厚表土層中井筒受力及安全預(yù)警研究

前言

第1章 緒論

第2章 井壁受力的彈性分析

第3章 井壁受力的塑性極限分析

第4章 井壁受力狀態(tài)實測研究

第5章 井壁強度特征演變及可靠性分析

第6章 井壁受力長時演變規(guī)律與安全預(yù)警研究 2100433B

本書要介紹了厚表土層中立井井筒井壁結(jié)構(gòu)受力與穩(wěn)定的若干問題，包括井壁受力的彈性分析、井壁受力的塑性極限分析、井壁受力狀態(tài)實測研究、井壁強度特征演變及可靠性分析和井壁受力長時演變規(guī)律與安全預(yù)警研究等幾個方面的內(nèi)容。

內(nèi)容簡介

本書論述了水安全的內(nèi)涵與外延及其相互關(guān)系；探討了水安全系統(tǒng)理論框架所包含的結(jié)構(gòu)、特征、功能、動力、研究方法及技術(shù)支撐等一系列基本理論問題；研究了水安全系統(tǒng)的評價指標(biāo)體系、評價方法，以及水安全系統(tǒng)預(yù)警的警情分析、預(yù)警設(shè)計原理、預(yù)警方法和預(yù)警模型；提出了水安全系統(tǒng)調(diào)控的內(nèi)容、調(diào)控方法的確定以及水安全保障機制的構(gòu)建及若干政策、法律、法規(guī)建議。它是迄今為止國內(nèi)外首部綜合研究水安全的學(xué)術(shù)專著。 2100433B

井筒立井

立井井筒基巖施工是指在表土層或風(fēng)化巖層以下的井筒施工，根據(jù)井筒所穿過的巖層的性質(zhì)，主要以采用鉆眼爆破法施工為主。根據(jù)井筒掘砌作業(yè)方式的不同，井筒鉆眼爆破法的主要施工工序包括鉆眼爆破、抓巖提升、卸矸排矸和砌壁支護等。

我國立井井筒基巖施工機械化水平有了很大的提高。以深孔光爆、設(shè)備大型化、支護機械化和注漿堵水打干井為主要內(nèi)容的鑿井技術(shù)有了長足的發(fā)展。使我國立井井筒施工出現(xiàn)了一個嶄新的面貌，為加快建井速度，改善勞動條件，提高工效提供了可靠的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)保證。

1、鉆眼工作

在整個鉆眼爆破工作中，鉆眼所占的工時最長。加快鉆眼速度、加大眼深、提高眼孔質(zhì)量，以及提高鉆眼的機械化程度為其主要發(fā)展方向。為適應(yīng)立井施工的要求，鑿巖機應(yīng)具有鉆速高、扭矩大、適應(yīng)性強和運轉(zhuǎn)可靠的特點。

2、爆破工作

爆破工作主要包括爆破器材的選擇和爆破參數(shù)的確定，并編制爆破圖表和說明書。

3、裝巖工作

裝巖是立井井筒掘進循環(huán)中最重要的一項工作，它既費時又繁重，約占掘進總循環(huán)時間的50%～60%。因此，提高裝巖效率和機械化水平是加快立井施工的關(guān)鍵。

4、提升及排矸

立井井筒施工中，為了排除井筒工作面的矸石、下放器材、設(shè)備以及提放作業(yè)人員，應(yīng)在井內(nèi)設(shè)置提升系統(tǒng)。這套提升系統(tǒng)稍加改裝，還應(yīng)能服務(wù)于車場巷道施工和井筒永久裝備。鑿井提升系統(tǒng)選擇是否合理，不但直接影響鑿井裝矸作業(yè)和鑿井施工速度，而且還會影響建井后期工作的順利開展。

鑿井提升系統(tǒng)由提升容器、鉤頭聯(lián)接裝置、提升鋼絲繩、天輪、提升機以及提升所必備的導(dǎo)向穩(wěn)繩和滑架等組成。鑿井期間，提升容器以矸石吊桶為主，有時也采用如底卸式下料吊桶和下料框等容器。當(dāng)轉(zhuǎn)入車場和巷道施工時，提升容器則由吊桶改為鑿井罐籠。

立井開鑿時，為了懸掛吊盤、砌壁模板、安全梯、吊泵和一系列管路纜線，必須合理選用相應(yīng)的懸吊設(shè)備。懸吊系統(tǒng)由鋼絲繩、天輪及鑿井絞車等組成。

井筒平巷

當(dāng)巷道在薄煤層中掘進時，為了保證巷道的使用高度，必須挑頂或挖底。因此，在巷道斷面上既有煤層，又有巖層。當(dāng)巖層占掘進工作面積1/5～4/5 時，即稱為煤－巖巷道。煤－巖巷道施工方法與巖巷和煤巷的施工方法基本相同。

1、鉆眼爆破

鉆眼爆破工作是一項主要工序，質(zhì)量好壞，對巷道掘進進度、規(guī)格質(zhì)量、支護效果、掘進工效和成本都有很大影響，因此必須采用最優(yōu)的施工工藝參數(shù)，才能獲得最佳的施工效果。

鉆眼爆破的主要技術(shù)發(fā)展趨勢是發(fā)展中深孔、光面爆破和斷裂成型（刻槽）爆破技術(shù)。增加眼深，完善深孔直眼掏槽方式，減少炮眼數(shù)量，加快鉆眼速度和提高爆破效率。現(xiàn)代工程是以每米巷道所需的鉆爆工時最短、炮眼利用率最高和光爆質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)評價施工效果。

