【摘 要】
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人工冻结法得益于其良好的可控性、广泛的适用性、绿色环保等特点,在煤矿井筒建设中得到了广泛应用,随着对煤炭资源的不断发掘,浅部地层储含的煤炭资源已经无法满足人们的生产生活需求,人们开始把视线转向蕴藏更深的煤炭资源,因此煤矿建设的井筒愈来愈深,在使用冻结法时由于地质条件和冻结时间的差异,使得冻结工程和掘砌工程之间的矛盾愈加激烈,而且井筒越深地层条件越复杂,近年来煤矿安全事故发生的越发频繁,因此优化冻结
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人工冻结法得益于其良好的可控性、广泛的适用性、绿色环保等特点,在煤矿井筒建设中得到了广泛应用,随着对煤炭资源的不断发掘,浅部地层储含的煤炭资源已经无法满足人们的生产生活需求,人们开始把视线转向蕴藏更深的煤炭资源,因此煤矿建设的井筒愈来愈深,在使用冻结法时由于地质条件和冻结时间的差异,使得冻结工程和掘砌工程之间的矛盾愈加激烈,而且井筒越深地层条件越复杂,近年来煤矿安全事故发生的越发频繁,因此优化冻结方案,缩小冻结和掘砌之间的矛盾,并加强对冻结温度场的监测以及更准确地预测冻结温度场的发展,在井筒建设中具有重要意义。本文在根据相关规范设计的初始冻结方案的基础上,通过改变冻结孔的的布置方式对冻结方案进行优化,由原来的主排孔+辅助孔双圈孔布置优化为主排孔+辅助孔+防片帮孔三圈孔布置,并利用ANSYS有限元数值模拟软件验证优化方案的可行性,结果表明:冻结方案优化后较浅的地层冻结壁交圈时间提前2d左右,井帮温度下降变快,冻土扩展至井帮的时间比优化前大大提前,综合分析井筒开挖时间,优化后的方案较优化前井筒可提前24d开挖,较深地层的冻土进入掘砌荒径更少,大大缓解了冻结和掘砌之间的矛盾。在对冻结温度场的监测上采用了 ANSYS有限元数值模拟和可视化网络监测平台两种方法,两种方法在使用上各有优势,得益于当前发达的网络,可视化网络监测平台更加方便快捷,ANSYS有限元数值模拟过程虽然繁琐但其模拟结果更加接近实测数据,将其二者的模拟数据与在工程现场的实测结果进行比照:两种方式在井筒冻结壁交圈时间上与工程实际比较吻合,在冻结壁平均温度、井帮温度上与实际相比更低,其中可视化网络监测平台模拟得到的冻结壁有效厚度比有限元数值模拟更厚。图[57]表[14]参[88]
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