鉆井法鑿井施工階段井壁結構穩(wěn)定性分析.pdf

1、隨著淺層煤炭資源的開采殆盡，鉆井法特殊鑿井的開鑿深度逐漸加大，井壁的結構形式需要創(chuàng)新，施工階段井壁結構的穩(wěn)定問題也需要詳細討論。本文針列鉆井法超深井孔施工階段井壁結構在泥漿中的整體穩(wěn)定問題，總結了影響井壁結構整體穩(wěn)定性的因素；分別采用平衡法和能量法分析了施工階段井壁結構的整體穩(wěn)定臨界荷載；推導了普通節(jié)間連接和可縮井壁接頭的轉動剛度表達式；探索一種新型鋼結構井壁并分析了其在橫向壓力和軸向壓力作用下的局部穩(wěn)定承載力。 ⑴分析了在施工

2、階段井壁結構可能出現(xiàn)的穩(wěn)定分類，指出整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性是施工階段可能出現(xiàn)的穩(wěn)定問題。之后，分析了影響施工階段井壁結構整體穩(wěn)定性的因素，指出井壁分段數(shù)、井壁節(jié)間連接剛度、井壁剛度沿軸向的變化、泥漿和配重水的作用、井壁結構的端部支承條件以及井壁制作安裝質量等是影響井壁結構整體穩(wěn)定性的因素，并對各個因素的計算方法進行了探討。 ⑵采用平衡法分析了施工階段井壁結構的整體穩(wěn)定性?？紤]分段數(shù)、節(jié)間連接剛度、井壁剛度沿軸向變化和軸向壓力沿軸

3、向變化等因素，不考慮泥漿壓力的影響，建立井壁結構整體穩(wěn)定性的分析模型。采用平衡法推導各個井壁段的平衡方程，求解平衡方程，并令撓度、轉角、彎矩和剪力滿足井壁段之間的協(xié)調條件和井壁邊界條件。通過理論推導，得出了井壁結構的穩(wěn)定系數(shù)，并編制程序實現(xiàn)了求解。經(jīng)程序計算，定量分析了上述各個因素對施工階段井壁結構整體穩(wěn)定性的影響?？紤]初始彎曲缺陷，分析了各影響因素下井壁結構的荷載－撓度關系以及井壁上各點撓度沿軸向的變化，得出各因素對井壁撓度的影響．對

4、上述分析的各種數(shù)據(jù)，采用最小二乘法進行了擬合，得出穩(wěn)定系數(shù)和跨中撓度的擬合公式。 ⑶采用能量法分析了施工階段井壁結構的整體穩(wěn)定性。首先，不考慮節(jié)間連接剛度和井壁剛度沿軸線的變化，假設井壁結構為等剛度勻質彈性桿，考慮井壁自重、泥漿荷載和配重水荷載，分別分析了充滿配重水和非充滿配重水情況下井壁結構的整體穩(wěn)定性?？紤]井壁分段數(shù)、節(jié)間連接剛度、井壁剛度沿軸向變化、泥漿與配重水作用，分別推導了充滿配重水和非充滿配重水情況下井壁結構的穩(wěn)定系

5、數(shù)公式，并編制程序進行了求解．經(jīng)過程序計算，分析了各影響因素對井壁穩(wěn)定系數(shù)的影響，并與平衡法的計算結果進行了比較。 ⑷對于井壁節(jié)間連接，根據(jù)其構造和功能，分為普通井壁節(jié)間連接和可縮井壁節(jié)問連接。對普通井壁節(jié)間連接，考慮焊縫、螺栓和法蘭盤的作用，建立了井壁節(jié)間連接抗彎剛度的分析模型。通過三個受力階段的分析，建立了不同階段節(jié)問連接承受的彎矩和轉角的關系式，并得到節(jié)間連接的轉動剛度表達式。 ⑸針對超深井壁結構帶來的混凝土井壁結