法预防井筒破坏具有可行性。(3)根据地下水动力学知识,推导了稳定流注水群井水头分布公式,奠定了注水法可行的理论基础。根据土力学知识,推导了注水过程中地层膨胀量和井壁垂直附加应力公式,从宏观力学的角度揭示了注水法预防井筒破坏的机理。①群井注水水头分布公式:(?)②注水过程中地层膨胀量:(?)③注水后水位恢复至注水前水位井壁附加应力释放量:(?)(4)采用专门的NM2dc数值模拟软件研究了疏、注水条件下井筒受力和地层变形的内在机理,得出水位下降,井壁产生竖直向下的附加应力,水位上升,井壁附加应力明显减小。注水过程中地层发生抬升,井壁垂直压应力减小,且在注水位置地层抬升量最为明显,注水呈环形向周围扩散,随着与注水距离的增大,地层抬升量逐渐减小。模拟结果表明,注水法能有效预防井筒破坏。(5)通过短期工业试验和长期注水防治工程实测分析,得出:短期注水取得了良好的预期效果,即水位上升,地层膨胀,井壁垂直微压应变减小,短期注水水位变化量、地层微应变变化量和井壁垂直微应变化量三因素存在良好的耦合关系。地层微应变变化量与水位变化量整体上符合y=aebx的函数关系,其中,y为地层微应变变化量,x为水位变化量,a、b为常数;井壁垂直微应变变化量与地层微应变变化量呈二项式z=k1y2+b1y+c1函数关系,其中,z为井壁垂直微应变变化量,y为地层微应变变化量,k1,b1,c1为常数。长期注水过程中,防治效果减弱,尚未达到稳定水位、减小井壁垂直压应力的目的。注水流量逐渐减小,受注水不均匀的影响,导致局部水位变化量、地层微应变变化量和井壁垂直微应变变化量三因素的耦合关系差异性大,尚无统一的函数关系可以描述。(6)对短期和长期注水效果进行了定量评价,得出短期注水逆向改变了井壁垂直微压应变增大的趋势,长期注水虽然没有改变井壁微压应变增大的趋势,但有效缓和了井壁微压应变增大的速率。结合前期工业试验注水的经验,提出了注水有效性指数k的工程判据以及合理注水效率的判定准则。①注水有效性指数k的工程判据:k的计算公式为:k=(y-b)/x,式中,k为有效性指数,即井壁垂直微应变与注水时间线性拟合的斜率,y为井壁垂直微应变,x为从注水开始到某时刻所经历的时间(月),b为常数。k的工程判据为0≤k<35注水效果理想,可长期维持井筒稳定k<0注水效果不佳,难以长期维持井筒稳定②合理注水效率的判定准则:η≥20(m3·h-1·Mpa-1)Q≥5(m3·h-1)注水工效值的计算公式:η=Q/P,式中,η为注水工效(m3﹒h-1﹒MPa-1);Q为瞬时流量(m3﹒h-1);P为注水压力(MPa)。合理注水效率的判定准则(单孔)为(?)(7)研制了注水过程中含水砂层细小颗粒运移密实圈形成机理的试验装置(专利申请号:201721548417.7),采用该装置对黏土粉、高岭土和膨润土细小颗粒在注水过程中的运移特点进行了分析。结果表明,选用黏土粉作为细小颗粒,出水口每小时出水量随时间呈幂函数关系减小,与现场注水孔瞬时流量减小的规律趋于一致;高岭土溶解度高,易随水流流失;膨润土胶结性相对较强,水流流动缓慢,且在出水开始阶段出水流量随时间呈增大的趋势,与现场注水结果不符。通过对比分析,得出选用黏土粉模拟含水砂层中的细小颗粒最为合适。(8)采用相似模拟研究了注水过程中含水砂层中细小颗粒运移密实圈形成的机理,得出细小颗粒含量越多,出水所需的时间越长,出水开始阶段每小时出水量相对越小;注水压力越大,出水所需的时间越短,出水开始阶段每小时出水量越大,但随后递减较快。试验结束后,出水口端砂土的密度整体大于注水口端,渗透系数整体小于注水口端,说明水压作用下砂土中细小颗粒从注水口向出水口运移。同时,采用PFC5.0数值模拟软件对水压力分布、颗粒的接触力链、配位数、孔隙率以及颗粒移动趋势等细观参数进行了分析,得出各参数反映注水过程中细小颗粒的运移机制在本质上具有一致性,即随着注水的进行,细小颗粒逐渐向出水口端运移,随着水流通道的逐渐形成,注水压力损失减小,模型内各点的水压达到颗粒启动的动力时颗粒开始运移,注水口附近水压大,颗粒移动快,远离注水口端的水压较小,速度相对慢,逐渐在运移通道中堆积。随着水流通道进一步畅通,水压损失逐渐减小,细小颗粒继续向出水口端运移,最终在出水口端密集堆积,形成密实结构。(9)采用FLAC3D数值模拟软件,通过设置不同注水压力(或流量)、注水孔与井筒不同距离等因素研究了偏心注水对井壁受力的影响,从井壁垂直压应力变化和井壁受力不均两方面分析,得出理想条件下采用低压(0.3MPa),距离井筒50m处注水对井筒受力无明显不利影响。考虑长期注水流量逐渐减小,建议注水压力不小于0.3MPa时,距井筒注水位置随着注水压力的增大适当增大。根据注水流量逐渐减小的原因,结合注水过程中砂土中细小颗粒运移的机理,提出了洗井、振荡加压和补打注水孔等技术防治措施。洗井是从注水孔轴向方向考虑,利用液态CO2气化,人为制造井喷,从而将细小颗粒带出井口,达到清理淤积物的目的;振荡加压在透水花管径向方向通过产生类似声波的疏密波,使水的瞬时能量增大,从而部分消除堵塞现象,增加注水量;在有条件或洗井、振荡加压注水效果不佳的情况下,可通过补打注水孔增大注水流量。(10)对于尚未破裂的井筒,选取地表沉降速度、地表累计下沉量、主压缩层埋深、井筒净直径、井壁厚度因素、施工方法和井壁施工质量及井塔因素7个影响因素为判别因子,建立井筒初次破裂的Fisher判别和模糊聚类分析模型,并依据判别模型,综合评判了朱仙庄煤矿大降深工况下主、副和西风井发生破坏的可能性,得出三个井筒发生破坏的可能性很大,可能性从大到小排序为副井>主井>西风井。对于重复破裂的井筒,考虑井筒的治理方式,选取井筒直径、松散冲积层厚度、水位降、卸压槽压缩率、破裂等级、服务年限率、治理方式和冲积层压缩速率8个影响因素为判别因子,建立井筒重复破裂的Fisher判别和模糊聚类分析模型,此次样本Fisher模型回判判对率达100%,模糊聚类回判判对率为95%。依据两种判别模型,综合评判了2016年济三煤矿6月主、副和风井的稳定状态,得出济三煤矿2016年6月主、副和风井不发生破坏的结论。(11)针对底含水位大降深对井筒稳定性产生影响的问题,以朱仙庄煤矿五含“L”形帷幕截流疏干引起四含水位下降为工程背景,结合前期GMS数值模拟结果,设置了四含水位不同降深速率的方案,采用NM2dc数值模拟软件模拟了快速、中速和低速疏水情况下井筒受力及地层变形情况,得出快速、中速和低速方式期间井筒最大压应力均大于井壁强度,井壁破坏可能性高。当前自然疏降的井筒工况条件,四含疏水速率0.2m/月时,虽然近2年破坏可能性低,但是井筒应力有增大的趋势,长期破坏的可能性仍然高。并在此基础上,对注水法在朱仙庄煤矿大降深疏放条件下进行应用的可行性进行分析,对比注水法、开卸压槽和地层注浆加固等技术防治措施的优缺点,得出注水法在水位大降深的情况下不适合使用,相比而言,地层注浆加固技术最为合理。
