特厚冲积层冻结法凿井井壁位移实测研究

一
５ １℃ ， 高 ３ ６ ｍ， 测 时 间 分 别 为 ５ ８ ， ． １ ． 段 ． 检 ． ７ ７ ５
位移 速度 为 ３ ４ ／ ， 平 均 累计径 向位 移值 为 ． ４ｍｍ ｈ 但 １ ．２ ｍｌ 小 于规 范 值 （ ０ ｍ ， 结 壁 仍 然 较 为 ４ ５ ｉ， ｌ ５ ｍ） 冻
已 砌 井 壁 刃 角 ３ ０～６ ０ ｍ 和 掘 进 段 中 部 总 位 移 ０ ０ ｍ 量 最 大 。 因 此 可 以把 位 移 测 点 布 置 在 距 上 段 井 壁 刃 角 ３ ０～ ０ ｍ 处 （ 称 Ｉ 测 点 水 平 ， １ 中 １ ０ ６０ｍ 简 类 图 ｂ
的深厚 黏性 土层 中共检 测 ｌ ７个掘砌 段 高（ ． ４ ０ ２ ５～ ． ｍ） 的冻 结壁 径 向 收敛 位 移 ， 本上 都 设 Ｉ类 测 点 ， 基
４ ６ ９，３ ２ １ ０． ７ ． ５，３ ０ ７ １ 和 ７ ． Ｔ Ｉ ７ ． ０ ，７ ． ５ ， ６７％ ０５％
（ ）变化 特征 ａ （） ｂ 测点布置
７ ．８ ， ０ ６ ％ 而深 部 （ ０ 单层 厚 度 ≥５ｍ 的黏 性 ≥３ ０ｍ） 土 层 厚 度 比 例 和 最 大 层 厚 分 别 为 ７ ．５ ， ５４ ％
４ ７ ２一 一５ ９ ９ Ｉ ６个 检 测 水平 均 超 过 内 圈 ７． ０ ． ｎ段
的黏 土层 。① 一３ ８ ９ ｍ 水 平 的井 帮 温 度 为 一１ ２ ． ０
℃ ， 高 ３ ６ ｍ， 测 时 间 ５ ４ ， 向收敛 位 移 值 段 ． 检 ．５ ｈ 径
为 ８ １ ｍ， 向收敛位 移平 均速度 为 １５ ｍ ｈ ． ８ｍ 径 ．０ｍ ／ 。
６ ． ５ ，２ ２ ％ 和 ４ ． Ｏ，０ ４ ， １ ７ 。 ０ ０％ ６ ．８ ２ ２ ２ ． ５ ３ ． ７ｍ
图 １ 冻 结 壁径 向 位 移 示 意
３ 实 测 层 位
根据赵 固二 矿 主 、 、 井 的 冲积 层 埋 藏 特 点 、 副 风
井 筒 冻 结 与 掘 砌 情 况 分 析 ， 别 在 主 、 、 井 中 深 分 副 风
类测点 （ 距上 段井壁 刃角 ０ ３— ． ； ． ０ ６ｍ） 当采用先 小 断面 向下人工 掘进 后 采 用钻 爆 法 扩帮 掘 进 工艺 时 ， 应埋设 Ⅱ类测 点 （ 掘进 段 高 中部 ） 。 （） ３ 根据 冻结 壁 位 移 已有 实 测 资 料 分 析 ， 步 初
ｈ 收敛 位移分 别为 ４ ． ，１３ ｈ 径 向收敛 位移 速 ， ５ ５ ４ ． ｉ ｍ，
度 分别 为 ２ ８ ，． １ｍ ／ 。③ 一５ ４ ９ ｍ 水 平 的 ． ３ ０ ７ ｍ ｈ １．
黏 土层 。井帮 温度 为 一ｌ ． ４ ２℃ ， 高为 ２ ５ｍ， 段 ． 检测 时间为 ６ １ ， 向收 敛位移 值为 ５ ４ ． ６ｈ 径 ． ２ｍｍ， 向收 径
（ ）剐井一５ ｍ ｅ ３７ 水平
图 ２ 径 向收 敛位 移 （ 。 与 井 帮暴 露 时 间 （ ） 关 系 ） ｒ的
５ 结 论
（ ） 周二 矿 的 ３个 深 冻结 井 均采 用数 显 式 收 １赵 敛计测 量冻 结 壁 径 向位 移 ， 得 良好 效 果 ， 功 率 取 成 ９ ％ 以上 ， ０ 检测 方便 ， 数据 可靠 ， 度较 高 ， 精 可在 此基 础上进 一步推 广完善 。 （） ２ 冻结壁 径 向位 移 测 点布 置应 根 据冻 结 段 的
测 研究 是非常 必要 的¨ 。
１ 工 程 概 况
河南 煤业 化工集 团焦 煤公 司赵 固二矿 是新建 矿 井， 采用冻 结 法施 工 ， 主采 二 ， 层 （ 近 水 平 发 育 煤 属 的稳 定性 厚煤 层 ） 煤 层倾 角 ２ ， 。～６ 。 主 、 、 井 。 副 风 冲 积 层 中 黏 性 土 层 的 厚 度 和 厚 度 比 例 分 别 为
