洛河組砂巖地層立井凍結(jié)施工安全評價(jià)及災(zāi)害控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著煤炭開采深度的增加，煤層賦存的地質(zhì)條件也愈加復(fù)雜，礦井施工面臨眾多技術(shù)難題。其中，最為典型的即是井筒穿越深厚富水軟弱砂巖，而其它地層立井凍結(jié)設(shè)計(jì)中常用的設(shè)計(jì)參數(shù)及經(jīng)驗(yàn)在軟巖特別是洛河組砂巖地層立井凍結(jié)設(shè)計(jì)中已不再適用。因此，以陜西彬長某礦立井凍結(jié)施工為工程依托，采用室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場實(shí)測相結(jié)合的方法，對西部軟巖地層中最深厚、最典型的洛河組砂巖地層立井凍結(jié)施工評價(jià)及災(zāi)害控制技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，取得了具有一定理論價(jià)值和實(shí)

2、際意義的創(chuàng)新性研究成果，主要有：
　?、欧治龅玫铰搴咏M砂巖地層立井凍結(jié)施工風(fēng)險(xiǎn)的主要影響因素。在深入分析洛河組砂巖的地層結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)特性的基礎(chǔ)上，對洛河組砂巖地層立井凍結(jié)施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分類，并提出了凍結(jié)施工過程中存在著工程地質(zhì)與水文地質(zhì)、地層荷載以及施工技術(shù)等不同條件而產(chǎn)生的主要風(fēng)險(xiǎn)及其影響因素，對確保井筒凍結(jié)工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)和安全高效施工具有積極的指導(dǎo)作用。
　?、蒲芯康贸雎搴咏M砂巖地層立井凍結(jié)壁變形的理論計(jì)算公式和

3、一定凍結(jié)壁厚度條件下相關(guān)施工參數(shù)的安全界限。1）通過分析不同條件下立井凍結(jié)壁變形計(jì)算方法，推導(dǎo)得出洛河組砂巖地層立井凍結(jié)壁變形的理論計(jì)算公式，并以陜西彬長某礦立井凍結(jié)施工為工程依托，得出了該礦立井凍結(jié)壁變形與時(shí)間的關(guān)系曲線；2）建立了洛河組砂巖凍結(jié)壁厚度與各影響因素的回歸擬合計(jì)算公式，給出了凍結(jié)壁厚度一定條件下相關(guān)施工參數(shù)的安全界限，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了其準(zhǔn)確性。
　?、峭ㄟ^對洛河組砂巖地層立井凍結(jié)施工過程進(jìn)行數(shù)值模擬分析，

4、建立了凍結(jié)壁最大徑向位移多因素計(jì)算公式。根據(jù)建立64個(gè)計(jì)算模型，對洛河組砂巖地層初始狀態(tài)下30d、60d、90d及120d立井凍結(jié)的模擬，直觀地展現(xiàn)了凍結(jié)壁的形成過程，同時(shí)對不同井筒掘進(jìn)段高、凍結(jié)溫度及凍結(jié)壁厚度條件下的凍結(jié)壁最大位移進(jìn)行了數(shù)值分析，進(jìn)而建立了凍結(jié)壁最大徑向位移多因素計(jì)算公式，其計(jì)算結(jié)果與陜西彬長某礦立井凍結(jié)壁變形實(shí)測結(jié)果基本一致，對該地區(qū)同類地層條件下立井凍結(jié)施工具有積極的參考價(jià)值。
　?、忍岢隽寺搴咏M砂巖地層立

5、井凍結(jié)施工風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測方法?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理建立了洛河組砂巖地層立井凍結(jié)施工信息的單點(diǎn)預(yù)測模型，結(jié)合陜西彬長某礦洛河組砂巖地層井筒凍結(jié)工程，對影響立井凍結(jié)施工風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了工程預(yù)報(bào)，預(yù)測結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果基本吻合，預(yù)測方法準(zhǔn)確度較高，適用性較強(qiáng)，為現(xiàn)場凍結(jié)施工方案及其參數(shù)的合理確定提供了可靠的參考依據(jù)。
　?、山⒘寺搴咏M砂巖地層立井凍結(jié)施工安全評價(jià)模型。在分析工程施工常用安全評價(jià)方法和洛河組砂巖地層特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用模糊綜