【摘要】：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)計中常用的設(shè)計參數(shù)及經(jīng)驗在軟巖特別是洛河組砂巖地層立井凍結(jié)設(shè)計中已不再適用。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、理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場實測相結(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值和實際意義的創(chuàng)新性研究成果,主要有:⑴分析得到洛河組砂巖地層立井凍結(jié)施工風(fēng)險的主要影響因素。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)險及其影響因素,對確保井筒凍結(jié)工程的優(yōu)化設(shè)計和安全高效施工具有積極的指導(dǎo)作用。⑵研究得出洛河組砂巖地層立井凍結(jié)壁變形的理論計算公式和一定凍結(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)場實測數(shù)據(jù),驗證了其準(zhǔn)確性。⑶通過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,建立了凍結(jié)壁最大徑向位移多因素計算公式。根據(jù)建立64個計算模型,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算公式,其計算結(jié)果與陜西彬長某礦立井凍結(jié)壁變形實測結(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值。⑷提出了洛河組砂巖地層立井凍結(jié)施工風(fēng)險預(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)險的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了工程預(yù)報,預(yù)測結(jié)果與現(xiàn)場實測結(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)。⑸建立了洛河組砂巖地層立井凍結(jié)施工安全評價模型。在分析工程施工常用安全評價方法和洛河組砂巖地層特點的基礎(chǔ)上,采用模糊綜合評判理論,綜合考慮凍結(jié)壁強(qiáng)度、凍結(jié)壁厚度、凍結(jié)壁溫度、井筒掘進(jìn)段高、地下水滲流、凍結(jié)地層壓力、凍結(jié)管偏斜及停電時間等主要風(fēng)險因素,建立了洛河組砂巖地層施工安全綜合評判方法,并在此基礎(chǔ)上提出了洛河組砂巖地層立井凍結(jié)施工災(zāi)害控制措施,對洛河組砂巖地層立井凍結(jié)施工安全評價和災(zāi)害控制具有積極意義。
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【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD265.3

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本文編號：2368581