针对深立井软岩地层冻结施工技术,通过对蒙陕甘宁等西部地区多个立井冻结工程的实践总结,从冻结方案选择、冻结技术参数取值、冻结及掘砌施工控制指标等方面对软岩地层冻结关键技术进行了系统阐述,提出了西部软岩地层以白垩系底界为冻结控制层位、利用有限段高塑性体极限状态强度条件公式计算冻结壁厚度的观点,并总结出相对应的冻结法施工技术要点,可为今后类似地层深立井冻结工程施工提供参考。

五间房煤矿西一矿井副斜井井底交岔点位于白垩系软岩地层中。该地层成岩性差,强度较低,遇水水化,遇风风化,给围岩控制带来了困难。由于岩石松软,普通钻爆法无法施工,且为了减小对围岩的扰动,采用EBZ-200型悬臂式掘进机破岩,短段掘砌,每次掘进不超过1.4m。通过采用一次支护(锚网喷+16号工字钢对棚)与二次支护(双层钢筋混凝土碹)相结合的复合支护方式,解决了白垩系软岩水化、风化等问题,有效地控制了围岩变形,达到了预期支护效果。

为研究白垩系软岩交圈前冻结壁扩展速度,以达到提前开挖的目的,运用回归分析的方法对白垩系软岩四个立井深水文孔冒水情况及去路盐水降温梯度进行研究得出:白垩系软岩地层设置浅层水文孔来预测冻结壁的交圈宜采用其他方法来代替;白垩系软岩交圈前冻结壁扩展速度V与去路盐水降温梯度T成线性关系,线性回归方程为V=-17.653T+12.444;白垩系软岩交圈前冻结壁扩展速度的经验值为25mm/d。

针对查干淖尔一号矿井煤层顶底板为弱胶结或不胶结的泥质砂岩,巷道支护极其困难的情况,分析了巷道变形机理,提出了该矿煤巷支护应以"抗为主、让为辅"、"治帮先治底"的支护理念,通过加强顶、底板支护强度,改变支护结构,巷道变形得到有效控制,成功解决了白垩系软岩地层巷道支护问题,具有较大的应用价值。

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针对丰汇煤矿"三软"动压巷道支护困难的问题,通过采场围岩运移的分析,指出了回采巷道高应力场产生的原因,现场巷道观测得到了其超前支承压力的影响范围。通过对巷道变形影响因素的分析,指出了此类巷道变形是多因素耦合作用机制下的变形。对此类巷道的多因素耦合作用机制进行分析,提出了相应的支护的对策:支护系统要有足够的支护强度、刚度以实现对软弱围岩变形的控制;当巷道处于采动引起的高应力作用下时,支护系统能够通过适当的变形释放变形能。基于上述支护对策提出了针对该巷道的支护方案。数值模拟表明,该支护方案能有效控制丰汇煤矿回采巷道的变形。

龙口海域软岩巷道在围岩应力达到峰值后,围岩破坏加剧、变形迅速增加,呈现出强烈的流变特性,本文针对这种现象,在典型地层选取岩样,使用岩石流变扰动效应三轴实验仪进行流变实验,并根据流变测试结果对流变曲线进行了拟合分析。