冻结法施工井壁中高强高性能混凝土研制应用

为了提高矿井混凝土结构的耐久性和安全性,针对深厚表土层冻结井壁混凝土的特点,采用优化方法,对深厚表土层冻结井壁高强高性能混凝土进行了配合比设计,研究了高强高性能混凝土的拌合物性能、力学性能、干缩、绝热温升和抗渗、抗冻、抗氯离子渗透性能.结果表明:制备的高强高性能混凝土的主要技术指标能够满足设计要求,且在龙固煤矿副井井筒成功施工井筒深度367 m,在郓城煤矿副井成功施工滑模套壁深度581 m.     

高强混凝土在立井井壁中的应用及展望

高强混凝土是一种品质优良的建筑材料，具有强度高、变形小、良好的抗渗性和抗冻性。将高强混凝土用于深厚表土层立井井筒工程中，能满足我国不断加深的钻井和冻结井简建设的需要。高强混凝土复合井壁具有减小井壁厚度，防止井壁渗水，降低建井成本的优点。介绍了我国煤矿立井使用高强混凝土所取得的经验，提出了今后深厚表土层中高强混凝土复合井壁的结构形式，以便更好地推广和应用高强混凝土井壁，解决深厚表土层立井支护的难题。     

特厚冲积层钻井井壁高强高性能混凝土配制研究及其应用

针对特厚冲积层钻井壁的施工条件和性能要求，提出了钻井井壁高强高性能混凝土的配制原则和配制途径，在大量试验的基础上选择了原材料，进行了C60-C70钻井井壁高强高性能混凝土的配制试验，得到了优化配合比，井成功地应用于工程中。     

高强混凝土在立井井壁中的应用探讨

高强混凝土作为一种新的建筑材料,具有强度高、变形小、良好的抗渗性和抗冻性。将高强混凝土用于深厚表土层立井井筒工程中,能满足我国不断加深的钻井和冻结井筒建设的需要。高强混凝土复合井壁具有减小井壁厚度,防止井壁渗水,降低建井成本的优点。     

高强混凝土在赵固一矿冻结井壁中的应用

在赵固一矿主、副、风井518m深厚表土层冻结井筒的内外层井壁试验中，采用在普通混凝土的传统组份中掺入化学外加剂及矿物外加剂的“双掺”技术，应用常规的混凝土生产工艺配制C40～C80低水化热、高强高性能混凝土，施工方便，易于推广应用。     

程村矿主副井深厚冲积层冻结凿井技术

程村矿主副井深厚冲积层冻结凿井,从优化井壁结构及冻结方案入手,采用低水化热高强高性能混凝土筑壁,有效控制井壁厚度和冻结壁强度,实现国内已建成冻结井冲积层最厚和冻结最深,无断裂冻结管,无压坏井壁以及井壁混凝土无裂纹、无淋水,经济效益十分显著.     

冻结井筒高强混凝土水化热规律研究

为了研究冻结井筒高强混凝土水化热规律,对井壁高强混凝土的水化放热规律作了试验研究,并结合有限元数值模拟分析发现:混凝土水化热对冻结壁的影响范围在0.5 m以内;井壁混凝土在浇筑后25～40d才进入负温养护,深冻结井井壁高强高性能混凝土的水化热最高温升一般发生在20～35h,比水利工程等大体积普通混凝土的最高温升提前了3～4d.     

CF80高强钢纤维井壁混凝土力学特性研究

为了改善高强井壁混凝土的脆性特征,配制出了CF80高强钢纤维井壁混凝土,并对其基本力学性能和三轴抗压强度进行了试验研究。试验结果表明:在混凝土中加入20～40 kg/m3钢纤维,抗拉强度值可提高47.0%～68.3%,明显地改善高强混凝土的脆性特征;钢纤维掺量的改变对高强混凝土的立方体抗压强度和轴心抗压强度影响不大,对弹性模量和泊松比几乎没有影响;三轴抗压试验表明,钢纤维的加入能够提高试件破坏的峰值应变和残余强度,显著改善试件的破坏形态。因此,高强钢纤维混凝土能够满足深井高强井壁对混凝土高性能特性需求。     

深冻结井井壁高强高性能混凝土抗裂性能试验研究

山东省建筑科学研究院利用自行研发的NC-H系列高效复合外加剂,制备出了适用于浇筑深厚表土层冻结井井壁的高强高性能混凝土;它除具有较高的早期强度外,还具有较好的抗裂抗渗性能.     

我国煤矿冻结法凿井井壁应用大于C80高强高性能混凝土技术现状与展望

分析煤矿深厚冲积层冻结法凿井井壁应用大于C80高强高性能混凝土的必要性和冻结法凿井内外层井壁混凝土应用的严酷环境,介绍深厚冲积层冻结法凿井井壁高性能混凝土研究、应用现状与取得的重大创新性成果,指出当前设计和施工应用大于C80高强高性能混凝土存在的问题和对策。     

深厚表土层变断面钻井井壁竖向稳定临界深度的有限元计算

在给出了深厚表土层钻井井壁竖向稳定性有限元基本理论的基础上，结合工程实例，计算出该钻井井壁的竖向稳定临界深度为635 m（其钻井井壁全深为645.3 m），表明该钻井井壁在下沉到底时存在竖向失稳的可能性.通过增加横向约束的方法，井壁的竖向稳定性可得到有效地改善.同时研究了井壁的质量、井壁上下端的约束条件和井壁底接触面积等因素对钻井井壁竖向稳定临界深度的影响.结果表明：井壁的质量与钻井井壁竖向稳定临界深度成反比；井壁上下端的约束条件对井壁的竖向稳定性影响较大；井壁底与岩面的接触面积越大，井壁的竖向稳定性越强.     