陈志杰[8](2016)在《冻结施工条件下立井井壁混凝土性能劣化机理与评价》文中指出冻结法施工立井井壁大体积混凝土浇筑后,剧烈的水化反应使井壁内部热量不断积聚,温度迅速升高;同时受到井筒内环境温度以及冻结负温的影响,井壁不同位置温度随龄期急剧变化,井壁内、外温差巨大。养护环境对混凝土早期内部结构的形成及其最终强度的产生至关重要,特殊的成长环境极易影响井壁混凝土的生长发育,危害立井井筒的正常服役。为揭示早期温度环境与井壁裂缝开展及破裂之间的内在联系,探究冻结施工环境对井壁混凝土性能的影响,本文以兖矿集团鄂尔多斯能化项目为依托,以冻结深大立井混凝土井壁为研究对象,通过现场实测、理论研究、数值推演、超声波探测、电镜扫描等方法进行研究。动态分析冻结施工条件下井壁及冻结壁的温度场分布特征及其时空变化规律,探究井壁混凝土的损伤过程和劣化机理,主要内容如下:1.通过对大体积混凝土浇筑过程中井壁与冻结壁的早期温度变化进行实测,研究井壁及冻结壁各测点温度的变化规律,建立冻结施工条件下井壁早期温度场理论模型。通过数值模拟动态推演不同工况下井壁与冻结壁早期温度场变化过程,揭示冻结法施工井壁、冻结壁早期温度场分布特征及时空变化规律。研究表明,井壁0~28d的温变过程可划分为五个阶段:温度急剧上升段(0~1d龄期)、温度迅速下降段(1~3d龄期)、温降速率减缓段(3~7d龄期)、温降速率过渡段(7~14d龄期)以及温降速率平稳段(14~8d龄期)。2.基于温度场分析理论与热传导原理设计冻结环境模拟试验机,运用超声波检测、扫描电镜观察等方法,研究混凝土试件在模拟冻结施工条件下早期的损伤发育状态及其劣化过程,获取试件不同位置随龄期变化的微观特性及性能退化规律,揭示混凝土随龄期增长的损伤过程与劣化机理。研究表明,冷端混凝土受前期冻结低温的影响,水化率低,损伤严重,损伤因子达0.32;热端混凝土的前期水化程度高,损伤较小,损伤因子约为0.09。3.通过单轴抗压强度、劈裂抗拉、声发射试验,研究模拟冻结施工条件下混凝土试件的强度生长、性能发育状态,揭示其不同龄期、不同位置的力学特性、强度损伤规律、单轴加载过程中的声发射特性。研究表明,冻结施工环境导致的早期损伤对混凝土的力学性能影响较大,应力应变曲线均呈现峰值低,应变大,混凝土力学性能较差,早期损伤对混凝土试件抗拉性能的影响远大于抗压性能。4.以模拟冻结施工条件下混凝土试件的损伤特性为基础,建立损伤与井壁位置、龄期、温度之间的时空关系,评价井壁各位置的损伤程度,获知最大损伤位置位于井壁外缘,损伤因子约0.14,井壁内缘损伤因子约为0.024,井壁中心处的损伤因子约为0.07,井壁损伤度处于2-14%。井壁的带损伤服役,将加剧结构的损伤,增大井壁的开裂风险。论文以工程实际为依据,研究了冻结法施工早期温度环境对井壁性能的影响,揭示了井壁混凝土成长过程中的损伤变化规律及劣化机理,为冻结立井井壁早期裂缝产生与井筒破裂的原因提供科学依据和新的理论基础,对于指导工程实践具有重要意义。
张安[9](2016)在《复杂条件下钻井井筒修复内套井壁结构研究》文中提出自从上个世纪八十年代以来,华东地区深厚表土不稳定地层中的立井井壁发生了大面积的破裂事故,由于治理困难造成了巨大损失。华东地区煤矿的挖掘现在只能向深部发展,井筒必将穿越深厚表土的不稳定地层,而且井壁的破裂目前仍在继续发生,因此对深厚表土不稳定地层中井壁的修复治理问题需要进一步的研究和探索。本文结合板集煤矿的工程地质、水文地质以及一些其他因素进行分析,通过理论研究以及对内套井壁结构进行的模型试验,得出了内套井壁方法对破裂井壁修复的作用,试验结果得出内套井壁的极限承载力。另外,又运用数值计算分析得出内套井壁的安全性。本文是以板集煤矿副井为研究对象,针对板集煤矿副井破裂井壁的破坏情况,采用内套井壁对破坏区域的井壁进行修复治理,并对内套井壁的施工方案、修复情况等进行了相关介绍。通过对内套井壁结构的研究,同时结合板集煤矿副井井壁修复实际案例,根据深厚表土不稳定地层中的地质水文条件,得出了在相同情况下的内套井壁法的优势,为将来深厚表土不稳定地层中的井壁修复治理提供了一定的依据。
刘世奇[10](2016)在《厚煤层开采覆岩破坏规律及粘土隔水层采动失稳机理研究》文中研究指明我国水体下压煤严重,厚松散层薄基岩地质条件下高强度开采的防治水技术难题制约着我国东部矿区诸多煤矿的采掘规划;伴随着厚甚至巨厚煤层开采技术的不断成熟,我国西部矿区保水开采也将面临新的技术难题,急需相关理论突破。采动覆岩破坏高度预计和隔水层的失稳评判是近水体下采煤的两个关键技术点,本论文针对我国厚煤层一次采全厚(包括放顶煤开采和大采高开采)覆岩破坏规律并无统一结论的事实,以及针对我国东部矿区深厚松散层底部普遍存在的粘土隔水层的研究空白开展了系统性研究。利用相似模拟、数值模拟、现场实测和室内试验等研究手段,运用统计学、灰色理论、突变理论、力学、采矿学和地质沉陷学等相关学科的理论研究方法,归纳了厚煤层一次采全厚覆岩破坏高度预计公式,提出了采动影响粘土层隔水性失稳定量判据,并把研究成果应用到了姚桥煤矿新东四采区微山湖下薄基岩浅埋煤层的开采实践中。论文主要研究内容和结论如下:(1)补充和完善了覆岩破坏高度预计公式和理论。