西部地區(qū)深基巖凍結(jié)井筒外層井壁力學(xué)特性與設(shè)計(jì)優(yōu)化研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國對于能源的需求量隨之加大，加之我國中、東部礦區(qū)可開采的煤炭資源愈來愈少，所以煤礦建設(shè)的重點(diǎn)地區(qū)和煤炭主產(chǎn)區(qū)逐漸發(fā)展為西部地區(qū)。西部礦區(qū)普遍采用凍結(jié)法鑿井，在凍結(jié)井壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)手冊中的參數(shù)都是針對中、東部的，采用它們來設(shè)計(jì)西部全基巖凍結(jié)井壁缺乏針對性。
　　本文以內(nèi)蒙古紅慶河煤礦凍結(jié)法鑿井為研究背景，用外層井壁受力的理論分析和室內(nèi)凍脹試驗(yàn)相結(jié)合的分析方法表明，西部地區(qū)白堊系和侏羅系地層

2、的凍脹率及凍脹力均很小，由此提出了西部地區(qū)深基巖凍結(jié)法鑿井外層井壁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化方案，即外層井壁的設(shè)計(jì)主要控制條件為井壁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要求。通過模型試驗(yàn)得到外層井壁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形和強(qiáng)度特征，搞清了其力學(xué)機(jī)理，試驗(yàn)的得到的井壁最小極限荷載，大于凍結(jié)巖層時產(chǎn)生的凍脹力，論證了井壁優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的可行性。最后對優(yōu)化后的井壁模型進(jìn)行數(shù)值分析，進(jìn)一步研究了外壁的受力特征，得到了豐富的數(shù)值模擬數(shù)據(jù)及結(jié)果圖，分析結(jié)果再次論證了外層井壁優(yōu)化方案確實(shí)可行