本书以宁夏等西部地区软弱、富含水地层非全井冻结法建井的冻结壁和井壁为研究对象，在解析计算、数值模拟、模拟试验和工程实测研究的基础上，综合介绍了软岩地层控制冻结的温度场影响因素、控制冻结温度场、既有井筒结构保护技术、冻结设计计算理论、非全井冻结施工工艺及信息化施工技术等方面的研究成果。

1 概述

1．1 宁东地区地层的地质条件

1．2 人工地层冻结法

1．3 项目研究的内容

2 软岩地层控制冻结的温度场影响规律数值模拟研究

2．1 有限单元法基本理论

2．2 ANSYS计算软件简介

2．3 ANSYS热分析与相变问题

2．4 井筒控制冻结温度场的数学模型

2．5 典型参数下冻结温度场数值计算

2．6 温度场影响规律的数值计算方案

2．7 冻结温度场数值计算结果分析

2．8 冻结温度场的多因素回归

3 人工冻结冻胀机理及井筒保护措施研究

3．1 冻结过程中的水分迁移规律

3．2 冻胀模型的建立

3．3 土体冻胀性分类

3．4 冻土的冻胀影响因素

3．5 既有井筒保护措施的研究

4 软岩地层控制冻结物理模拟试验研究

4．1 模拟试验方法简介

4．2 相似准则与模化设计

4．3 试验系统

4．4 试验过程

4．5 试验结果分析

5 软岩地层既有井筒保护的控制冻结设计技术研究

5．1 常规的冻结壁设计方法

5．2 软岩地层冻结壁设计理论分析

5．3 麦垛山煤矿副井和风井的控制冻结设计

6 软岩地层控制冻结的信息化施工技术研究

6．1 概述

6．2 冻结信息化监测方案设计

6．3 麦垛山矿副井人工冻结监测数据分析

6．4 麦垛山煤矿回风立井冻结监测数据分析

6．5 井壁保护效果分析

附录 控制冻土边界热盐水循环系统及装置

参考文献 2100433B

ISBN：978-7-5646-2150-6

版次：1

页数：168

字数：26200

印刷时间：2016-09-02

印次：1

装帧：平装

分类：一般工业技术

前言

第1章 绪论

1．1 深部软岩工程发展概况

1．1．1 国内外深部工程

1．1．2 国内外深部工程稳定性控制

1．1．3 软岩工程支护技术

1．1．4 常规支护技术存在的问题

1．2 深部软岩工程研究内容及方法

1．2．1 研究内容

1．2．2 研究方法

第2章 深部软岩工程特性及临界深度确定

2．1 深部软岩工程特性

2．1．1 深部软岩工程的特点

2．1．2 深部软岩工程的特性

2．1．3 柳海矿深部软岩工程的特点

2．2 深部软岩工程地质条件分析

2．2．1 地层岩性

2．2．2 矿井断层及构造条件

2．2．3 矿井水文地质情况分析

2．2．4 矿井地应力情况分析

2．3 深部软岩巷道围岩结构

2．3．1 宏观结构

2．3．2 微观结构

2．4 深部软岩矿物成分分析

2．4．1 全岩矿物X射线衍射分析

2．4．2 黏土矿物X射线衍射分析

2．5 柳海矿深部软岩临界深度的确定

2．5 ，1深部软岩工程临界深度的概念

2．5．2 柳海矿深部软岩矿井临界深度的确定

2．5．3 柳海矿深部软岩矿井的难度系数

第3章 深部软岩破坏特征分析

3．1 深部软岩工程破坏现象及特征

3．1．1 深部软岩单轨巷变形破坏特征

3．1．2 深部软岩已施工交叉硐室群变形破坏特征

3．2 深部软岩破坏过程数值模拟研究

3．3 深部软岩工程破坏原因分析

3．3．1 工程地质条件复杂

3．3．2 支护理论依据不当

3．3．3 支护技术落后

3．4 泵房吸水井立体交叉硐室群稳定性分析

