花園煤礦主副井可縮裝置方案初步設(shè)計(jì)(存儲版)
【正文】 井筒 5/個井筒 數(shù)量 2 2 小計(jì) (萬元 ) 40 10 總計(jì) (萬元 ) 40+10+= 18 實(shí)際井筒揭露地狀圖 466~479， 400~420m 留樣。 將 t 代入 a(h2t)可得 主副井可縮裝置的壓縮量分別為： 253mm 和 265mm。 考慮到施工誤差，確定 主副井 可縮裝置的 內(nèi)緣直徑分別為： 4550mm 和 5050mm，外緣直徑分別為： 5970mm 和 6670mm。上下面板厚度 tu 可取與內(nèi)外殼體同厚或略大，中間管子厚度 tp 應(yīng)等于或 略小于內(nèi)外殼體厚度 t。主要利用鋼管和立板的曲屈變形實(shí)現(xiàn)可縮，壓縮率可達(dá) 70%以上，為木質(zhì)可縮裝置的 2 倍以上。采用這種井壁結(jié)構(gòu)使得井壁豎向變形部位及其位移量可知，但同時(shí)要求井筒裝備可縮。在靠近表土與基巖交界面附近隔水層中的內(nèi)層井壁和外層井壁內(nèi)各設(shè)置一個可縮接頭。在表土層厚達(dá) 250m 的雙層井壁設(shè)計(jì)中，若考慮附加力、井壁自重和井塔重量，即使采用如此高標(biāo)號的 混凝土材料，井壁厚度仍需 ，甚至更大。這 說明此種情況下井壁受力問題是一個動態(tài)、空間問題，而不是靜態(tài)、平面問題。因井壁破裂而停產(chǎn)進(jìn)行搶險(xiǎn)加固所造成的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)數(shù)億元；而且臨時(shí)加固使得井筒凈直徑減小 ,限制了礦井 的提升能力，影響礦井的正常生產(chǎn)；然而更重要的是搶險(xiǎn)加固后的井壁埋藏著隱患，井壁時(shí)有繼續(xù)破壞的可能，必須得以徹底根治。 井壁豎向壓裂 深厚表土層中的立井井壁發(fā)生破裂時(shí)，內(nèi)壁混凝土成塊剝落，縱筋向內(nèi)彎曲，橫向裂紋、裂縫在水平方向交圈（ 圖 、圖 ），破裂處漏水、甚至涌沙，嚴(yán)重時(shí)，混凝土掉塊砸壞設(shè)備和井筒裝備。 圖 典型井壁破裂實(shí)物圖 圖 典型井壁破裂展開圖 4 破裂時(shí)間集中 均發(fā)生于每年的 4～ 10 月份，大多集中于 6～ 8 月份。豎直附加力增長到一定值時(shí)，混凝土井壁不能承受巨大的豎直應(yīng)力而破壞。 3 預(yù)防新建井發(fā)生井壁破裂災(zāi)害技術(shù) 根據(jù)井壁破裂機(jī)理，豎直附加力主要與以下兩組參數(shù)有關(guān)： 1) 井壁結(jié)構(gòu)及其幾何、物理、力學(xué)參數(shù)； 6 2) 地層的幾何、物理、力學(xué)參數(shù)。 采用新型井壁結(jié)構(gòu)，適應(yīng)附加力 基于多年來對深厚表土層中井壁受力、井壁結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)的研究，中國礦業(yè)大學(xué)開發(fā)出了適用于凍結(jié)井筒的“滑動可縮井壁 ”（ 1991 年）和“雙層整體可縮井壁”（ 1996）結(jié)構(gòu)形式，以及適用于鉆井井筒的“單層整體可縮井壁”（ 1993）結(jié)構(gòu)形式。采用這種井壁結(jié)構(gòu)使得井壁豎向變形部位及其位移量可知，但同時(shí)要求井筒裝備可縮。