华东地区井壁破裂灾害专题

1、井壁破裂灾害防治技术井壁破裂灾害防治技术1、井壁破裂灾害、井壁破裂灾害2、井壁破裂灾害发生机理、井壁破裂灾害发生机理3、井壁破裂灾害的防治技术、井壁破裂灾害的防治技术1、井壁破裂灾害、井壁破裂灾害序号井筒名称序号井筒名称序号井筒名称序号井筒名称1海孜主井26三河尖副井51兴隆庄副井76葛店副井2海孜副井27三河尖风井52兴隆庄西风井77车集主井3海孜中央风井28张集主井徐州53兴隆庄东风井78车集副井4海孜西风井29张集副井徐州54杨村主井79车集南风井5临涣副井30沛城主井55杨村副井80车集北风井6临涣东风井31沛城副井56杨村南风井81陈四楼主井7临涣西风井32龙固副井徐州57杨村北风井

2、82陈四楼副井8童亭主井33龙固主井徐州58南屯风井83东荣一矿主井9童亭副井34龙东主井59济宁三号矿风井84东荣一矿副井10童亭中央风井35龙东副井60济宁三号矿副井85东荣一矿风井11芦岭主井36龙东东风井61泗河主井86东荣二矿主井12芦岭副井37孔庄主井62泗河副井87东荣二矿副井13桃园主井38孔庄副井63横河主井88东荣二矿风井14桃园副井39孔庄南风井64横河副井89东荣三矿主井15桃园风井40姚桥主井65太平副井济宁90东荣三矿副井16任楼主井41姚桥副井66太平主井济宁91东荣三矿风井17任楼副井42徐庄主井67鹿洼主井92小茅山铜矿主井18任楼风井43徐庄副井68鹿洼副井

3、93小茅山铜矿风井19前岭北风井44徐庄风井69杨庄主井济宁9420前岭中风井45付村主井70杨庄副井济宁9521祁南副井46鲍店主井71杨庄风井济宁9622张双楼主井47鲍店副井72田庄主井9723张双楼副井48鲍店北风井73田庄副井9824张双楼南风井49鲍店南风井74金桥副井9925三河尖主井50兴隆庄主井75葛店主井100 破裂井筒数量破裂井筒数量90多个 破裂特征破裂特征 井壁竖向压裂井壁竖向压裂内壁混凝土剥落、纵筋内壁混凝土剥落、纵筋内凸、水平裂纹内凸、水平裂纹(裂缝裂缝)。 破裂时间集中破裂时间集中 发生于每年发生于每年4-10月，集月，集中于中于6-8月。月。1、井壁破裂灾害、

4、井壁破裂灾害 破裂特征破裂特征 井壁竖向压裂井壁竖向压裂 破裂时间集中破裂时间集中 破裂位置集中破裂位置集中 多发生在基岩与表土交接面附近。多发生在基岩与表土交接面附近。 地质条件相近地质条件相近井筒穿越较厚表土层，含水层水位井筒穿越较厚表土层，含水层水位下降。下降。 地表明显下沉地表明显下沉地表下沉地表下沉100500mm、沉降速率、沉降速率1050mm/a、沉降率、沉降率1.52。井壁破坏位置与地质条件示意1-基岩 2-含水层 3-井壁破坏区 4-外凸竖筋 5-粘土隔水层 6-井壁 7-深厚表土层1、井壁破裂灾害、井壁破裂灾害 破裂灾害的危害破裂灾害的危害 严重威胁人身与生产严重威胁人身与

5、生产安全安全涌水，涌砂，掉块，管路、罐道扭曲变形涌水，涌砂，掉块，管路、罐道扭曲变形 重大经济损失重大经济损失抢险加固造成直接间接损失数亿元；缩小井筒净直径，限制井抢险加固造成直接间接损失数亿元；缩小井筒净直径，限制井筒提升能力。筒提升能力。1、井壁破裂灾害、井壁破裂灾害 破裂机理破裂机理竖直附加力竖直附加力表土含水层疏水，水位下降，含水层表土含水层疏水，水位下降，含水层有效应力增大，固结压缩，引起上覆土有效应力增大，固结压缩，引起上覆土体下沉。土体下沉过程中施加在井壁外体下沉。土体下沉过程中施加在井壁外表面一个竖直附加力。表面一个竖直附加力。竖直附加力在传统井壁设计中从未考竖直附加力在传统井

