单层冻结井壁技术研究与应用.ppt

裂缝漏水 裂 缝 3.4 井壁混凝土裂缝漏水问题 井壁混凝土开裂的原因与对策： – 原因 ? 温度变化引起开裂。井壁内温差大，井壁因温度变形受 围岩约束而开裂。 ? 外力引起开裂。井壁因强度不足，在外力作用下开裂。 – 对策 ? 用低水化热混凝土，控制井帮温度，以减小井壁温差。 ? 提高混凝土早期强度，使之满足抵抗外载增长的需要。 现有技术解决了井壁混凝土开裂问题 ! 3.4 井壁混凝土裂缝漏水问题 龙固副井外壁内表面 3.4 井壁混凝土裂缝漏水问题 郭屯主井外层井壁内表面 3.4 井壁混凝土裂缝漏水问题 新桥主井单层冻结基岩段井壁内表面 3.4 井壁混凝土裂缝漏水问题 井壁接 茬漏水 3.5 井壁混凝土接茬漏水问题 井壁混凝土接茬渗漏的原因与对策 ： – 原因 ? 新、旧混凝土接触界面存在一个类似于现浇混凝土中 骨料与水泥石之间的界面过渡区，而这个过渡区本来 就是一个薄弱环节。 ? 老混凝土约束新混凝土变形，界面附近易产生应力集 中，易开裂。 3.5 井壁混凝土接茬漏水问题 ? 已有对策 1 – 提高新、老混凝土接合部的粘结强度 ? 进行表面处理：清除掉老混凝土结合面上所有损坏的、 松动的和附着的骨料、砂浆及杂质杂物，并使坚固的部 分骨料露出表面，构成粗糙面以提高粘结性。 ? 涂界面剂：膨胀浆、聚合物改性水泥浆和环氧乳液等。 难以使界面的强度达到混凝土本体的强度！ 很难适用于冻结井筒施工 ！ 3.5 井壁混凝土接茬漏水问题 ? 已有对策 2 – 设置横跨接茬缝的 止水带 只适用于浅部井壁！ 可见， 已有技术不能解 决井壁接茬漏水问题 ! 3.5 井壁混凝土接茬漏水问题 易解决本体漏水和开裂问题！ 关键是解决接茬漏水问题！ 防混凝土井壁接茬漏水技术： – 外侧包覆混凝土接茬 ? 外侧沥青 ? 外侧钢板套 已研究了实施办法，并申 请了专利，但技术较复杂。 1- 井壁承载层， 2- 隔水层， 3- 壁后充填 层， 4- 井帮， 5- 掘砌工作面， 6- 井筒中 心线 7- 接茬缝 3.6 新型单层冻结井壁方案 防混凝土井壁接茬漏水技术： – 尽量避免新、老混凝土接触 ? 改混凝土 —— 混凝土接触为 混凝土 —— 钢板 —— 混凝土 面接触 该专利技术较易实现，可靠 性高 3.6 新型单层冻结井壁方案 防混凝土井壁接茬漏水技术： – 尽量避免新、老混凝土接触 3.6 新型单层冻结井壁方案 α β γ a b δ 1 2 3 4 4 5 壁后填充 井壁 井 筒 中 心 线 冲 积 层 基岩 可压缩层 陈四楼南风井单层可缩钻井井壁内部照片 混凝土 钢板 钻井可缩井壁 8 个井筒， 16 个钻井可缩装置处无渗漏 4 钢板接茬防水效果实证 可缩装置安装在钻井井壁上 4 钢板接茬防水效果实证 钻井井壁法兰盘 下 法 兰 盘 上 法 兰 盘 下法兰盘 4 钢板接茬防水效果实证 龙固风井钻井井筒内部滴水不漏 我国已施工 71 个钻井井筒， 1 万多个法兰盘与混凝土结合处 均不渗漏渗 法 兰 盘 4 钢板接茬防水效果实证 内壁 塑料夹层 外壁 内壁可压缩层 井 筒 中 心 线 冲 积 层 基岩 内层可缩井壁示意图 可压缩层 35 个井筒， 68 个可压缩层与混凝土接触处不渗漏 可缩压层位置最深达 587m 4 钢板接茬防水效果实证 组装成整体的可缩装置起吊起来的情况 4 钢板接茬防水效果实证 新桥煤矿冻结壁解冻后内层可缩井壁的情况（ 2009 年 3 月） 4 钢板接茬防水效果实证 李堂煤矿主井上层可缩装置 4 钢板接茬防水效果实证 针对带接茬板的单层冻结井壁，开展了如下研究： – 井壁温度场研究 – 井壁温度及膨胀应力场研究 – 井壁抗渗性能研究 – 井壁极限承载力研究 – 井壁设计理论、设计方法与施工工艺研究 5 表土段单层冻结井壁研究情况 汇报人 : 杨维好 二○○九年六月 各位专家、各位领导 上 午 好！ 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室 中国矿业大学建筑工程学院 单层冻结井壁技术研究与应用 汇 报 提 纲 1 概述 2 冻结井壁结构的发展历程 3 新型单层冻结井壁方案 4 钢板接茬防水效果实证 5 表土段单层冻结井壁研究情况 6 基岩段单层冻结井壁研究与应用情况 7 结论 1.1 冻结法凿井技术现状 1.2 减薄井壁厚度的必要性 1.3 减薄井壁的技术路线 1.4 减薄井壁厚度的合理途径 1 概述 ? 1883 年德国工程师波茨舒发明冻结法 ? 广泛应用于 –加固地层 ：对含水土层，效果犹其显著 –封堵地下水 ：对含水土层或岩层，滴水不漏 国名 英国 加拿大 波兰 苏联 中国 比利时 德国 法国 最大冻结深度 /m 930 915 860 800 737