敛 位移平 均速 度为 ０ ９ ｍ ｈ ．４ ｍ ／ 。
（ ） 井 。 一２ ０ １一 一５ ９ ９ １ 段 共 检 测 １ ３副 ９． ０ ． １ １ ． ０ 个 水平 的黏土层 。① 一 ９ ． ～一 ６ ． ２０１ ４ ３ ２ｍ段测 量 ４
个 水 平 ， 位 于 内 圈 防片 冻 结 孔 长 管 范 围 内 。 均
部 黏 性 土 层 选 择 ２个 、０个 、 １ ５个 掘 进 段 埋 设 测 点 ，
进 行位 移实 测 （ １ 。 表 ）
４ 实 测 结 果 分 析
赵 固 二 矿 主 、 、 井 从 井 深 ２ ８ ８～５ ４ ９ ｍ 副 风 ６． １．
掘进段 中 、 部 比中 、 上 下部 位移 量大 （ １ ） 距上 段 图 ａ ，
平井 帮温 度 一６ ８℃ ， 测 时间 ６ ０ ， 向收敛位 ． 检 ． ８ｈ 径
注 ： 井 序 号 ７岩层 为 黏 土夹 砾 石 ， 他 均 为黏 土 。 主 其
移 ３ ． ｒ ， 向位 移 平 均速 度 为 ２ ６ ／ 。③ ２ ３ｎｌ 径 ｌ ｎ ． ６ｍｍ ｈ
一
（） １ 主井 。检 测 一３ ８ ９ ｍ 和 一 ５ ． 水 平 ２． ４ ４８ｍ
和 一 ０ ． ４ ９ ８ｍ水 平黏 土层 。井 帮温 度 分别 为 一８ ８ ．，
一
表 １ 主 、 井 冻结 壁 径 向收 敛 位 移 （Ｉ 测 点 ） 副 类 实测 结 果
筒 号 段高／ 时问／ ｍ ｄ 温度／ ℃ 时问／ 值／ａ （ ｍ・ ） ｈ ｒ ｍ ｍ ｈ
８５ ｃ ， 高 ４ ０ ｍ， 测 时 间分 别 为 １ ． ，８ ３ ． Ｉ 段 ＝ ． 检 ６ １ ５ ．
・
作者简介河南 安 阳人 ，０ ９年 毕 业 于 河 南 理 ２０
工大学 ， 现从 事煤 炭 技 术 研 究 与管 理 工作 。
２３ ・
２ １ 年第 ７ ０１ 期
位移 与井帮暴 露 时间关 系 曲线 如 图 ２ 示 。 所
中州煤 炭
总第 １７ ８ 期
７
毒
２ ０
１ ０ ０
０
５ １ １ ２ ２ ０ ５ ０ ５
ｍ
０
５ １ １ ２ ２ ０ ５ ０ ５ Ｔ／ ｈ
ｍ
（ ）主井一 ７ 水平 ａ ３１ ｍ
（ ）主井— ７ 哪ｊ ｂ ４９ ｃ 平
（） ｃ 主井一 １ ｍ ５ ３ 水平
（ 哥 井－ ８ ｍ ｄ） ４ ３ ６ 水平
壁 压 坏 提 供 了重 要 的 依 据 。
关 键 词 ： 厚冲 积 层 ； 结 法 凿 井 ； 壁 位 移 特 冻 井
中 图分 类号 ： ２ ５ ３ ＴＤ ６ ． 文献 标 识 码 ： Ｂ 文章 编 号 ：０ ３—０ ０ ２ １ ０ １０ ５ ６（ ０１ ） ７—０ ２ ０ ３—０ ２
② 一 ５ ． 水平 的井 帮 温度 为 一１ ４４８ｍ １℃ ， 段高 ３６ ．
ｍ， 测 时 间 为 ３ ． ７ ｈ 径 向 收 敛 位 移 值 为 ２ ． 检 ６ ８ ， ９１ ｍ 径 向收敛位 移平 均速度 为 ０ ７ ／ 。 ｍ， ． ９ｍｍ ｈ
ｍ ／ 。其 中 ： 帮温 度 ≥ 一 ｍｈ 井 ５℃ 、 检测 时 间 ＜６ｈ的
摘 要 ： 结 壁 径 向位 移实 测 是 掘 砌 过 程 检 验 冻 结 壁 稳 定 性 的重 要 依 据 ， 冻 而检 测 控 制 冻 结 壁 径 向位 移 是 防止 冻
结 管 断 裂 和 外 层 井 壁 压 坏 的 重 要措 施 。 为 了保 证 特 厚 冲 积 层 冻 结 法 能 顺 利 施 工 ， 固 二 矿 进 行 了 冻 结 壁 径 赵 向位 移 实 测 。 对 赵 固 二矿 冻 结壁 径 向位 移 的 实测 研 究 ， 防 止 特 厚 冲 积 层 冻 结 法 凿 井冻 结 管 断 裂 和 外 层 井 为
