西部礦區(qū)井筒建設(shè)普遍采用全深凍結(jié)法施工,由于緩凝水泥漿置換高度受限,凍結(jié)管與凍結(jié)孔孔壁之間易形成環(huán)形導(dǎo)水通道,從而溝通不同層段的含水層,使之產(chǎn)生水力聯(lián)系,對(duì)礦井的安全生產(chǎn)構(gòu)成一定影響,需要采用注漿方法對(duì)環(huán)形通道進(jìn)行封堵。本文依托營(yíng)盤(pán)壕煤礦,采用理論分析、數(shù)值模擬、室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用相結(jié)合的研究手段,開(kāi)展環(huán)形通道內(nèi)速凝類(lèi)漿液驅(qū)替擴(kuò)散封堵機(jī)理及高壓注漿作用下圍巖非線性變形過(guò)程研究,為注漿工程關(guān)鍵參數(shù)的選取提供依據(jù)。對(duì)典型速凝類(lèi)漿液（水泥-水玻璃漿液）的理化性質(zhì)進(jìn)行測(cè)試,基于其流變性質(zhì)推導(dǎo)建立了環(huán)形通道內(nèi)黏度時(shí)變性漿液擴(kuò)散控制方程。利用COMSOL多物理場(chǎng)數(shù)值模擬軟件,研究了環(huán)形通道注漿過(guò)程中漿液黏度、擴(kuò)散距離及漿液擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)壓力時(shí)空分布特征。利用ABAQUS數(shù)值模擬軟件,采用正交試驗(yàn)方法分析了圍巖力學(xué)性質(zhì)、井壁力學(xué)性質(zhì)、孔口管長(zhǎng)度、注漿壓力、注漿方式等5個(gè)因素影響下圍巖受力及變形規(guī)律,確定注漿過(guò)程中圍巖安全的主控因素;利用該軟件開(kāi)展了三維數(shù)值模擬試驗(yàn),研究了高壓注漿作用下井壁及圍巖受力變形特征。深入分析我國(guó)西部多個(gè)礦區(qū)的凍結(jié)法施工井筒涌水案例,按照致災(zāi)原因劃分了凍結(jié)孔水害類(lèi)型。綜合所得理論分... 

【文章來(lái)源】：山東科技大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：96 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．２井田含、隔水層結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｑｕｉｆｅｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??侏羅系安定組為阻隔志丹群含水層水進(jìn)入礦井的主要隔水層

度８０５．９２ｍ。主井凍結(jié)深度８６５．００ｍ，凍結(jié)范圍包括井筒下部裝載硐室；凍結(jié)鉆孔??４４個(gè)，直徑＜Ｊ＞１９２ｍｍ，凍結(jié)管采用管徑Ｏ１４〇ｘ６ｍｍ無(wú)縫鋼管；測(cè)溫管５個(gè)，采用??管徑（＆１２７ｘ５ｍｍ無(wú)縫鋼管（如圖２．３所示）。凍結(jié)管下入之前，主井凍結(jié)孔采用泥漿??置換技術(shù)封閉了自孔底以上２００ｍ范圍，環(huán)形空間其他區(qū)段未進(jìn)行封堵。??ｒＰ？，?４３?１?？?Ｊ?．〇?ＡＸ?３?＊Ｃ１??Ｔ，．，、??圖２．３營(yíng)盤(pán)壕煤礦主井井筒凍結(jié)孔及測(cè)溫孔?圖２．４營(yíng)盤(pán)壕煤礦副井井筒凍結(jié)孔及測(cè)溫孔??布置圖?布置圖??Ｆｉｇ．?２．３?Ｌａｙｏｕｔ?ｏｆ?ｆｒｅｅｚｉｎｇ?ｈｏｌｅ?ａｎｄ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?Ｆｉｇ．?２．４?Ｔｈｅ?ｌａｙｏｕｔ?ｏｆ?ｆｒｅｅｚｉｎｇ?ｈｏｌｅ?ａｎｄ??ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?ｈｏｌｅ?ｉｎ?ｍａｉｎ?ｓｈａｆｔ?ｏｆ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｍｅａｓｕｒｉｎｇ?ｈｏｌｅ?ｉｎ?ａｕｘｉｌｉａｒｙ?ｓｈａｆｔ?ｏｆ??Ｙｉｎｇ－ｐａｎ－Ｈａｏ?ｃｏａｌ?ｍｉｎｅ?Ｙｉｎｇ－ｐａｎ－Ｈａｏ?ｃｏａｌ?ｍｉｎｅ??副井井口標(biāo)尚＋１２４７．５０ｍ，井筒直徑（凈）１０．０ｍ，井筒深度７８９．０ｍ，井筒支護(hù)??方式為鋼筋混凝土雙層復(fù)合井壁，外壁厚度為５５０ｍｍ，內(nèi)壁厚度為５５０￣１５００ｍｍ，??混凝土強(qiáng)度等級(jí)Ｃ３０￣Ｃ７０。凍結(jié)深度為８６０ｍ，采用長(zhǎng)短腿凍結(jié)，由２６個(gè)內(nèi)圈孔??（６２３ｍ）

