(9.1.1)-9礦山井筒工程監(jiān)測技術(shù)

土木工程測試技術(shù)

9礦山井筒監(jiān)測技術(shù)

隨著我國煤炭資源的不斷開發(fā)，井筒的深度不但加大，更多的井筒采用凍結(jié)法鑿井施工工法，但在深厚粘土層位實際施工時因凍結(jié)壁變形大和凍結(jié)壓力增長快等原因，導(dǎo)致外層井壁被壓壞現(xiàn)象時有發(fā)生，不但影響井筒施工進(jìn)度，而且還危及井筒施工安全，因此在掘砌過程中確保井壁結(jié)構(gòu)安全可靠十分重要。為了確保深厚沖積層外層井壁的施工安全，必須要實行信息化施工監(jiān)測。當(dāng)出現(xiàn)不利狀況時，及時調(diào)整施工參數(shù)，確保外壁結(jié)構(gòu)安全可靠。9.1礦山井筒工程施工監(jiān)測的意義①井壁承受的外荷載；②井壁鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變；③井壁混凝土的應(yīng)變；④井壁混凝土的溫度變化規(guī)律。9.2礦山井筒工程施工監(jiān)測的內(nèi)容井筒名稱測試水平埋深（m）土層性質(zhì)層厚（m）混凝土強度等級環(huán)筋直徑副井1289鈣質(zhì)粘土5.2C5025(Ⅲ)2347鈣質(zhì)粘土12.8C6028(Ⅲ)3417.9鈣質(zhì)粘土8.3C6528(Ⅲ)4438粘土10C6528(Ⅲ)5501鈣質(zhì)粘土2.5C7032(Ⅲ)6521內(nèi)壁

C7032(Ⅲ)風(fēng)井1358.7粘土12C6028(Ⅲ)2398.5鈣質(zhì)粘土24.6C6028(Ⅲ)某礦的監(jiān)測水平如下：9.2礦山井筒工程施工監(jiān)測的內(nèi)容凍結(jié)壓力內(nèi)

容副

井風(fēng)

井監(jiān)測水平1234512觀測天數(shù)2041011151004815187平均值（MPa）2.13.44.33.46.02.64.0最大值（MPa）3.84.45.65.58.52.85.4設(shè)計值（MPa）3.464.165.015.256.014.304.789.3礦山井筒工程施工監(jiān)測的結(jié)果副井第一水平（-289米）井壁凍結(jié)壓力隨時間變化曲線副井第二水平（-347米）井壁凍結(jié)壓力隨時間變化曲線副井第三水平（-417.9米）井壁凍結(jié)壓力隨時間變化曲線副井第四水平（-438米）井壁凍結(jié)壓力隨時間變化曲線9.3礦山井筒工程施工監(jiān)測的結(jié)果副井第五水平（-501米）井壁凍結(jié)壓力隨時間變化曲線風(fēng)井第一水平（-358.7米）井壁凍結(jié)壓力隨時間變化曲線風(fēng)井第二水平（-398.5米）井壁凍結(jié)壓力隨時間變化曲線9.3礦山井筒工程施工監(jiān)測的結(jié)果