随 着冲积 层厚度 的进 一步增 大 ， 冻结 管断裂 、 井 壁 压坏 和井壁 漏水 量 超标 问题 愈 加 突 出 ， 为冻 结 成 法 凿井 向纵深 发展 的拦 路 虎 … ， 厚 表 土冻 结 壁 的 深 超 前绝 对位移 大 ， 常是 冻 结 管超 前 工 作 面 断裂 的 这 主要原 因 。为 了 防止 冻 结 管 断 裂 和 外 层 井 壁 压
冻结 孔 的长管深度 （ ６ ， 位 于破 碎带 中 ， 帮 ４ ９ｍ） 并 井 温度 一 ． １ ０～ 一 ． ４ ８℃ ， 掘砌段 高 ２ ５ｉ， ． 出现 局部 片 ｎ 帮 ， 向位 移平 均 速 度 为 ４ ３ ／ ； 一 ９ ． 径 ． ８ｍｍ ｈ 而 ４ ９ ７ ｍ
水平 的井 帮温度 为 一 ． ２ ８℃ ， 测 时 间 为 ４ ３ｈ 径 检 ． ， 向 收敛位移 为 ４ ． ３ｍｍ， 向位 移 平均 速度 为 ５ ４ ６４ 径 ．
１ ４组 位移数 据 中 ， 冻结 壁径 向位 移平 均 检测 时 间为
（） ２ 风井 。共 检 测 ５个 水 平 。① 一２ ８ ８ ｍ 和 ６ ．
一
３ ２ ０１ 水 平的黏 土层 。井 帮 温度 分别 为 一３ ８ １ ． １ １ ＇ ．，
４ ２ ， 均径 向收敛速 度 为 ６ ８ ｍ ｈ 平均 径 向 ．２ｈ 平 ． ８ｍ ／ ，
稳定 。
ｈ 收 敛位移 分别 为 １． ４ １ ． １ｍ 径 向收敛 位 移 ， ３ ５ ，０ ３ ｍ， 平均 速 度 分 别 为 ２ ３ ， ． ７ ｍ ／ 。② 一４ ５ ８ ｍ ． １ １ ３ ｍ ｈ ０ ．
６ ０
３ ０ ２ ０
６ ０ 昌４ ０
器
童０ ４
２ ０ ５ ｌ １ ２ ２ ０ ５ ０ ５ ｍ ｌ ０ ５ １ １ ２ ２ ０ ５ ０ ５
一
２ ０ １ｍ水 平井 帮温 度 为 一４ ３一 一 ． ９ ． ． ８ ４℃ ， 高 段
３ ６１， 测 时间 ９ １ ， 向收敛位移 为 ｌ． ｍ， ． １检 １ ． ５ｈ 径 ２ ８ｍ
径 向位移平 均速 度 为 ０ ７ ｍ ｈ ．０ ｍ ／ 。② 一 ６ ． ４ ３ ２ｍ水
２ １ 年第 ７ ０１ 期
中州 煤炭
总第 １７ ８ 期
特 厚 冲 积 层 冻 结 法 凿 井 井 壁 位 移 实 测 研 究
郭 俊 张双 全 杨 正 凯 ， ，
（ ． 南煤 业 化 工 集 团 焦 煤 公 司 赵 固二矿 ， 南 辉 县 １河 河 ４３３ ５ ６ ３；２ 平 煤 股 份 六矿 ， 南 平 顶 山 ． 河 ４ ７０ ） ６ ０ ０
测 点 距 上 段 井 壁 刃 角 ８ ０～１５ ０ ｍ 平 均 测 量 时 ０ ０ ｍ，
收 稿 日期 ： ０ １— ３—０ ２１ ０ ４
间为 １ ．４ ｈ 共 获得 ３ ３２ ， Ｏ组径 向收敛 位移 数据 ， 平均 径 向收敛 速 度 为 ４ ６ ｍ ｈ 平 均 径 向位 移 速 度 为 ．６ ｍ ／ ， ２ ３ ｍ ｈ ． ３ｒ ／ 。赵 固二矿 黏土层 冻 结 壁部 分 径 向 收敛 ｎ
坏 ， 计 划 地 开 展 深 厚 黏 性 土 层 冻 结 壁 径 向 位 移 实 有
点 ） １ ２掘 进 段 高 处 （ 称 Ⅱ类 测 点 水 平 ， １ 和 ／ 简 图 ｂ
中 ２点 ） 。每个 测 点 沿东 西 、 北 方 向方 位 对 称 布 南
置 ， 次量测 ２个水 平 、 测点 的 收敛位移 数据 。 每 ２组
２ 实 测 方 法 与测 点 布 置
根 据 赵 固 二 矿 井 筒 的 地 质 条 件 分 析 ， 赵 固 二 对
矿冻 结法凿 井冻 结壁径 向位 移采 用数显 式收敛 计 法 进行 检测 。根据 已有 冻 结 壁位 移 实 测 资料 分 析 ，
得 出 冻 结 壁 径 向位 移 随 井 帮 裸 露 时 间 的 变 化 特 点 是