孟村煤矿软岩地层冻结凿井温度监测与数值分析

发布时间：2020-06-18 03:22

【摘要】：近年来,在我国新的矿井建设中,井筒因穿越含水量较大的软岩地层,造成井筒掘砌工程量、井筒造价增加,建井工期延长等情况时有发生,给井筒工程建设带较大困难。可见研究弱胶结软岩石冻结施工期间井壁温度场变化规律及变形机理,提出适合弱胶结软岩的井壁结构在冻结条件下的温度变化规律,在合理的冻结强度下确定最佳布孔方案并保证冻结壁交圈时间,控制掘砌段高与空帮时间对保证软岩冻结凿井施工安全具有重要的工程指导意义。论文以孟村煤矿为研究对象,通过对孟村煤矿软弱岩石物理力学性质进行理论分析,借助井筒全深范围内冻结温度场变化规律的监测结果,反演分析了孟村煤矿冻结凿井冻结软岩热参数,应用数值模拟分析了冻结法凿井温度场的变化规律、混凝土水化热对冻结壁强度的影响及凿井过程中冻结壁的流变变形规律。研究结果表明:该地层冻结条件下砂岩温度扩散系数kh=-0.317℃/d,砂质泥岩温度扩散系数kh=-0.213℃/d,利用该系数得到此地层所需开挖冻结时间为60～75天;通过线性回归得到了不同岩层的解冻温度扩散系数:砂岩kj=0.103℃/d,砾岩、泥岩砾岩互层kj=0.121℃/d,利用该系数得到此地层冻结壁回复至0℃所需要的时间约为180天。从冻结规律发现,各处岩土体温度主要经历缓慢降低→加速降低→速率趋缓→保持稳定四阶段;地下水的流动会带走部分能量使得冻结后后峰发展速度明显低于冻结前锋发展速度。研究成果不仅为彬长矿区软岩地层井筒施工提供科学依据,也为类似工程地质条件下的井筒施工提供经验借鉴。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD265.3
【图文】：

技术路线图,技术路线,冻结凿井

西安科技大学硕士学位论文（4）冻结凿井冻结温度场及流变数值模拟结合孟村煤矿软弱岩层冻结软岩力学性质和热参数模拟反演对冻结法凿井温度场变律进行数值模拟，并在此基础上分析了混凝土水化热对冻结壁强度的影响以及凿井中冻结壁的流变变形规律。技术路线论文研究分析孟村煤矿软弱岩层工程概况→冻结凿井温度现场监测分布特征→冻结软岩热参数反演→冻结凿井温度场及流变模拟→总结，具体研究流程见图 1.1。

单轴压缩,砂岩,富水性

图 2.1 不同温度下砂岩单轴压缩应力—应变曲线矿软岩地层水文地质概况地区地层的另一特点，分析该地区地下水的分布状况，地下井冻结设计，分析井壁受压具有重要意义。本节内容以孟村区水文地质特征。层划分（见表 2.1）表 2.1 含水层划分表名称渗透系数含水层厚度水K(m/d) M(m) 0.06008 49.16 0.087425 328.00 0.010022 69.97 含水层的出水量结果来分析，第三、四系含水层的富水性处的富水性处于强水平，延安组含水层的富水性处于较强-强该地区井筒施工时，需要持续监测各个含水层的坑内涌水现

【参考文献】