6、壁设计中从未考虑，因此当竖直附加力的积聚使得井壁虑，因此当竖直附加力的积聚使得井壁竖向荷载超过其承载能力时，井壁发生竖向荷载超过其承载能力时，井壁发生破裂。破裂。2、井壁破裂灾害发生机理、井壁破裂灾害发生机理 技术路线技术路线根据竖直附加力是导致井壁破裂的主要原因这一机理，对井壁根据竖直附加力是导致井壁破裂的主要原因这一机理，对井壁破裂灾害的治理和预防，可采用的方法有：破裂灾害的治理和预防，可采用的方法有：1)“抗抗”。通过提高井壁材料的强度、加大井壁厚度来增强。通过提高井壁材料的强度、加大井壁厚度来增强井壁的承载能力，承受水平荷载和竖直荷载的共同作用。井壁的承载能力，承受水平荷载和竖直荷载的

7、共同作用。2)“让让”。改变表土段井壁结构，使其竖向可缩，以适应土。改变表土段井壁结构，使其竖向可缩，以适应土层固结压缩和地层下沉，保障井壁安全，同时井壁结构型式的改层固结压缩和地层下沉，保障井壁安全，同时井壁结构型式的改变也会反过来削减、限制附加力的增长。变也会反过来削减、限制附加力的增长。3)“减减”。对含水层进行充填加固，减小、甚至消除土层固。对含水层进行充填加固，减小、甚至消除土层固结压缩，从而减小地层下沉以及由此而引发的竖直附加力，达到结压缩，从而减小地层下沉以及由此而引发的竖直附加力，达到保证井壁安全的目的。保证井壁安全的目的。3、井壁破裂灾害防治技术、井壁破裂灾害防治技术 井壁方

8、面井壁方面提高井壁强度和厚度提高井壁强度和厚度理论上可行。实际上在井筒中应用高强、超高强混凝土技术难理论上可行。实际上在井筒中应用高强、超高强混凝土技术难度较大且必然增加建设费用。增大井壁厚度技术上可行，但经济度较大且必然增加建设费用。增大井壁厚度技术上可行，但经济上不合理。上不合理。新型井壁结构新型井壁结构 滑动可缩井壁滑动可缩井壁(中国矿业大学，中国矿业大学，1991) 整体可缩井壁整体可缩井壁(中国矿业大学，中国矿业大学，1996) 内层可缩井壁内层可缩井壁(中国矿业大学，中国矿业大学，2003，发明专利发明专利)3、井壁破裂灾害防治技术、井壁破裂灾害防治技术 井壁方面井壁方面新型井壁结

9、构新型井壁结构 滑动可缩井壁滑动可缩井壁(中国矿业大学，中国矿业大学，1991)特点：特点：外壁设可压缩层；外壁设可压缩层；内外壁之间设沥青滑动层；内外壁之间设沥青滑动层；优点：优点：防水性能好；防水性能好；井筒装备无需可缩；井筒装备无需可缩；缺点：缺点：施工工艺复杂；施工工艺复杂；造价较高；造价较高； 滑动可缩井壁结构示意 1-外壁 2-泡沫塑料夹层 3-沥青滑动层 4-可压缩层 5-内壁 6-表土层 7-基岩 8-井筒中心线 3、井壁破裂灾害防治技术、井壁破裂灾害防治技术 井壁方面井壁方面新型井壁结构新型井壁结构 整体可缩井壁整体可缩井壁(中国矿业大学，中国矿业大学，1996)特点：特点：

10、内、外壁均设可压缩层；内、外壁均设可压缩层；内外壁之间局部设沥青滑动层；内外壁之间局部设沥青滑动层；优点优点(与相比与相比)：工艺简单；工艺简单；造价低；造价低；缺点：缺点：外层可缩层施工难度大；外层可缩层施工难度大；井筒装备需可缩。井筒装备需可缩。3、井壁破裂灾害防治技术、井壁破裂灾害防治技术 井壁方面井壁方面新型井壁结构新型井壁结构 内层可缩井壁内层可缩井壁(中国矿业大学，中国矿业大学，2003，发明专利发明专利)特点：特点：内壁设内壁设可压缩层；可压缩层；优点优点(与、相比与、相比)：施工工艺简单；施工工艺简单；造价低；造价低；缺点：缺点：井筒装备需可缩井筒装备需可缩；3、井壁破裂灾害防

