松散层立井井筒破坏试验与判据分析

"松散层段立井井筒破坏的试验研究及判据分析" 这篇科研论文探讨了在煤矿开采过程中，松散层段立井井筒破坏的机理及其判断标准。作者许延春和高玉兵以东滩煤矿西风井作为案例，通过在松散层内部进行工业性试验，利用光纤光栅监测系统来检测地层应变变化，旨在深入了解井壁破坏的过程。 首先，研究基于挡土墙理论，分析了井壁承受的附加应力。他们发现，当抽水导致下组含水层水量减少时，土层会经历固结压缩，从而增加压应力。这一过程使得中组松散层相对于下组松散层滞后下沉，处于拉伸状态，增加了破坏的可能性。 其次，补水试验揭示了水量变化对地层的影响。每增加1000立方米的补水，松散层传感器的应变变化量平均增加1.61微应变（με），显示水量增加会显著影响地层稳定性。同时，补水导致下组松散层的压应变明显减小，进一步证实了水量变化与井壁破坏的关联。 此外，研究还通过计算井壁附加应力发现，含水层疏水会改变滑动线与水平面的夹角，使得土层锥体体积增大，从而增加附加应力，加速井筒的破坏。 论文提出的井壁破坏判据模型基于第四强度理论，这是一个用于预测材料破坏的重要工具。通过这个模型，可以评估不同工况下井壁的稳定性和可能的破坏风险。 关键词涵盖了松散层、井壁破坏机理、附加应力以及立井井筒，表明该研究的核心内容是理解和预防松散层中的井筒结构因地下水活动而产生的破坏问题。这项研究对于提升矿井的安全性和延长井筒使用寿命具有重要意义，同时也为类似地质条件下的煤矿开采提供了理论依据和技术支持。 这篇论文为矿井建设和维护提供了科学的实验数据和理论分析，有助于工程师和研究人员更好地理解和应对松散层段立井井筒的破坏问题，确保煤矿开采过程中的安全。