斜井建设是西部地区大开采量矿井建设的控制性咽喉工程,厚风积沙地层中的斜井建设存在井筒易出现渗漏水导致底板失稳、风积沙地层细沙易随水流动以及地下水流速大特点影响,造成斜井冻结及井筒的施工速度慢、结构质量很难控制、施工过程缺少针对性监测手段等技术难题,影响厚风积沙地层中斜井建设的质量和施工安全。针对厚风积沙地层中斜井建设的关键技术难题,本项目考虑冻结施工及井筒运营阶段井壁与地层的相互作用及影响,提出了巨厚风积沙地层中冻结斜井设计和施工理论。
创新要点:
1.考虑冻结管加筋作用,建立管棚与冻土协同作用的冻结壁设计模型,提出斜井明挖与暗挖临界长度的确立方法;
2.考虑井壁与周围介质的协同作用,提出了施工及运营期间水土压力、车辆荷载、冻胀融沉及地下水位变化等复杂边界条件下斜井井壁的计算模型,形成了风积沙地层中斜井井壁设计新方法;
3.考虑流场—温度场的耦合影响,建立了风积沙地层中斜井温度场的耦合计算模型,确立了斜井帷幕冻结壁质量的精确评价标准。
应用前景:
冻结斜井建设设计和施工理论解决了巨厚风积沙地层中长大斜井建设的难题,高质量完成了风积沙地层中体量最大、条件最复杂的斜井建设工程。技术成果可广泛应用于西部地区大开采量矿井建设。