(1)根据152组实测数据归纳了适用于综采放顶煤开采、大采高开采的厚煤层(采厚M>3m)开采“两带”经验公式,提出了与其相应的保护层厚度的留设方法,从而形成了厚煤层开采的安全煤岩柱的留设方法。(2)提出了近距离煤层组下组煤开采综合采厚和“两带”高度计算的新方法:综合采厚一般采用计算,在极近距离煤层组(0≤h≤M)上、下煤层开采时间间隔半年以内的条件下,综合采厚采用(54)=∑4)计算;当第i层煤开采后,最终所取“两带”高度(8)/7)4))4)为顶层煤层到第i层煤各煤层开采后“两带”高度发育标高最高者。(3)对大屯矿区近距离煤层组下组煤(8煤)在7煤采空区下开采覆岩破坏高度进行了实测:姚桥煤矿8503工作面采厚2.5m的垮落带高度16.5m,徐庄煤矿8172综放工作面采厚4.49m的导水裂缝带高度84.74m。(4)综放开采与大采高开采覆岩破坏高度规律并无明显差异;随着采厚的增加,“两带”高度增加趋势并不完全符合分数函数式的增长方式,尤其是垮落带高度与采厚趋势线更接近于线性规律;开采厚度和开采方法是覆岩破坏高度的主控影响因素,因此根据覆岩类型和采煤方法,仅以采厚M为唯一变量的“两带”高度计算公式符合统计学原理,且便于应用。(5)根据覆岩原生裂隙和采场顶板应力的重新分布规律,“两带”发育高度应为“马鞍“形态。目前许多学者根据相似模拟提出的“拱形”形态观点是错误的,原因是后者实验过程中完整坚硬“岩层”与工程实际中存在裂隙弱面的岩体相悖。(2)研究了薄基岩粘-岩复合结构采动协同变形和力学传递规律,分析了粘土层失稳机理(1)相似模拟实验表明在下沉盆地滑移面与粘土层的接触面容易形成离层或断裂空隙,此时粘土层受剪切、拉伸失稳可能性大;采用灰色理论分析了离层、断裂空隙△W形成的影响因素显着性为:水平移动>倾斜>水平变形>间距>曲率>断层>下沉量,由于模型实验的局限性忽略和弱化了采厚M和断层的显着性影响程度。(2)薄基岩顶板为“全软覆岩”顶板类型,一般不存在关键层。无论是岩层的滑落失稳还是变形失稳,在粘-岩接触面的岩层断裂处,粘土层中形成集中应力,集中应力容易造成粘土层的隔水性失稳,为保证粘土层不发生剪切破断而造成连续性破坏,作为稳定隔水层的粘土层厚度应不小于1倍采厚M(即△W的最大厚度)。(3)建立了静力载荷下粘-岩结构折叠突变模型,突变理论分析认为:粘土层突变失稳与粘土层和对其作用的岩层的切变模量和厚度有关,在准静态状态下粘土的切变模量越大,厚度越薄时,粘土层发生突变失稳的可能性越大;而当粘土厚度接近甚至大于对其作用的岩层,切变模量较小时,粘土层不会发生突变失稳,而是以蠕变方式缓慢失稳。采动过程中基岩对于粘土的动载荷作用增加了粘土层突变失稳的概率。(3)与浅表粘土相比,深埋粘土(埋深>70m)密度增大,孔隙度和含水量降低,但其力学参数并无明显变化。粘土的液性指数随着埋深的增大有明显下降的趋势,当埋深超过一定范围后(不同矿区数据不同,海孜矿的埋深约80 m,兴隆庄矿的埋深约70 m),粘土的液性指数基本降为0,粘土为硬塑甚至半固态,这种状态的粘土层隔水性良好。(4)受采动影响,第四系松散层内部各地层普遍存在少量水平移动。水平移动方向随机,且移动量随与开采煤层距离的减小而增大;受采动影响,松散层内部含水层整体表现为压缩变形,隔水层整体表现为膨胀变形。采动裂隙导致含水层疏水降压引起有效应力增大是含水沙层压缩的主要原因;粘土中的蒙脱石水化膨胀作用是隔水层遇水后膨胀的主要原因。略去上覆地层对粘土层造成的小量水平应变,可采用概率积分法的地层移动变形参量对粘土层的移动变形进行预计。(5)建立了采场顶板流固耦合数值计算模型,模型表明:采场顶板应力场的重新分布和岩土层的移动破坏导致岩土的物理化学性质的改变,从而引起渗流场变化;粘土层隔水性能并非因为其完整性的破坏而发生突变,而是存在一个渐变的前奏,且有一定的“自我恢复功能”;裂隙的不断发展和特定开采、地质条件下粘土层隔水特性之间的“博弈”结果决定了最终渗流场状态。(6)提出了采动变形粘土层隔水性定量判别准则(1)地层的移动变形引起粘土层的剪切、拉伸和弯曲变形甚至是破坏,为此专门研发了粘土极限变形实验成套装置,对6个矿区10种粘土试样进行了极限变形实验。实验表明:粘土层隔水能力随变形的增加存在着以“突变节点”和“失去节点”为界的三个阶段:保持段、下降段和失去段;“突变节点”的拉厚比λL为0.120,剪厚比λJ为0.105;“失去节点”拉厚比λL为0.156,剪厚比λJ为0.135。(2)结合粘土层极限变形实验成果和地层移动变形参量构建了以、(6、(7和四个指标形成的粘土层隔水性定量判别准则,根据判别准则将粘土隔水性划分为3个状态:a.隔水性保持:b.隔水性下降:c.隔水性失去:(7)将微观扫描和数字图像处理技术应用于粘土变形渗透性变化机理研究。通过对粘土试样变形前后孔隙度变化对比分析可知:粘土层隔水性失去的过程,本质上是新生裂隙的增生和原生裂隙的扩展;不同性质粘土在受到变形后其裂隙度增加方式不同,一般高粘度粘土偏重于原生裂缝的扩展,而粘度低的粘土原生裂缝扩展与新生裂缝增生并行。(8)利用覆岩破坏高度预计公式及粘土层隔水性定量判据对姚桥煤矿新东四采区进行了工程应用和论证。应用表明,综放“两带”公式对姚桥煤矿新东四采区7、8煤覆岩破坏高度的预计结果符合江苏省经信委对姚桥煤矿新东四采区7、8煤开采上限的批复内容:7煤开采综放全厚开采防砂煤岩柱的开采标高为-157m,岩柱28m;只采底分层(采高2.5m)的开采上限标高为-135m,岩柱15m。8煤开采在孔H43附近及FW3断层东部区域采全厚开采上限-173m,岩柱75m;其他区域全厚开采上限为-140m,岩柱42m;限厚2.5m开采上限为-135m,岩柱37m;姚桥煤矿新东四采区松散层粘土隔水层受采动变形后AL、AJa、AJb和AW四个指标均小于粘土层隔水性失去极限,粘土层仍然具有良好的隔水性,能够实现微山湖大型水体下安全采煤。
二、中国东部黄淮地区煤矿井筒成片破裂研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、中国东部黄淮地区煤矿井筒成片破裂研究(论文提纲范文)