2、裝巖與運輸

裝載與運輸是巷道掘進中勞動量大，占循環(huán)時間最長的工序，一般情況下它可占掘進循環(huán)時間的35%～50%。

70 年代以來，我國先后研制成功耙斗裝巖機、側(cè)卸式裝巖機、蟹爪裝巖機及立爪裝巖機，其中根據(jù)煤礦特點研制的耙斗裝巖機，因具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、造價低、可靠性好和適應(yīng)性強等優(yōu)點，已成為當(dāng)前我國煤礦巷道掘進的主要裝載設(shè)備。

近些年來，配套的轉(zhuǎn)載運輸設(shè)備也在不斷研究改善，先后出現(xiàn)了QZP-160 型橋式轉(zhuǎn)載機、SJ-80與SJ-44 可伸縮膠帶運輸機、ZP-1 型膠帶轉(zhuǎn)載機等，以及S4、S6、S8 型梭式礦車和ILA、CCJ 型倉式列車以及5t 以上防爆型蓄電池電機車。以上多為從工作面運出矸石的設(shè)備，同時也發(fā)展了可向工作運輸材料的膠帶輸送機、鋼絲繩牽引卡軌車和鋼絲繩牽引單軌吊車。

井筒斜井

到上世紀(jì)八十年代我國的斜井快速施工已形成了具有中國特色的機械化作業(yè)線和設(shè)備配套方式。作業(yè)方式和勞動組織進一步優(yōu)化，工效進一步提高，施工技術(shù)取得較大發(fā)展。進入新世紀(jì)以后，伴隨國家體制的改革和承包制的推行，斜井施工技術(shù)已進入一個嶄新的階段。

1、鉆眼爆破

（1）鑿巖機具的選擇

斜井基巖掘進都采用中深孔全斷面一次光面爆破和拋渣爆破。斜井鉆眼采用導(dǎo)軌式鑿巖機，雖然有助于實現(xiàn)深孔光爆，但鑿巖臺車的調(diào)車讓位需要較長的時間；使用鉆裝機又不能使鉆眼與裝巖兩大主要工序平行作業(yè)；生產(chǎn)的液壓氣腿式鑿巖機，鉆眼速度比較快，但其后部配備的工作車又影響裝巖工作。

（2）爆破參數(shù)的確定

①炮眼深度

為實現(xiàn)中深孔爆破，炮眼深度一般為2.0～3.5m 之間。炮眼的平均深度應(yīng)經(jīng)試驗來確定，根據(jù)工作實踐來驗證，最后定出合理的炮眼深度。

②炮眼數(shù)目

炮眼數(shù)量的多少，現(xiàn)場多根據(jù)斜井?dāng)嗝娲笮?、巖石性質(zhì)、炸藥性能等進行試驗或經(jīng)驗確定，在實踐中進行調(diào)整，取得合理的炮眼數(shù)目。也可按平巷炮眼數(shù)目確定方法進行估算。

（3）掏槽方式和炮眼布置

實現(xiàn)中深孔光面爆破，必須采用直眼掏槽或直眼與斜眼混合方式。直眼掏槽，過去在金屬礦山應(yīng)用較廣，主要用于堅硬巖石的掘進。

（4）裝藥結(jié)構(gòu)和爆破技術(shù)

斜井掘進工作面中的炮眼都帶有一定傾角，工作面一般都有積水。因此，必須使用抗水炸藥?，F(xiàn)場多采用水膠炸藥或2 號抗水巖石硝銨炸藥。為取得好的爆破效果，掏槽眼應(yīng)采用高威力炸藥連續(xù)反向裝藥，而周邊眼應(yīng)采用低威力炸藥或小藥徑炸藥連續(xù)反向裝藥，與平巷裝藥基本相同，只是底眼應(yīng)加大裝藥量，最后起爆底眼，實現(xiàn)拋渣。

2、裝巖提升

裝巖與提升是斜井井筒掘進的主要環(huán)節(jié)，直接影響著掘進速度。二者占掘進循環(huán)的時間60%～70%，因此，國內(nèi)外的斜井施工都強調(diào)裝巖和提升的機械化程度及設(shè)備配套綜合能力的發(fā)揮。

3、支護技術(shù)

斜井永久支護，上世紀(jì)七十年代前多采用料石砌碹和混凝土支架支護，廣泛采用錨噴支護。采用錨噴支護時應(yīng)重點解決好建立井口混凝土攪拌站、合理控制噴射工作風(fēng)壓、減少輸料管的磨損和防止管道擊穿、預(yù)防和處理管路堵塞等幾個問題。

針對采用核心筒巨柱外框架結(jié)構(gòu)體系的超高層建筑超長樁群樁與厚筏基礎(chǔ)，通過大尺度模型試驗結(jié)合數(shù)值模擬研究超長樁群樁承載性狀及樁-土-樁相互作用機理、厚筏基礎(chǔ)受力變形性狀、地基土體受荷特征、及上部結(jié)構(gòu)對樁筏基礎(chǔ)的影響規(guī)律；同時，基于實際工程建立超高層建筑超長樁群樁與厚筏基礎(chǔ)整體有限元模型，研究筏板厚度、基樁長徑比與布置等因素對其受力沉降變形的影響；此外，基于超長樁承載特性、樁側(cè)摩阻力發(fā)揮機理及樁-土界面剪切力學(xué)行為的研究，建立超長樁樁-土界面剪切作用模型，并在考慮樁體的“加筋效應(yīng)”及群樁中的“被動樁”與周圍土體的相互“遮攔效應(yīng)”對樁土相互作用影響的基礎(chǔ)上，引入層狀地基Burmister解、Reissner厚板理論及上部結(jié)構(gòu)剛度的影響，建立超高層建筑超長樁群樁與厚筏基礎(chǔ)受力變形理論計算分析方法。本項目研究有助于深入認(rèn)識超高層建筑樁筏基礎(chǔ)承載變形性狀，促進其安全合理的設(shè)計與實施。