3．4．1 结构布置

3．4．2 施工顺序

3．5 深部软岩巷道底鼓变形分析

3．5．1 深部软岩巷道底鼓特征

3．5．2 深部软岩巷道底鼓的类型

3．5．3 柳海矿深部软岩巷道底鼓机理

第4章 深部软岩工程非线性大变形力学设计

4．1 深部软岩工程支护原则

4．1．1 “对症下药”原则

4．1．2 过程原则

4．1．3 塑性圈原则

4．1．4 优化原则

4．2 深部软岩巷道非线性大变形力学设计方法

4．2．1 设计的内容和特点

4．2．2 设计的基本步序

4．3 软岩巷道支护非线性大变形力学设计数值分析

4．3．1 线弹性小变形模型的变形特征

4．3．2 大断面硐室非线性大变形力学分析

4．3．3 交叉点非线性大变形力学分析

第5章 深部软岩控制对策及蠕变模型

5．1 深部软岩工程稳定性控制原则及对策

5．1．1 深部软岩工程稳定性控制原则

5．1．2 深部软岩工程稳定性控制对策

5．2 深部软岩围岩支护体蠕变模型

5．3 深部软岩控制对策数值模拟分析

5．3．1 数值计算方法简述

……

第6章 锚网索一桁架耦合支护技术

第7章 工程实例

参考文献2100433B

《深部软岩大变形控制理论与技术》采用软岩非线性大变形理论，结合工程地质学和现代大变形力学的方法，对深部软岩大变形破坏进行综合研究，确定复合型变形力学机制，提出稳定性控制原则和支护对策。通过理论和数值模拟分析，研究深部软岩锚网索一桁架耦合支护原理和支护体与围岩间的相互作用关系。根据非线性大变形设计理论，结合耦合支护的相关理论，详细分析和总结锚网索一桁架耦合支护技术设计内容。

《深部软岩大变形控制理论与技术》可供从事采矿工程专业的科研人员及高等院校相关专业师生阅读参考。

《深立井井筒冻结工法》的质量控制要求如下：

1.钻孔施工质量要求

（1）钻孔偏斜：

在冲积层中要求偏斜率<0.3%，基岩段<0.5%。钻孔孔间距：冲积层<3米、基岩段<5米。

（2）冻结管下置深度误差<0.5米，开孔误差<0.05米。

（3）冻结管下置完毕后进行打压试验，以确保冻结管不渗不漏。试验压力公式为P=P₁ 2（d-1）H/10，式中P₁——盐水泵压（千克/平方厘米）；d——盐水比重；H——冻结管深度（米）。

2.冻结施工质量要求

（1）冻结站安装应严格按设计图纸施工。冻结站安装完毕后，对氨系统进行打压试漏试验压力：

高压系统18千克/平方厘米；中压14千克/平方厘米；低压12千克/平方厘米；观察24小时，压力降<0.2千克/平方厘米为合格。

（2）开机前，对三大循环系统从单台设备、单个系统到整体系统进行逐步试运行，确认各系统运行良好后方可进行化盐水、充氨等最后工序。

（3）冻结站盐水降温在0℃以上，每天不得超过5℃，盐水达到0℃以下时，每天不少于2℃，一般在开机40～60天后，盐水温度应达到设计值。

（4）冻结站开机后，其冻结器的检查工作是冻结工程的重点，为此，加强对冻结器运行状况的检查和对测温孔数据的分析是确保冻结成败的关键。

开机后，应重点检查：

a.冻结孔各孔流量不小于设计值。

b.冻结孔纵向温度自上而下，比较均匀无突变点现象。

c.测温孔温度应均匀下降，降幅一般为0.2~0.5℃/天。

（5）开机后应对水文孔水位及井筒四周参考井水位进行观测，掌握地下水位与井筒内水位变化，以及了解冻结壁交圈情况。

（6）冻结壁交圈检验：

a.当经过水文孔水位观察，井筒内水文孔水位有规律上涨，并冒出地面。

b.冻结器检查没有发现异常现象。

c.测温孔推算冻结壁已交圈时，可以认为冻结壁已交圈。