３．１所示）。為便于漿液擴(kuò)散過(guò)程的理論研宄，本論文假設(shè)凍結(jié)孔和凍結(jié)管在施工及??下沉期間不存在彎曲，即兩者軸線均呈豎直狀態(tài)，且環(huán)形通道側(cè)壁光滑無(wú)摩擦（如??圖３．２所示）。??／?！?結(jié)孔?凍結(jié)？Ｃ?Ｉ??圖３．１環(huán)形通道示意圖?圖３．２本文簡(jiǎn)化的環(huán)形通道示意圖??Ｆｉｇ．３．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ａｎｎｕｌａｒ?Ｆｉｇ．３．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ??ｃｈａｎｎｅｌ?ａｎｎｕｌａｒ?ｃｈａｎｎｅｌ??３．１．２注漿擴(kuò)散物理模型??注漿工程中，在井筒內(nèi)破壁施工注漿孔以溝通凍結(jié)孔環(huán)形通道。與注漿壓力??相比，漿液自重可忽略不計(jì)。根據(jù)以上概化邊界條件并忽略漿液自重，靜水條件??下漿液在環(huán)形通道的流態(tài)運(yùn)動(dòng)為以注漿孔軸線所在平面為對(duì)稱(chēng)面的垂向擴(kuò)散，以??此建立環(huán)形通道內(nèi)漿液擴(kuò)散物理模型（如圖３．３所示）。由圖３．３可知，注漿孔水平??且半徑為環(huán)形通道外壁半徑（即凍結(jié)孔內(nèi)徑）為７？，內(nèi)壁半徑（即凍結(jié)管外徑）為ｒ。??漿液在環(huán)形通道中擴(kuò)散范圍被擴(kuò)散鋒面所限制，漿液鋒面長(zhǎng)度為ｚｆｒａｎ；鋒面處的??漿液擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)壓力ＰｆｒＱｎｔ假設(shè)等于靜水壓力Ａｖ，環(huán)形通道內(nèi)最大注漿壓力分布在注??漿管水平軸面與環(huán)空交截面處

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]全深凍結(jié)井筒隱蔽豎向?qū)ǖ谰C合治理關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 劉心廣,徐建國(guó),馬慶福,劉承志,魏久傳,張偉杰,李孝朋.  中國(guó)煤炭. 2018(03)
[2]全深凍結(jié)井筒凍結(jié)孔導(dǎo)水通道預(yù)注漿技術(shù)[J]. 周霖,劉承志,張廣學(xué),魏久傳,張偉杰,李孝朋.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2017(12)
[3]中國(guó)凍結(jié)法鑿井理論與技術(shù)綜述[J]. 李功洲.  建井技術(shù). 2017(04)
[4]導(dǎo)水裂縫帶高度研究方法探討——以陳家溝煤礦為例[J]. 陳書(shū)客.  礦產(chǎn)勘查. 2017(03)
[5]導(dǎo)水裂縫帶高度的多方法綜合確定[J]. 張延飛,魏久傳,謝道雷,李孝朋.  礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā). 2017(01)
[6]深部礦井回風(fēng)井凍結(jié)施工過(guò)程中管涌事故分析[J]. 楊健輝,湯秀鋒,張勁松,芮大虎,王利.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2016(03)
[7]井筒凍結(jié)孔環(huán)形空間水害治理及效果評(píng)價(jià)[J]. 方沛.  煤礦安全. 2015(12)
[8]水泥-水玻璃漿液裂隙注漿擴(kuò)散的室內(nèi)試驗(yàn)研究[J]. 張慶松,張連震,劉人太,韓偉偉,朱明聽(tīng),李相輝,鄭東柱,徐咸輝.  巖土力學(xué). 2015(08)
[9]井筒凍結(jié)孔解凍涌水發(fā)生機(jī)制及其控制技術(shù)[J]. 吳璋,王曉東,武光輝,朱明誠(chéng).  煤田地質(zhì)與勘探. 2015(01)
[10]基于漿液黏度時(shí)空變化的水平裂隙巖體注漿擴(kuò)散機(jī)制[J]. 張慶松,張連震,張霄,劉人太,朱明聽(tīng),鄭東柱.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2015(06)

博士論文
[1]水泥基速凝漿液地下工程動(dòng)水注漿擴(kuò)散封堵機(jī)理及應(yīng)用研究[D]. 劉人太.山東大學(xué) 2012
[2]地下工程動(dòng)水注漿過(guò)程中漿液擴(kuò)散與封堵機(jī)理研究及應(yīng)用[D]. 張霄.山東大學(xué) 2011

碩士論文
[1]巨厚含水層下煤層頂板突水機(jī)理及水害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)[D]. 孫福勛.山東科技大學(xué) 2017
[2]白堊系巖層凍融損傷破壞及可注性實(shí)驗(yàn)研究[D]. 賈曉峰.西安科技大學(xué) 2015
[3]凍結(jié)孔固管充填漿液性能劣化及凍結(jié)管的下沉受阻機(jī)理研究[D]. 樊志強(qiáng).中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2015
[4]井筒基巖凍結(jié)法施工解凍水害治理技術(shù)研究[D]. 趙強(qiáng).西安科技大學(xué) 2014
[5]高壓裂隙注漿試驗(yàn)臺(tái)研制及塑性早強(qiáng)漿材注漿試驗(yàn)研究[D]. 徐志鵬.煤炭科學(xué)研究總院 2009
[6]縫洞型介質(zhì)兩相流動(dòng)機(jī)理的數(shù)值模擬研究[D]. 劉金玉.中國(guó)石油大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3319476