“四含”疏水引起井壁破坏及建立监测数据查询平台的研究

作     者：孙港傲 

作者单位：安徽理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王晓健

授予年度：2022年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

主      题：疏水 竖向附加力 理论分析 数值模拟 井筒监测 java 

摘      要：朱仙庄煤矿为了开采矿北深埋的8煤和10煤,决定采用“帷幕截流,疏干开采的治理方法对底部含水层进行疏水作业。地下水的疏降会导致土体与井筒之间会产生一个相对位移,从而导致井壁与土体之间发生摩擦,并产生竖直向下的摩擦力,即井壁所受的竖向附加力。如果井壁所受的竖向附加力增大超过井壁的极限抗压强度,那么井壁就会破坏,造成严重后果。因此本文以朱仙庄煤矿副井为工程背景,“四含疏放水条件下引起井筒承受竖向附加力为研究对象,使用理论分析、数值模拟、现场监测数据对照和建立监测数据查询网站相结合的方法,对朱仙庄煤矿井筒现状及未来的安全性进行探究。(1)在理论分析方面系统性的分析了井壁的受力状态,通过文献(7)中的弹塑性假设,得出在深层井壁的应力分布中,理论计算值相对于现场实测值较小,因此需要对理论分析中的u进行修正,u在原文献中取值为0.007m-0.01m,假设土体都是发生弹性剪切的状态下,u可以取0.04m-0.06m这一范围符合工程实际。(2)通过数值模拟表明朱仙庄煤矿在疏水118m后,发现井壁内部最大应力值出现在井筒的底部,约为31.3MPa;井筒周围受影响土层的沉降量由上到下逐渐减少,在表土层上部最大,在靠近基岩处接近0m,最大值出现在地表。在随后的模拟中可以得知,当煤矿在已经疏水完成的情况下如果继续疏水,当疏水达到70m后,井壁内部承受的最大等效应力为40.8MPa将超过井壁的强度值,井壁极有可能会发生破坏,因此要做好处理井壁的相关预案。(3)预防井壁破坏措施可以采取设立卸压槽和地面预注浆的方法,使得疏降水期间作用下井壁上的竖向附加力减小,再通过钢弦式监测仪器长时间的监测,得出朱仙庄副井井壁目前变形很小,远小于井壁混凝土的拉、压应变极限值,井壁结构安全,钢弦式监测仪器可以作为监测井壁变形的重要手段。(4)基于java语言的建立了一个数据监测查询的网站,用户不需要安装特定的软件,只需打开浏览器访问指定网址,即可获取相应数据,并且升级维护较为方便,便于专业人员进行数据的导入与查询,为用户提供一个更加轻量化的访问方式。图[63]表[14]参[80]