(1)临涣煤矿东进风井井筒破裂机理及修复加固设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 问题的提出 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 研究目的意义 |
1.4 本文研究主要内容 |
2 井壁破坏理分析与修复加固方案比选 |
2.1 矿井概况 |
2.1.1 位置及交通 |
2.1.2 井筒概况 |
2.1.3 矿井破坏情况 |
2.2 井筒破坏竖向附加力基本特征 |
2.3 数值模拟计算 |
2.3.1 ANSYS软件简介 |
2.3.2 井筒与地层相互作用理论计算模型 |
2.3.3 ANSYS数值计算模型 |
2.3.4 计算参数及计算流程 |
2.4 数值计算结果与分析 |
2.4.1 卸压槽开设高度确定 |
2.4.2 修复方案的选择 |
2.5 小结 |
3 井筒修复加固工程设计与施工 |
3.1 修复治理设计原则 |
3.1.1 竖让横抗原则 |
3.1.2 井壁水平承载能力等强度设计原则 |
3.1.3 恢复井筒安全间隙原则 |
3.1.4 卸压槽高度确定原则 |
3.2 破壁注浆设计 |
3.3 卸压槽设计 |
3.4 破坏段加固设计 |
3.5 破壁注浆施工 |
3.5.1 造孔方法及防喷措施 |
3.5.2 施工工艺流程 |
3.5.3 注浆段高及注浆孔布置 |
3.5.4 注浆压力及注浆液配比 |
3.5.5 漏浆处理与封孔 |
3.5.6 注浆效果检查 |
3.6 卸压槽施工 |
3.6.1 静力爆破法开切卸压槽 |
3.6.2 破裂参数 |
3.7 破坏段加固施工 |
3.7.1 挖除破坏井壁 |
3.7.2 架设槽钢井圈 |
3.7.3 充填混凝土施工 |
3.8 小结 |
4 井筒修复加固效果监测 |
4.1 监测目的 |
4.2 监测内容 |
4.3 监测元件及其布置 |
4.4 监测方法 |
4.5 监测结果及分析 |
4.5.1 卸压槽竖向压缩变形监测结果 |
4.5.2 卸压槽竖向应力监测结果 |
4.5.3 井壁环向与竖向应变监测结果 |
4.6 小结 |
5 结论及展望 |
5.1 主要结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
(2)厚表土薄基岩开采地层沉陷规律及其井筒偏斜致因研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 高应力作用下土的渗透与疏水固结力学特性研究现状 |
1.2.2 厚表土薄基岩开采上覆地层渗流场与移动变形机理研究现状 |
1.2.3 立井井筒破损机理研究现状 |
1.3 存在的问题 |
1.4 主要研究内容 |
1.5 主要研究方法与技术路线 |
1.5.1 研究方法 |
1.5.2 技术路线 |
2 高应力作用下底含非线性渗透试验 |
2.1 试验材料 |
2.2 试验系统 |
2.2.1 ETAS自动环境三轴实验系统 |
2.2.2 低场核磁共振测试系统 |
2.3 试验方法与过程 |
2.3.1 试样制备 |
2.3.2 ETAS渗透试验方案 |
2.3.3 低场核磁共振试验方案 |
2.4 试验结果及分析 |
2.4.1 渗流量时程曲线 |
2.4.2 渗透系数随时间的变化 |
2.4.3 围压对渗透系数的影响 |
2.4.4 渗透水力梯度对渗透系数的影响 |
2.5 基于低场核磁共振技术的深部黏土质砂非线性渗透机理分析 |
2.5.1 低场核磁共振弛豫原理 |
2.5.2 黏土质砂T_2谱分布规律 |
2.5.3 基于T_2谱分布的黏土质砂非线性渗透机理分析 |
2.6 黏土质砂非线性渗透关系的适应性分析及参数测定 |
2.7 小结 |
3 高应力作用下底含疏水固结孔压消散规律试验 |
3.1 试验原理 |
3.2 试验材料与实验系统 |
3.3 试验方法与过程 |
3.3.1 试样制备 |
3.3.2 ETAS疏水/充水固结试验方案 |
3.4 试验结果及分析 |
3.4.1 孔隙水压力消散与增长分析 |
3.4.2 反压体积变化规律分析 |
3.4.3 变形特性分析 |
3.5 基于单向固结理论的高承压底含水疏降固结参数求解 |
3.6 小结 |
4 厚表土薄基岩开采与底含疏降水共同作用下地表沉陷规律模型试验研究 |
4.1 相似材料模拟试验基本理论 |
4.2 相似材料模拟试验设计 |
4.2.1 试验目的及特殊性 |
4.2.2 模拟工作面概况 |
4.2.3 试验方案设计 |
4.2.4 相似系数的确定 |
4.2.5 相似材料配比及用量 |
4.2.6 模型的开采与观测 |
4.3 试验结果与分析 |
4.3.1 采场覆岩破坏特性与规律分析 |
4.3.2 上覆岩土体移动规律分析 |
4.3.3 立井井筒偏斜规律分析 |
4.4 小结 |
5 厚表土薄基岩开采与底含疏降水共同作用下地表沉陷规律预计模型研究 |
5.1 厚表土薄基岩开采地表沉陷模型 |
5.1.1 基本假设 |
5.1.2 岩层移动及地表沉陷模型 |
5.2 采矿活动引起底含疏水固结及地表沉降 |
5.2.1 底含疏水固结沉降机理 |
5.2.2 底含疏水固结沉降求解 |
5.2.3 底含疏水固结引起的地表移动及变形求解 |
5.3 采煤引起的厚表土薄基岩沉降计算 |
5.4 采煤和底含疏降水共同作用下地表沉陷预计模型 |
5.5 模型参数体系讨论与可靠性验证 |
5.5.1 最大水头下降值对地表沉陷移动的影响 |
5.5.2 疏水影响半径对地表沉陷移动的影响 |
5.5.3 底含厚度对地表沉陷移动的影响 |
5.5.4 模型可靠性验证与分析 |
5.6 小结 |
6 厚表土薄基岩开采与底含疏降水共同作用下井筒偏斜机理探讨 |
6.1 工程概述 |
6.1.1 郭屯煤矿概况 |
6.1.2 水文地质条件与底含疏水特征 |
6.2 煤层开采与底含疏水共同作用下井筒偏斜机理 |