由上述圖可見，外壁受到的凍結(jié)壓力在混凝土澆注的頭3～10天增長很快，呈直線增長型。這主要是由于土體在形成凍結(jié)壁時積聚的大量凍漲能得以釋放，產(chǎn)生凍結(jié)壁向井內(nèi)的膨脹位移。同時，凍結(jié)壁在地壓作用下發(fā)生蠕變，當(dāng)二者的變形受到外壁阻礙時，即產(chǎn)生凍結(jié)壓力，且增長迅速，尤其是在特厚粘土層。此階段的凍結(jié)壓力主要屬于變形壓力。隨后，凍結(jié)壓力進(jìn)入曲線增壓段，凍結(jié)壁內(nèi)凍土向井心的位移速度減小，凍結(jié)壓力增長速度變慢，呈曲線狀。加上壁后融土逐漸回凍，凍結(jié)壓力相對緩慢上升。9.3礦山井筒工程施工監(jiān)測的結(jié)果鋼筋應(yīng)力監(jiān)測井筒監(jiān)測水平觀測天數(shù)(天)測值類型鋼筋應(yīng)力(MPa)豎向環(huán)向副井1143最大值261.4-143.3平均值162-114.72147最大值320-207.5平均值171-192.8380最大值153-263.7平均值103.3-195.3496最大值-84.6-201平均值-65-184557最大值58.1-189.2平均值53.6-182風(fēng)井1102最大值95.5-102.3平均值80.1-84.9285最大值142.6-184平均值108.2-157.5允許值設(shè)計值360-360極限值396-3969.3礦山井筒工程施工監(jiān)測的結(jié)果副井第一水平（-289米）環(huán)向鋼筋應(yīng)力變化曲線副井第二水平（-347米）環(huán)向鋼筋應(yīng)力變化曲線副井第三水平（-417.9米）環(huán)向鋼筋應(yīng)力變化曲線副井第四水平（-438米）環(huán)向鋼筋應(yīng)力變化曲線9.3礦山井筒工程施工監(jiān)測的結(jié)果副井第五水平（-501米）環(huán)向鋼筋應(yīng)力變化曲線風(fēng)井第一水平（-358.7米）環(huán)向鋼筋應(yīng)力變化曲線風(fēng)井第二水平（-398.5米）環(huán)向鋼筋應(yīng)力變化曲線9.3礦山井筒工程施工監(jiān)測的結(jié)果混凝土應(yīng)變監(jiān)測井筒監(jiān)測水平觀測天數(shù)(天)測值類型混凝土應(yīng)變（με）豎向環(huán)向副井1154最大值694-1026平均值522-727.82125最大值395-1366平均值223.8-1029.5392最大值272-1182平均值259.5-1099496最大值-408-1254平均值-269.5-860.5557最大值164-1166平均值70-1053.8風(fēng)井1104最大值314-1285平均值278-879.5284最大值309-1443平均值287.3-1236.3允許值設(shè)計值79-764極限值140-20009.3礦山井筒工程施工監(jiān)測的結(jié)果副井第一水平（-289米）混凝土環(huán)向應(yīng)變變化曲線副井第二水平（-347米）混凝土環(huán)向應(yīng)變變化曲線副井第三水平（-417.9米）混凝土環(huán)向應(yīng)變變化曲線副井第四水平（-438米）混凝土環(huán)向應(yīng)變變化曲線9.3礦山井筒工程施工監(jiān)測的結(jié)果副井第五水平（-501米）混凝土環(huán)向應(yīng)變變化曲線風(fēng)井第一水平（-358.7米）混凝土環(huán)向應(yīng)變變化曲線風(fēng)井第二水平（-398.5米）混凝土環(huán)向應(yīng)變變化曲線9.3礦山井筒工程施工監(jiān)測的結(jié)果井壁混凝土溫度變化規(guī)律水泥水化反應(yīng)將產(chǎn)生大量的熱量，當(dāng)井壁厚度較大時，混凝土不易散熱，使得混凝土內(nèi)部溫度急劇升高，特別是早強高強混凝土的早期強度高，水泥水化放熱集中，這一現(xiàn)象將更加突出。實測研究表明普通C50混凝土井壁內(nèi)溫度將達(dá)到65℃左右，而周圍環(huán)境溫度較低，井壁混凝土極易產(chǎn)生溫度裂縫。因此，對于深凍結(jié)井外壁混凝土配合比，必須要摻加礦物摻合料、減小水泥用量，采用高性能混凝土，以降低混凝土水化熱，防止井壁出現(xiàn)溫度裂縫。9.3礦山井筒工程施工監(jiān)測的結(jié)果副井第一水平（-289米）外壁混凝土溫度變化曲線副井第二水平（-347米）外壁混凝土溫度變化曲線副井第三水平（-417.9米）外壁混凝土溫度變化曲線副井第四水平（-438米）外壁混凝土溫度變化曲線9.3礦山井筒工程施工監(jiān)測的結(jié)果副井第五水平（-501米）外壁混凝土溫度變化曲線副井第六水平（-521米）內(nèi)壁混凝土溫度變化曲線風(fēng)井第一水平（-358.7米）外壁混凝土溫度變化曲線風(fēng)井第二水平（-398.5米）外壁混凝土溫度變化曲線9.3礦山井筒工程施工監(jiān)測的結(jié)果總結(jié)（1）通過現(xiàn)場井壁內(nèi)、外力監(jiān)測，首次獲得了500m以上特厚表土層凍結(jié)壓力和井壁內(nèi)力實測資料，不僅確保了丁集礦井特厚表土層凍結(jié)法鑿井的施工安全，也為今后類似礦井井壁結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了極為有益的參考。（2）特厚表土層的凍結(jié)壓力大小主要取決于土層性質(zhì)、層厚和埋深等。對于深埋鈣質(zhì)粘土，由于蠕變特性，凍結(jié)壓力很大。9.3礦山井筒工程施工監(jiān)測的結(jié)果（