新型的滑動可縮井壁結(jié)構(gòu)、單層整體可縮井壁結(jié)構(gòu)、雙層整體 可縮井壁結(jié)構(gòu)、雙層內(nèi)層可縮井壁結(jié)構(gòu)均可以適應(yīng)由于地層沉降對井筒產(chǎn)生的豎向附加力，而其中尤以雙層內(nèi)層可縮井壁結(jié)構(gòu)施工最簡單，造價(jià)最低，因此目前雙層內(nèi)層可縮井壁在永夏礦區(qū)新橋煤礦主副井、城郊煤礦東風(fēng)井、魯能荷澤煤電集團(tuán)郭屯煤礦主副風(fēng)井、河南吳桂橋煤礦有限公司主副井、淮南礦業(yè)集團(tuán)丁集煤礦主副風(fēng)井等礦井 均 得到了推廣應(yīng)用。 圖 可縮裝置俯視圖 圖 可縮裝置 AA 剖面圖 10 圖 可縮裝置局部放大圖 圖 管板組合式可縮 裝置幾何尺寸 示意圖 管板組合式井壁可縮裝置的設(shè)計(jì) 可縮裝置的幾何尺寸（ 圖 ）是其設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，需按其能承受的豎向極限荷載確定。 5 井壁 可縮 裝置 的設(shè)計(jì) 主、副 井壁結(jié)構(gòu)與井筒地質(zhì)情況 花園煤礦主、副井 基巖與表土 交接面相對標(biāo)高 均為 。 為提高可縮裝置可縮量，允許內(nèi)外殼體和中間鋼管完全屈曲時(shí)有適量 “抵觸 ”的情況下可將可縮裝置凈高 h按管材規(guī)格 取為 356mm?？煽s裝置初步加工圖及技術(shù)要求見附圖 1~8。 目前 400m 以下外壁真實(shí)內(nèi)徑是多少?？煽s裝置的現(xiàn)場安裝由施工單位負(fù)責(zé)， 表 中概算 費(fèi)用 不 含現(xiàn)場 安裝費(fèi)用。 考慮防腐要求，分別取為 20mm 和 22mm。 可縮裝置的寬度 按主 副 井 井壁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)， 可縮裝置埋設(shè)處井壁厚度為：主井內(nèi)壁 750mm，外壁800mm；副井內(nèi)壁 850mm，外壁 850mm。 然后根據(jù)可縮結(jié)構(gòu)豎向設(shè)計(jì)承載力 pcr計(jì)算出內(nèi)外殼體厚度 t。該型可縮接頭具有如下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）壓縮量大。通過改變了原來普通凍結(jié)井壁的豎向抗壓剛度，使井壁在受有較大豎向力時(shí)在可縮接 頭位置能與地層一起下沉，以免內(nèi)壁遭受破壞。 雙層整體可縮井壁 圖 是根據(jù)凍結(jié)井壁受力和施工的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的雙層整體可縮井壁示意。 增大井壁厚度，提高井壁材料強(qiáng)度，承受附加力 從理論上講，采用這種“硬抗”的辦法預(yù)防新建井井壁破裂是可能的，但是由于工況條件限制，要在凍結(jié)井筒施工中采用 C70 以上的混凝土材料是很困難的。但當(dāng)表土含水層失水時(shí) ,地層不但不能承擔(dān)一部分井壁自重 ,反而對井壁作用有向下的、隨時(shí)間增長的豎直附加力。 這種立井井壁破裂災(zāi)害影響范圍之大，造成的后果之嚴(yán)重，在國內(nèi)外都是前所未有的。 立井井壁破裂現(xiàn)象具有如下共同特征。 破裂位置集中 多在第四系深厚表土層與基巖交界面附近，伴隨之有地表沉降（圖 ）。豎直附加力是導(dǎo)致井壁破裂的主要因素。 相應(yīng)地，應(yīng)建立新的井壁設(shè)計(jì)原則，在此基礎(chǔ)上開發(fā)預(yù)防井壁破裂的 技術(shù) 。 滑動可縮井壁 滑動可縮井壁結(jié)構(gòu)形式如圖 所示。該種井壁的大部分是與普通復(fù)合井壁一樣的，只將局部井壁替換為可縮接頭，其施工工藝基本上與普通凍結(jié)井壁相同，比滑 動可縮井壁要簡單得多，故造價(jià)也較低。 4 管板組合式井壁可縮 裝置
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