6.2.1 单独采煤作用下井筒偏斜 |
6.2.2 采煤与底含疏水共同作用下井筒偏斜 |
6.3 既有偏斜井筒受力状态及其安全性评价 |
6.3.1 既有偏斜井筒受力状态 |
6.3.2 既有偏斜井筒安全性评价 |
6.4 小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及读博期间主要科研成果 |
作者简介 |
攻读博士期间发表的论文 |
攻读博士期间申请的专利 |
主要参与的科研项目 |
(3)朱仙庄煤矿“五含”疏放水条件下井壁受力变形机理与安全监测研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 问题的提出 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 竖向附加力破坏机理的研究 |
1.2.2 井筒变形破坏防治的研究 |
1.2.3 井筒变形破坏的判别及预测研究 |
1.3 研究的意义 |
1.4 研究的内容、方法与技术路线 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 研究的方法及技术路线 |
2 地层疏放水条件下井壁受力理论分析 |
2.1 立井井壁所受荷载分析 |
2.1.1 井壁周围水平侧压力 |
2.1.2 井壁自重荷载 |
2.1.3 疏放水条件下井壁受到的竖向附加力 |
2.2 井壁弹性力学分析 |
2.2.1 井壁受到侧压力和自重荷载应力解 |
2.2.2 井壁受到均匀分布的疏水竖向附加力解 |
2.3 井壁在疏放水条件下受到多种荷载的总应力解 |
2.4 小结 |
3 地层疏放水条件下井壁受力变形的数值模拟 |
3.1 FLAC~(3D)数值模拟软件简介 |
3.2 模型的建立及相关参数的选取 |
3.2.1 计算基本参数 |
3.2.2 含水层疏降对井壁应力影响计算模型 |
3.3 计算结果及分析 |
3.4 小结 |
4 井壁安全监测传感器室内模拟试验 |
4.1 试验目的 |
4.2 试验概述及准备 |
4.3 应变传感器监测原理及方法 |
4.3.1 钢弦式传感器 |
4.3.2 光纤光栅传感器 |
4.4 试验结果及分析 |
4.5 小结 |
5 现场井壁安全监测和防止井壁破坏预案 |
5.1 工程概况 |
5.2 监测方案 |
5.2.1 监测原理 |
5.2.2 监测水平 |
5.2.3 监测元件布设 |
5.2.4 井壁安全监测预警值确定 |
5.3 监测结果及数据分析 |
5.3.1 监测结果曲线 |
5.3.2 监测结果分析 |
5.4 防止井壁破坏预案 |
5.5 小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及读研期间主要科研成果 |
(4)深厚表土层井筒稳定性长期监测与评价 ——以兴隆庄矿主井为例(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 主要研究内容 |
1.4 研究方法及技术路线 |
2 矿井地质概况 |
2.1 矿井简介 |
2.2 地层综述 |
2.3 岩土的工程力学性质 |
3 深厚表土层井筒稳定性长期监测与评价 |
3.1 三含水位疏降监测 |
3.2 地层变形量监测 |
3.3 卸压槽压缩量监测 |
4 井筒稳定性解析评价 |
4.1 井筒稳定理论分析 |
4.2 井筒稳定性计算参数 |
4.3 解析结果与分析 |
5 数值模拟 |
5.1 模型的建立 |
5.2 参数的选择 |
5.3 模型计算结果与分析 |
6 结论 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(5)大直径竖井井壁受力特性及安全性评价方法研究(论文提纲范文)
致谢 |
中文摘要 |
ABSTRACT |
1 引言 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 井壁施工过程受力特性研究现状 |
1.2.2 使用过程的井壁受力特性研究现状 |
1.3 本文主要研究内容 |
1.4 本文主要创新点 |
2 大直径竖井井壁施工过程受力动态反馈分析 |
2.1 工程背景 |
2.2 光纤光栅测试系统 |
2.3 井壁测试方案 |
2.4 测试数据分析 |
2.5 小结 |
3 基于厚壁圆筒理论的大直径竖井井壁施工过程受力特性分析 |
3.1 井筒内配重水高度计算 |
3.2 井壁安放过程的应力应变公式 |
3.2.1 井壁漂浮下沉时的应力应变 |
3.2.2 增加配重水时的应力应变 |
3.2.3 注浆固井后的应力应变 |
3.2.4 抽排配重水后的应力应变 |
3.3 施工过程中井壁理论分析与测试数据对比 |
3.4.1 漂浮下沉阶段理论分析与测试数据分析对比 |
3.4.2 其他各阶段理论分析与测试数据分析对比 |
3.4 小结 |
4 大直径竖井井壁使用过程受力特性影响因素分析 |
4.1 井壁使用过程受力分析 |
4.1.1 水平地压 |
4.1.2 竖向附加力 |
4.1.3 温度应力 |
4.1.4 井壁自重 |
4.2 使用过程的井壁受力工程实践 |
4.2.1 结合测试结果反推水平地压 |
4.2.2 深覆土中竖井井壁的竖向附加力计算 |
4.2.3 最危险截面应力计算 |
4.2.4 温度影响下的井壁三向应力沿井壁厚度方向变化 |
4.3 小结 |
5 大直径竖井井壁使用过程安全性影响因素分析 |
5.1 温度-渗流-应力三场耦合模型 |
5.2 分析方案设计 |
5.2.1 计算模型与初始、边界条件 |
5.2.2 定义评价指标 |
5.2.3 正交试验设计方案 |
5.3 数值试验结果分析 |
5.3.1 不同试验方案的应力曲线分析 |
5.3.2 正交试验结果统计与总结 |
5.4 因素敏感性分析 |
5.5 小结 |
6 基于多元统计方法的大直径竖井井壁安全评价模型研究 |