11、治技术、井壁破裂灾害防治技术 一种轴向可伸缩井壁一种轴向可伸缩井壁(2003，发明专利，发明专利) 应用情况应用情况序号井筒名称序号井筒名称序号井筒名称1车集煤矿主井9郭屯煤矿主井17霄云煤矿副井2车集煤矿副井10郭屯煤矿副井18李堂煤矿主井3车集煤矿南风井11郭屯煤矿风井19李堂煤矿副井4车集煤矿北风井12吴桂桥煤矿主井20郓城煤矿风井5新桥煤矿主井13吴桂桥煤矿副井21小茅山铜矿主井6新桥煤矿副井14花园煤矿主井22小茅山铜矿风井7城郊煤矿东风井15花园煤矿副井8陈四楼煤矿南风井16霄云煤矿主井3、井壁破裂灾害防治技术、井壁破裂灾害防治技术 一种可缩井壁装置一种可缩井壁装置(2002，实用

12、新型专利，实用新型专利) 专利证书专利证书3、井壁破裂灾害防治技术、井壁破裂灾害防治技术 一种可缩井壁装置一种可缩井壁装置(2002，实用新型专利，实用新型专利) 装置结构装置结构1中间钢管2内壳体3外壳体4上下面板优点： 压缩量大； 防水性能好；3、井壁破裂灾害防治技术、井壁破裂灾害防治技术 一种可缩井壁装置一种可缩井壁装置(2002，实用新型专利，实用新型专利) 研究情况研究情况3、井壁破裂灾害防治技术、井壁破裂灾害防治技术 一种可缩井壁装置一种可缩井壁装置(2002，实用新型专利，实用新型专利) 研究情况研究情况3、井壁破裂灾害防治技术、井壁破裂灾害防治技术 一种可缩井壁装置一种可缩井壁

13、装置(2002，实用新型专利，实用新型专利) 研究情况研究情况3、井壁破裂灾害防治技术、井壁破裂灾害防治技术 一种可缩井壁装置一种可缩井壁装置(2002，实用新型专利，实用新型专利) 研究情况研究情况3、井壁破裂灾害防治技术、井壁破裂灾害防治技术 一种可缩井壁装置一种可缩井壁装置(2002，实用新型专利，实用新型专利) 研究情况研究情况3、井壁破裂灾害防治技术、井壁破裂灾害防治技术 一种可缩井壁装置一种可缩井壁装置(2002，实用新型专利，实用新型专利) 应用情况应用情况序号井筒名称序号井筒名称序号井筒名称1车集煤矿主井9郭屯煤矿主井17霄云煤矿副井2车集煤矿副井10郭屯煤矿副井18李堂煤矿主

14、井3车集煤矿南风井11郭屯煤矿风井19李堂煤矿副井4车集煤矿北风井12吴桂桥煤矿主井20郓城煤矿风井5新桥煤矿主井13吴桂桥煤矿副井21小茅山铜矿主井6新桥煤矿副井14花园煤矿主井22小茅山铜矿风井7城郊煤矿东风井15花园煤矿副井8陈四楼煤矿南风井16霄云煤矿主井3、井壁破裂灾害防治技术、井壁破裂灾害防治技术 一种可缩井壁装置一种可缩井壁装置(2002，实用新型专利，实用新型专利) 应用情况应用情况上面板与管子焊接下面板与管子拼装找正3、井壁破裂灾害防治技术、井壁破裂灾害防治技术 一种可缩井壁装置一种可缩井壁装置(2002，实用新型专利，实用新型专利) 应用情况应用情况面板与管子焊接好的弧段面板与管子焊接好的整体拼装效果3、井壁破裂灾害防治技术、井壁破裂灾害防治技术 一种可缩井壁装置一种可缩井壁装置(2002，实用新型专利，实用新型专利) 应用情况应用情况管子与面板焊缝打压试漏加工好的可缩装置弧段3、井壁破裂灾害防治技术、井壁破裂灾害防治技术 一种可缩井壁装置一种可缩井壁装置(2002，实用新型专利，实用新型专利) 应用情况应用情况可缩装置整体拼装效果井下拼装好的法兰盘3、井壁破裂灾害防治技术、井壁破裂灾害防治技术 一种可缩井壁装置一种可缩井壁装置(2002，实用新型