变断面深厚表土钻井井壁竖向结构稳定性

采用理论分析和有限元分析2种方法深入研究了变断面深厚表土钻井井壁竖向稳定性问题.用外推法建立了变断面非满水钻井井壁竖向稳定临界深度计算公式,并分析了其影响因素;借助ABAQUS软件分析了不同阶段钻井井壁的竖向稳定性问题,计算了钻井井壁竖向稳定临界深度,分析了井壁自重、不同边界条件、井壁底部接触面积对竖向稳定临界深度的影响.结果表明,井壁筒受力状态和边界条件对竖向稳定临界深度的影响最大.     

立井井筒表土层注浆加固过程的控制方法及应用

在分析表土层注浆加固治理井壁破裂原理的基础上，阐述了注浆加固过程控制的必要性，提出了根据实测井壁附加应变的变化规律来控制注浆加固过程的方法.依据具体的工程条件，研究了注浆加固过程控制的监测系统、控制内容和实施方法.研究和实施的结果表明，注浆加固过程的有效控制，可使井壁的既有应变得到明显的缓释，可改善井壁的受力状态，保证注浆期间井壁的安全，确保矿井的安全生产.     

大体积高性能混凝土冻结井壁水化热温度场实测与分析

大体积高性能混凝土井壁水化热温度场发展规律对于研究井筒温度应力、提高井壁质量极为重要,为获得实测资料,对国内井筒直径和井壁厚度均最大的冻结井壁开展了早龄期温度场实测研究与分析。设置4个监测层位,实时监测获得了一次浇注厚度达2.5 m的C60高性能混凝土井壁温度场的分布规律及井壁内径向各点的温升规律,获得不同厚度和标号井壁的最高温度达61.4~73.1℃、最大温升39.6~48.8℃、内部最大温差24.3~33.0℃。拟合得到了较符合现场浇注井壁内最高温升与龄期的双指数关系式。并结合工程实践,从混凝土材料、水化热温升、降低约束和养护条件等方面分析了大体积混凝土井壁预防开裂的技术措施。实测数据为冻结井壁设计与施工提供宝贵的基础资料,为工程建设提供借鉴。     

深厚冲积层井筒修复内层钢板高强钢纤维混凝土复合井壁研究及应用

针对板集煤矿副井井筒修复的复杂工程条件,提出采用内套内层钢板高强钢纤维混凝土复合井壁结构。首先,对该种新型井壁结构力学特性进行了模型试验研究,结果表明:在井壁结构中高强钢纤维混凝土的极限压应变可达(-3 710~-3 750)με,显著提高了井壁结构的延性特征;由于内层钢板的约束作用,井壁内缘钢纤维混凝土也处于三向受压状态,钢纤维混凝土抗压强度提高了1.822~1.974倍,从而显著提高了该种复合井壁的承载能力;在板集煤矿副井井筒修复工程中首次应用了内层钢板高强钢纤维混凝土复合井壁,并通过现场实测结果表明,2个监测水平钢纤维混凝土应变分别为-290με和-359με,远小于试验实测的极限压应变值,说明目前该种新型井壁结构混凝土变形小,井壁结构安全可靠。     

约束混凝土结构在井筒支护中的研究与应用

约束混凝土井壁由于采用材料强度和弹性模量都高于钢筋混凝土的网板作为其内层结构,内外层产生良好的复合作用,使外层钢筋混凝土筒体在受力时,内表面产生径向约束压应力,从而提高井壁的整体承载能力,避免井壁因径向拉应变超过材料极限而发生破坏。模型试验和工程应用都证明了约束混凝土结构是一种理想一抗地层竖向附加力的井壁结构型式。     

冻结法成井井壁在深厚表土段附加应力研究

为研究深厚表土段井壁的破坏机理,提高井筒的使用寿命,指导已破坏井筒维修和为新设计井筒提供依据,采用数值模拟和理论计算相结合的方法,对淮北煤田深厚表土段井壁附加应力的产生原因及大小进行了探讨。结果表明：附加应力由井壁和裹携土体重量产生,与地下水埋藏深度、土的容重、地下水层数有关,地下水埋藏越深,产生的附加应力越大,在基岩表面处的附加应力为89.91 MPa,远远超过了混凝土井壁的抗压强度。为避免井筒破坏,应采用方法是：增加井壁强度、保持原有水压、设法减少锥体的重量、井壁在应力集中处采用伸缩装置。     

单层井壁竖直附加力变化规律的数值分析

深厚表土疏排水沉降地层条件下的井壁处于复杂的动态受力状态,井壁的受力变化主要与底部含水层的渗透系数、含水层固结沉降量、井壁与国土的耦合作用有关.为探讨井壁竖直附加力大小的变化规律,运用数值模拟方法对单层混凝土井壁进行了分析研究,得出:井壁的竖直附加力与底部含水层渗透系数成正比对数关系,与井壁混凝土的弹性模量成正比线性关系;同时发现复合载荷作用下井壁的应力应变关系是动态变化的,井壁的塑性区是多种载荷耦合作用的结果.因此,减小底部含水层的渗透系数、井壁混凝土的弹性模量,有利于减小井壁的竖直附加力,可提高井壁的可靠性.     

城郊煤矿大硐室喷射高韧性纤维混凝土支护

针对煤矿大硐室断面跨度较大,围岩稳定性较差,砌筑混凝土支护较为复杂,用锚网喷支护喷层易开裂的缺点,采用喷射高韧性纤维混凝土配合锚网喷、锚索支护技术,从而缩短施工工期,减少投入,避免喷层开裂,有效支护大硐室。