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任楼矿北风井冻结方案及实测分析

发布时间:2018-12-08 17:25
【摘要】:本文首先对深部井筒冻结法施工中存在的难点进行了解,通过相关文献的查阅获得了影响冻结施工的主要因素。在此,特选取影响冻结壁有效厚度的冻结温度场进行研究。以冻结温度场研究为指导方向,查阅了国内外关于冻结温度场的研究现状以及冻结温度场的基本概念。通过对冻结温度场理论概念进行充分了解后,使用ANSYS软件模拟两种不同的冻结方法在相同的地层中温度场的分布差异性,并与现场实际冻结法的效果进行比较,在以上3种冻结法进行比较分析后,对以后相似地质水文条件下的冻结温度场发展规律进行提前预测以及对冻结方法提出合理化建议。以任楼煤矿北风井为研究对象,通过相关数据的获取,得到北风井的设计冻结深度为308m。本文采用长短腿差异冻结法和双排孔冻结法进行冻结模拟,分析在不同冻结法中位于地层100m、200m、271m横截面处温度场的发展情况。通过软件的数值计算,得出双排孔冻结模型的交圈时间为50天左右,长短腿差异冻结模型的交圈时间为60天左右,与现场实际的交圈时间大致相同。经ANSYS模拟分析可以得出:冻结壁有效厚度在0~10天时扩展速度很慢,在10~20天范围内扩展增快,20天后扩展速度逐渐减慢。因此在以后的井筒冻结设计时可以优先考虑冻结壁厚度快速扩展时间范畴短这一特征进行合理化的布置。如果条件允许时,可以加大冻结管直径,增大冻结管壁与地层的接触面积,这样可以增快冻结管周围地层的降温速度,缩短冻结壁交圈时间,使开挖时间提前。
[Abstract]:In this paper, the difficulties existing in the deep shaft freezing construction are first understood, and the main factors affecting the freezing construction are obtained by consulting the relevant documents. Here, the freezing temperature field which affects the effective thickness of the freezing wall is studied. Based on the research of freezing temperature field, the research status of freezing temperature field at home and abroad and the basic concept of freezing temperature field are reviewed. After fully understanding the theoretical concept of freezing temperature field, ANSYS software is used to simulate the difference of temperature field distribution between two different freezing methods in the same strata, and the results are compared with the actual freezing method in the field. After the comparison and analysis of the above three freezing methods, the development law of freezing temperature field under similar geological and hydrological conditions is forecasted in advance and some reasonable suggestions are put forward for the freezing method. Taking the north wind well of Renlou coal mine as the research object, the design freezing depth of the north wind well is 308m by obtaining the relevant data. In this paper, the method of long-leg differential freezing and double-row hole freezing are used to simulate the freezing process, and the development of temperature field located at the cross section of 100m ~ 200mL ~ (271m) in different freezing methods is analyzed. Through the numerical calculation of the software, it is concluded that the cross loop time of the double row hole freezing model is about 50 days, and that of the long leg differential freezing model is about 60 days, which is roughly the same as the actual cross loop time on the spot. The results of ANSYS simulation show that the effective thickness of freezing wall grows slowly at 0 ~ 10 days, increases within 10 ~ 20 days, and slows down gradually after 20 days. Therefore, in the later design of shaft freezing, priority should be given to the short time category of rapid expansion of frozen wall thickness and reasonable arrangement can be made. If the conditions permit, the diameter of the freezing pipe can be increased, and the contact area between the frozen pipe wall and the formation can be increased. Thus, the cooling speed of the stratum around the freezing pipe can be increased, the time of freezing wall intersection can be shortened, and the excavation time can be advanced.
【学位授予单位】:安徽理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD265.3

【参考文献】

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本文编号:2368716

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