卸压槽技术在恒源煤矿井壁破损治理中的应用.pdf

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1、煤矿现代化2012年第2期总第107期卸压槽技术在恒源煤矿井壁破损治理中的应用王坤，赵瑞明。王锋(皖北煤电恒源公司恒源煤矿。安徽濉溪235162)摘要立井井壁破损后，如果只对井壁进行加固就不能释放和衰减井壁纵向应力，当作用到井壁上的竖向总荷载超过井壁的极限承载力时，井壁会发生重复破损。在恒源煤矿副井井壁破损治理施工过程中不但加固井壁，且又在井筒垂深147．5m处开凿了一道卸压槽，起到承压和释放衰减井壁纵向应力的作用，降低了土体下沉过程中施加于井壁外表面竖直附加力，减缓井壁变形速率。关键词井壁破损；加固井壁；卸压槽中图分类

2、号：TD262．5文献标志码：B文章编号：1009—0797(2012)02—0012—03为表土段和基岩段的结合处，岩性为粘土质砂。另外，1概况副井井壁自深268m处，向下一直延续到深410m段，恒源煤矿副井于1989年8月24日竣工，井筒设零星出现多处破坏面(Pa～P。点)，破坏程度不均，梯子计净直径6m，井筒深433m。井筒穿过的松散层段厚间垂直向下深405m处(Pq点)尤为严重，破坏面内已140．80m，采用冻结法施工，井筒深度255m以上为复露出井筒内壁钢筋。具体情况见附图l。合井壁(双层钢筋砼结构)，其中深度

3、177m以上外壁2井壁破损原因分析厚0．4m，177—255m间，外壁厚0．3m，内壁厚均为0．6m。2009年6月份副井井壁开始有明显淋出水现恒源煤矿经过近20年的开采，表土层含水层疏象，初始出水量>lm，通过连续不断地观察，发现水，造成地下水位下降，产生固结压缩，引起上覆土体涌水量有缓慢增大趋势，至2011年5月，副井井壁仍下沉。土体在沉降过程中施加于井壁外表面一个竖直存在3处集中出水点(P、P2、P，点)，集中在原井壁破附加力，由于该竖直附加力在井壁设计时限于当时的坏面环形圈上下(深132m处)，总淋水已增大到4m

4、认识水平并没有考虑，因此竖直附加力增长到一定值左右。根据井筒掘砌施工时候的地质编录，该段地层时，井壁不能承受巨大的竖直应力而破坏。由此可见，捌并井筒平面圉表土含水层水位疏降产生的作用东门剐井井俺淋水段破裂段(由c点)展开地质耐面圈在井筒外壁上的竖直附加力是导1fn-致副井井壁破坏的主要原因。3卸压槽的作用原理及其施工的必要性西仃llh井壁破裂后，立即采用井翘倒：Et呈臣l出承点破裂面圈、挂网、槽钢并配合壁间注浆《tE●^■)最“来加固井壁，这是应急措施，不井圈山—。从上12～上l35m范围能释放和衰减井壁纵向应力。当L1

5、“轱土质层卑3‰作用到井壁上的竖向总荷载(原备注：11．副井井壁在东北方向Pl点淋水区始的竖向荷载与井筒附加应力域，出水量较大，目潮水量在l～J抽2邱／h左右：在正北方向．中闻一根之和)超过井壁的极限承载力捧水管后为P2出水点，上3妇目测东量在1卫3／h左右：在梯子问西时，则会导致井壁重复破裂。为P3出水点。目测水量在1／t症喜4鹂／，笪h左苎右井井璧总潍水量在3～～一若在井壁的适当位置开切一．个环向卸压槽，并充填可压缩性2、P4、P5、P6、P7，P8、P9、PlO为刮井井璧不同深度、不向方向破裂J_岫材料，既防止周围

6、土层挤入，又在点，整体看，梯子同向下破裂面较多。“lm竖向荷载作用下，通过可压缩性材料本身的体积压缩，降低井壁图1恒源煤矿副井井简淋水段及破裂段示意图上的竖向压力，改善井壁的受力条件，使井筒得以安·12·煤矿现代化2012年第2期总第107期全。如图2所示，卸压槽开设在表土层底部，井壁末开由此可知，施工卸压槽即能承压，又能释放和槽之前，地层沉降作用于井壁外侧向下的附加应力的衰减井壁纵向应力，减缓其对井壁破坏作用，有效大小为图中方向向下的箭头，在表土层底部井壁承受阻止井壁继续变形，避免井壁重复破裂。累加应力达到最大；在井壁

7、上开凿了卸压槽，使井壁4卸压糟的数量及其位置的确定上的竖向附加应力降为、这时井壁上承受附加应力分布在图中呈折实线，图中=45。+／2，式中确定卸压槽数量的依据主要有：井壁破坏情为井筒外侧土体内摩擦角。可见，井壁承受的最大附况；井筒周围地层下沉情况；井筒周围地层的地质加应力降为，在此范围内，井壁的竖向应力重新及水文地质条件；单个卸压槽充填材料允许变形的分布。当卸压槽开切后，卸压槽处的井壁竖向应力降大小；井壁结构形式等。一般在破裂井壁中可设1～2低了，此时，较高应力区的井壁将向卸压槽方向伸长个卸压槽，对于双层钢筋混凝土井壁，

8、当表土层较变形，直至其应力平衡。井壁在该变形范围即为卸压厚，井壁破坏不太严重时，可只设1个卸压槽，若表槽的作用范围，在此范围内．井壁外侧受到的是正摩土层较厚，井壁破坏严重，且破坏带距表土与基岩擦力(图2)。若卸历槽的压缩量为100ram，作用范围分界面较远时，可设2个卸压槽，以利于井壁应力为卸压槽到井口(假设为240