立井井筒作为矿山井下与地面运输的咽喉要道,其安全状况直接关系到矿山生产及人员安全,因而一直倍受工程技术与科研人员关注。自1987年以来,我国深厚表土层中已有近120例立井井壁发生不同程度的竖向压缩破坏;近年来,厚表土薄基岩立井井筒又出现了新的破坏形式,即井筒发生竖向压缩的同时还发生偏斜,井筒偏斜的机理尚在研究中,未得充分研究认识。开展深厚表土条件下井筒单侧疏排水对井筒及周围地层影响规律的研究,将为进一步深入揭示立井井筒偏斜机理,开展井筒偏斜防控治理技术的研发提供参考,因而具有一定的理论意义与工程价值。本文以郭屯煤矿立井井筒偏斜事故为背景,主要采用数值模拟、模型试验手段,开展了以下初步研究。首先,开展了单侧疏排水条件下立井井筒及周围地层变形规律的数值模拟研究。基于井筒及周围地层疏排水的三维数值模型,研究了疏排水距离(疏排水区域到井筒中心线的距离)、深度、速率、含水层厚度及其倾角共5个因素对井筒及周围地层变形的影响规律;通过正交计算分析,得到5个因素对立井井筒及其周围地层水平变形影响的主次关系为:疏排水深度H(m)>疏排水距离L(m)>疏排水速率Q(m~3/h)>含水层厚度Z(m)>含水层倾角θ(°);通过单侧采动典型计算与单侧疏排水对比分析后发现,单侧疏排水对立井井筒偏斜的影响不容忽视。其次,基于相似理论,采用渗透力模拟土层中竖向自重应力场,开展了30m深度范围内立井井筒周围土层单侧疏排水条件下的相似模型试验。为了利用水夯效应模拟自重应力,通过试验测试了标准砂与粉砂土在不同配比时的水力梯度,得到了粉砂土质量含量分别为0%、5%、10%、15%和20%时渗透沿程为1m的水头损失。在粉砂土质量含量为5%的配比下,开展了几何缩比为1:30条件下的井筒表土层单侧疏排水诱发地层沉降及水平移动变心试验;研究分析了疏排水距离、深度、速率共3个因素,对立井井筒及其周围地层变形的影响规律。通过室内相似模型试验与数值模拟对比分析,验证了井筒单侧疏排水对井筒及其周围地层的变形影响规律。在研究取值范围内,疏排水速率、疏排水深度及含水层厚度与地层移动变形及立井井筒的偏斜变形呈正相关关系;而疏排水距离及含水层倾角对地层移动变形及立井井筒偏斜变形的影响则为:随着疏排水距离、含水层倾角的增大,地层移动变形与立井井筒的偏斜呈先增大后减小的趋势。该论文有图63幅,表26个,参考文献100篇。