6.1 基于主元分析法的井壁破坏形式研究 |
6.2 基于多元非线性回归分析的井壁安全性评价模型研究 |
6.2.1 纵向受拉破坏非线性回归分析模型 |
6.2.2 纵向受压破坏非线性回归分析模型 |
6.2.3 剪切破坏非线性回归分析模型 |
6.3 基于评价模型的温家庄铁矿竖井井壁安全性评价 |
6.4 小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(6)厚表土薄基岩在役冻结井筒偏斜受力状态与注浆治理预警研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 研究内容 |
1.4 研究方法 |
2 矿区地质及水文地质概况 |
2.1 矿区位置、交通及地理概况 |
2.1.1 矿区井田位置 |
2.1.2 矿区井田周围交通 |
2.1.3 矿区地形地貌及水系 |
2.2 矿区地质概况 |
2.2.1 地层 |
2.2.2 构造 |
2.3 矿区水文地质概况 |
2.3.1 含水层 |
2.3.2 隔水层 |
2.4 小结 |
3 立井井筒偏斜状况及原因 |
3.1 立井井筒偏斜现状 |
3.2 立井井筒偏斜原因 |
3.2.1 主井地质条件 |
3.2.2 主井井筒原设计概况 |
3.2.3 主井井筒偏斜原因分析 |
3.3 小结 |
4 在役偏斜井筒受力分析 |
4.1 水平荷载作用下在役井筒受力分析 |
4.1.1 井筒承受均布荷载受力分析 |
4.1.2 井筒承受非均布荷载受力分析 |
4.2 在役偏斜井筒受力分析 |
4.2.1 在役偏斜井筒受力理论分析 |
4.2.2 在役偏斜井筒受力数值模拟分析 |
4.2.3 井筒偏斜受力数值模拟处理方法 |
4.2.4 计算结果综合分析 |
4.3 小结 |
5 在役偏斜井筒注浆预警值计算与设定 |
5.1 立井井筒注浆破坏预警值设定原则 |
5.2 均布注浆压力下井筒预警值 |
5.2.1 Abaqus软件简介 |
5.2.2 均布注浆压力下井筒预警值 |
5.3 非均布注浆压力下井筒预警值 |
5.4 井筒注浆预警值设定 |
5.5 小结 |
6 结论与建议 |
6.1 结论 |
6.2 存在问题与建议 |
参考文献 |
致谢 |
(7)注水法预防井筒破坏机理及其工程应用(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 问题的提出及工程背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 底含疏水引起井筒破坏机理的研究现状 |
1.2.2 立井井筒非采动破坏防治技术的研究现状 |
1.2.3 井筒非采动破坏的判别及预测方面的研究现状 |
1.2.4 注水法预防井筒破坏的研究现状 |
1.3 拟解决的关键技术问题 |
1.4 主要研究内容、方法及技术路线 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 研究方法 |
1.4.3 技术路线 |
2 黄淮地区井筒破裂简介及深部土体失水变形机理 |
2.1 黄淮地区井筒破裂简介 |
2.1.1 黄淮地区井筒破裂特征 |
2.1.2 立井井筒非采动破裂机理 |
2.2 黄淮地区深部土体工程地质特性 |
2.2.1 深厚松散冲积层结构 |
2.2.2 深埋土体的工程地质特性 |
2.3 深部土体失水压缩变形机理 |
2.3.1 容量瓶法 |
2.3.2 热重法 |
2.4 济三矿井筒附近冲积层结构及地层可注性分析 |
2.4.1 研究区域松散冲积层特点 |
2.4.2 地层可注性分析 |
2.5 本章小结 |
3 注水法预防井筒破坏的理论机理 |
3.1 注水法预防井筒破坏的微观机理 |
3.1.1 深埋黏土矿物成分分析 |
3.1.2 深埋土体注水预防井筒破坏的微观机理 |
3.2 注水法预防井筒的宏观力学机理 |
3.2.1 群井注水的理论基础 |
3.2.2 注水过程地层变形的土力学分析 |
3.2.3 注水过程井壁附加应力释放量计算 |
3.3 数值模拟法分析注水预防井筒破坏的机理 |
3.3.1 模拟方案及内容 |
3.3.2 模拟结果及分析 |
3.4 本章小结 |
4 注水过程中预防井筒破坏机理的实测研究 |
4.1 济三煤矿注水工程概况 |
4.1.1 注水工程及监测系统简介 |
4.1.2 注水过程 |
4.1.3 短期联合注水实测结果分析 |
4.1.4 长期注水实测结果分析 |
4.2 注水条件下水位、地层和井壁三因素的耦合分析 |
4.2.1 短期注水阶段水位、地层和井壁三因素耦合分析 |
4.2.2 长期注水水位、地层和井壁三因素耦合分析 |
4.3 注水有效性的工程判据及合理注水效率的判定准则 |
4.3.1 注水有效性的工程判据 |
4.3.2 合理注水效率的判定准则 |
4.4 本章小结 |
5 水压作用下含水砂层中细小颗粒运移密实圈形成机理 |
5.1 细小颗粒运移规律的相似模拟试验 |
5.1.1 试验装置设计 |
5.1.2 试验用材料 |
5.1.3 试验方案及步骤 |
5.1.4 试验结果及分析 |
5.1.5 讨论 |
5.2 细小颗粒运移的细观机理研究 |
5.2.1 模型的建立及力学参数 |
5.2.2 模拟方法及步骤 |
5.2.3 模拟结果及其分析 |
5.3 本章小结 |
6 偏心注水的可行性及增大注水流量的技术防治措施 |
6.1 偏心注水的可行性及其作用机制 |
6.1.1 模型的建立与力学参数 |
6.1.2 模型方法及步骤 |
6.1.3 模拟结果及分析 |
6.2 洗井对钻孔注水量的影响 |
6.2.1 二氧化碳洗井的原理 |
6.2.2 洗井的作用效果分析 |
6.3 振荡加压注水对注水量的影响 |
6.3.1 理论分析 |
6.3.2 振荡加压注水作用效果分析 |
6.4 本章小结 |
7 立井井筒非采动破坏的综合判别 |
7.1 影响井筒破坏各因素分析 |
7.1.1 初次破坏影响因素分析 |
7.1.2 重复破坏影响因素分析 |
7.2 立井井筒稳定性评价方法介绍 |
7.2.1 Fisher判别方法 |
7.2.2 模糊聚类评价方法 |
7.3 立井井筒稳定性综合判别结果分析 |
7.3.1 井筒初次破裂井筒稳定性结果分析 |
7.3.2 井筒重复破裂模糊聚类结果分析 |
7.4 本章小结 |
8 注水法在大降深疏水工况下应用的可行性探讨 |
8.1 工程背景 |
8.1.1 朱仙庄煤矿简介 |
8.1.2 井筒概况 |
8.1.3 五含“L”形帷幕工程概况 |
8.1.4 五含大规模疏水对四含水位的影响 |
8.2 大降深疏水对井筒稳定性的影响 |
8.2.1 模型的建立及方案思路 |
8.2.2 模拟结果及分析 |
8.3 注水法在大降深疏水工况下的应用探讨 |
8.4 本章小结 |
9 结论、创新点与展望 |
9.1 主要结论 |
9.2 创新点 |
9.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(8)冻结施工条件下立井井壁混凝土性能劣化机理与评价(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 绪论 |
2.1 研究背景和意义 |
2.2 冻结法凿井概述 |
2.2.1 冻结法凿井技术发展历程 |
2.2.2 冻结立井井壁的结构形式 |
2.3 冻结壁理论国内外研究进展 |
2.3.1 冻结壁计算理论研究进展 |
2.3.2 井壁与冻结壁的相互作用 |
2.4 大体积混凝土的水化热与温度应力 |
2.4.1 大体积混凝土组分及其特点 |
2.4.2 立井井壁大体积混凝土特性 |
2.4.3 大体积混凝土水化热 |
2.4.4 大体积混凝土温度应力 |
2.5 井井壁破裂与温度相关性的研究现状 |
2.5.1 立井井壁破裂机理研究现状 |
2.5.2 温度因素对立井井壁破裂的影响 |
2.6 研究内容与技术路线 |
2.6.1 研究内容 |
2.6.2 技术路线 |
3 冻结法施工井壁早期温度场的分布特征及其时空变化规律 |
3.1 冻结法施工井壁早期温度实测与分析 |
3.1.1 矿井概况 |
3.1.2 方案设计 |
3.1.3 监测系统 |
3.1.4 井壁温度实测结果与分析 |
3.1.5 井壁测点温度变化规律 |
3.1.6 外壁与冻结壁测点温度变化规律 |
3.1.7 井壁径向测点温度变化规律 |
3.2 冻结法施工井壁早期温度场理论模型研究 |
3.3 冻结法施工多场耦合作用下井壁早期温度场 |
3.3.1 计算模型建立 |
3.3.2 井壁与冻结壁组分及其特性选取 |
3.3.3 温度场计算相关参数确定 |
3.3.4 井壁与冻结壁温度场分布及其时空变化规律 |
3.3.5 井壁早期温度场实测与推演计算对比验证 |
3.3.6 井壁径向早期温度梯度时空分布特征 |
3.4 本章小结 |
4 冻结施工条件下井壁混凝土的早期损伤特性及其劣化规律 |
4.1 试验设计 |
4.1.1 试验原理 |
4.1.2 模拟试验机 |
4.2 试件制作及养护过程 |
4.2.1 试验材料 |
4.2.2 试件制作及过程 |
4.3 试验设备 |
4.3.1 非金属超声波检测仪 |
4.3.2 扫描电子显微镜 |
4.4 基于超声检测的冻结井壁混凝土早期损伤特性 |
4.4.1 仪器参数设置 |
4.4.2 试验方案 |
4.4.3 混凝土试件不同位置随龄期变化的超声波声学特性 |
4.4.4 混凝土试件不同位置随龄期变化的损伤特性 |
4.5 冻结井壁混凝土早期表观形态与微观结构特征 |
4.5.1 混凝土试件表观特征 |
4.5.2 基于电镜扫描试验的混凝土微观结构表征及劣化过程 |
4.5.3 基于X射线衍射试验的混凝土物相与结构特征 |
4.6 冻结法施工条件下井壁混凝土劣化机理讨论 |
4.7 本章小结 |
5 冻结施工条件下井壁混凝土早期力学特性及其性能评价 |
5.1 试验方案及设备 |
5.1.1 试验方案 |
5.1.2 试验设备 |
5.2 冻结井壁混凝土早期力学特性 |
5.2.1 试验方法及步骤 |
5.2.2 冻结井壁混凝土单轴受压早期应力应变特性 |
5.2.3 冻结井壁混凝土早期抗压强度及其损失变化特征 |
5.2.4 冻结井壁混凝土早期抗拉强度及其损失变化特征 |
5.3 冻结井壁混凝土受压破坏过程中的声发射特性 |
5.3.1 混凝土声发射试验原理 |
5.3.2 试验方法与步骤 |
5.3.3 冻结井壁混凝土受压破坏过程中的声发射响应特征 |
5.4 基于混凝土损伤特性的井壁损伤程度评价 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 主要创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(9)复杂条件下钻井井筒修复内套井壁结构研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 问题的提出 |
1.2 立井井壁修复问题研究现状 |
1.2.1 煤矿立井井壁破裂原因的理论研究 |
1.2.2 井壁破裂的国内外研究现状 |
1.3 研究方案 |
1.3.1 研究路线 |
1.3.2 研究内容 |
1.3.3 研究意义 |
2 立井井壁研究 |
2.1 井壁的受力外载 |
2.2 立井井壁的设计 |
2.2.1 内、外井壁的设计 |
2.2.2 应力的叠加 |
2.3 立井井壁模型试验 |
2.3.1 相似理论与模型试验概述 |
2.3.2 井壁模型试验相似准则 |
2.3.3 井壁模型设计 |
2.3.4 井壁模型制作与元件布置 |
2.3.5 量测内容与加载方法 |
2.3.6 试验结果及其分析 |
2.4 小结 |
3 内套井壁修复治理破裂井壁的理论研究 |
3.1 ANSYS软件 |
3.1.1 “有限元法”原理 |
3.1.2 ANSYS软件介绍 |
3.2 钢筋混凝土结构的有限元分析 |
3.2.1 基本的假定 |
3.2.2 单元的线性、非线性行为 |
3.2.3 失效准则 |
3.3 模型的建立与结果分析 |
4 内套井壁结构的实际应用 |
4.1 破裂井壁常见修复方法 |
4.1.1 卸压槽法 |
4.1.2 注浆加固法 |
4.1.3 井圈加固法 |
4.1.4 内套井壁法 |
4.2 板集煤矿的工程概况 |
4.3 井壁修复原则 |
4.3.1 横抗竖让原则 |
4.3.2 水平承载力等强度原则 |
4.4 板集煤矿井壁修复方案 |
4.4.1 板集煤矿副井破裂情况 |
4.4.2 板集煤矿副井修复方法 |
4.4.3 锚筋及防腐处理 |
4.4.4 注浆设计 |
4.5 小结 |
5 结论及展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及读研期间主要科研成果 |
(10)厚煤层开采覆岩破坏规律及粘土隔水层采动失稳机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 覆岩破坏国内外研究现状 |
1.2.2 深埋粘土工程特性国内外研究现状 |
1.2.3 存在的问题及发展趋势 |
1.3 研究内容和方法 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 研究方法 |
1.3.3 技术路线 |
1.4 本章小结 |
2 厚煤层开采覆岩破坏规律 |
2.1 厚煤层开采覆岩破坏高度预计及保护层厚度选取方法 |
2.1.1 覆岩破坏高度实测数据 |
2.1.2 综放开采覆岩破坏高度经验公式 |
2.1.3 大采高覆岩破坏高度经验公式 |
2.1.4 厚煤层开采保护层厚度选取方法 |
2.2 近距离煤层组下组煤采空区下开采覆岩破坏高度预计 |
2.2.1 下组煤开采综合采厚Mz计算方法的改进 |
2.2.2 大屯矿区近距离煤层组下组煤开采“两带”高度实测 |
2.2.3 下组煤开采覆岩破坏高度分析 |
2.3 厚煤层开采覆岩破坏高度理论研究 |
2.3.1 覆岩破坏分带形式及“马鞍形”形态形成机理 |
2.3.2“两带”高度理论分析 |
2.3.3 覆岩破坏高度时空因素分析 |
2.4 本章小结 |
3 薄基岩条件下粘-岩协同变形及结构失稳突变模型 |
3.1 薄覆岩和粘土层采动变形相似模拟 |
3.1.1 模型的建立 |
3.1.2 地层移动过程及变形形态 |
3.1.3 粘-岩断裂空隙主控因素分析 |
3.2 全软覆岩破断岩层对粘土层的力学传递 |
3.2.1 全软覆岩中薄基岩破断形式 |
3.2.2 破断岩层对粘土层的力学传递 |
3.3 静力载荷下粘-岩复合结构粘土层失稳突变模型 |
3.3.1 静力载荷下粘-岩复合结构分析模型 |
3.3.2 粘土层失稳的折叠突变模型 |
3.3.3 折叠突变模型对粘土层失稳的描述 |
3.4 本章小结 |
4 深埋粘土工程特性及厚松散层内部采动变形探测 |
4.1 深埋粘土工程特性 |
4.1.1 深埋粘土物理性质分析 |
4.1.2 深埋粘土力学性质分析 |
4.2 受采动影响松散层内部移动变形探测 |
4.2.1 测站及观测仪器 |
4.2.2 松散层内部竖向移动变形规律 |
4.2.3 松散层厚度变形机理分析 |
4.2.4 松散层内部水平移动变形规律 |
4.3 流固耦合粘土层采动变形数值模拟 |
4.3.1 Midas/GTS软件简介及模型的建立 |
4.3.2 数值模拟计算结果与分析 |
4.4 本章小结 |
5 采动变形粘土层隔水性失稳机理研究 |
5.1 粘土极限变形试验 |
5.1.1 粘土极限变形试验成套装置 |
5.1.2 试验结果 |
5.2 变形粘土细观结构研究 |
5.2.1 粘土层渗透性影响因素分析 |
5.2.2 变形粘土孔隙比细观成像及分析 |
5.3 本章小结 |
6 粘土层隔水性失稳判据及工程实例 |
6.1 粘土层采动变形预计 |
6.2 粘土层隔水性失稳判别方法 |
6.2.1 粘土层隔水性指标确定 |
6.2.2 粘土层隔水性定量判别准则 |
6.3 工程实例 |
6.3.1 姚桥煤矿新东四采区地质条件 |
6.3.2 覆岩破坏高度预计 |
6.3.3 松散层底部粘土层隔水性评价 |
6.4 本章小结 |
7 结论和展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 创新点 |
7.3 存在的不足 |
7.4 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
四、中国东部黄淮地区煤矿井筒成片破裂研究(论文参考文献)
- [1]临涣煤矿东进风井井筒破裂机理及修复加固设计[D]. 唐方圆. 安徽理工大学, 2020(07)
- [2]厚表土薄基岩开采地层沉陷规律及其井筒偏斜致因研究[D]. 彭世龙. 安徽理工大学, 2019(03)
- [3]朱仙庄煤矿“五含”疏放水条件下井壁受力变形机理与安全监测研究[D]. 吴言霜. 安徽理工大学, 2019(01)
- [4]深厚表土层井筒稳定性长期监测与评价 ——以兴隆庄矿主井为例[D]. 田辉. 中国矿业大学, 2019(09)
- [5]大直径竖井井壁受力特性及安全性评价方法研究[D]. 杨海朋. 北京交通大学, 2018(01)
- [6]厚表土薄基岩在役冻结井筒偏斜受力状态与注浆治理预警研究[D]. 周松柏. 安徽理工大学, 2018(12)
- [7]注水法预防井筒破坏机理及其工程应用[D]. 杜明泽. 中国矿业大学(北京), 2018(01)
- [8]冻结施工条件下立井井壁混凝土性能劣化机理与评价[D]. 陈志杰. 北京科技大学, 2016(08)
- [9]复杂条件下钻井井筒修复内套井壁结构研究[D]. 张安. 安徽理工大学, 2016(08)
- [10]厚煤层开采覆岩破坏规律及粘土隔水层采动失稳机理研究[D]. 刘世奇. 中国矿业大学(北京), 2016(02)