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青海娘姆特矿井井筒穿越永冻层设计支护方案浅析

更新时间:2016-07-05

1 矿井及设计概况

娘姆特矿井是兰州煤矿设计研究院设计的第一座高海拔矿井,该矿地处江仓矿区,江仓矿区海拔高度在3850m以上,形成的永冻层厚度平均为70m,夏季融化深度在0.5~2.0m之间。

第一,社区服刑人员的主观因素。一是存在文化程度差异,量表的表述不能完全理解,工作人员若协助解释则会形成暗示,影响测量效果;二是量表题量多且为客观题,社区服刑人员为节省时间随意填写,造成无效量表过多;三是多数社区服刑人员对心理常识知之甚少,都是“心盲”,主观配合程度差。

娘姆特矿井在井筒穿越永冻层时,对第四系表土覆盖层段的冻土层采用明槽开挖,对进入基岩段的冻土层采用暗井钻爆法施工。由于高海拔地区气温极低,施工用的供水水箱及供水管路极易被冻,致使风钻无法正常运转。若对地面供水水箱进行加热,加热之后的水用于风钻打眼时,容易造成眼孔内冻土融化进而塌落,使夹钻时有发生,给装药爆破作业造成困难。若供水水温太低,管路被冻以及钻杆内水冲出的碎石在眼孔内被冻也会出现夹钻现象的发生。同时在暗井巷道开挖后采用普通的喷射混凝土支护时,由于水泥遇水发生反应放出热量,造成冻土层融化,不但不能封闭冻土层,反而使冻土层中冰渍融化使水的含量增加,更加快了水泥砂浆的脱落速度,无法起到应有的支护作用。

校企双方在合作过程中要本着“合作共赢”的原则,校企双方优势互补,学校选派优秀教师到企业定期顶岗工作,提高教师的实践工程能力。学校根据企业需求,安排企业技术人员到高校进行理论学习,提高员工的专业理论水平,增强技术人员的综合能力。学校在选择企业时候要考虑企业的需求,秉承优势互补、互惠共赢的原则。由于教育的公益性和企业追求市场利益之间的矛盾,一个健全的长效合作机制对校企双方都有很大的促进作用。“卓越计划”要求企业由人才使用单位转变成人才联合培养单位,这种长效性、深层次的合作过程中,高校要主动帮助企业在技术能力方面的提升,促进企业积极性和主动性的提高,有利于促进双方的深度合作。

针对以上在高海拔永冻层井筒支护中遇到的技术难题,我院组织设计人员与建设方及施工方一道进行技术公关,经过反复的试验,总结出了高海拔地区井筒支护的技术方案,确保施工顺利进行,为在后续高海拔永冻层地带井筒支护设计提供了技术指导。

四是由实践主体外在呈现出的“善于、擅长”等状态而推断其实际形成的路径及可能性。如《诗经·巧言》:“巧言如簧,颜之厚也。”郑玄笺:“颜之厚者,出言虚伪而不知惭于人。”[16](P758)由此,“巧”有了与“质朴、原始”相对立的“人为、做作”等义。

当代的粉彩没骨花鸟画形式多样,构图新颖,设色绚丽,不再是千篇一律的程式化表达,更加注重个性与情感的表达。在多样化与个性化的特点之下,当代粉彩没骨花鸟画延续传统的随类设色的技法之外,还学习西方绘画的随环境设色的表现手法,运用焦点透视的科学处理技法,使得颜色表现形体之外,更有营造空间环境的功能。在构图上来说,当代粉彩没骨花鸟画传承古人的构图模式之外,也融入了现代的构图方式,同样也别具一格。

2 设计支护方案

井筒断面形状的确定对支护效果的好坏有直接的影响,针对娘姆特煤矿的实际情况,设计在试验确定断面形状后,将井筒支护确定为明槽段的支护和暗井段的支护两种支护形式。

2.1 井筒断面形状的确定

在植筋孔打好后,将在水中完全浸泡约一分钟的锚固剂塞入植筋孔内,再插入钢筋。水中浸泡之后的锚固剂在塞入植筋孔内时,锚固剂随即进行凝固而放出热量,造成植筋孔内冻土层融化,不但不能很好地填充眼孔,而且造成空隙加大,起不到锚固作用。当锚杆锚固不稳定时,固定于锚杆端头的钢筋网片也不能很好的与冻土层接触,不能起到应有的封闭作用。在永冻层围岩表面喷射混凝土时,由于水泥遇水放出热量,造成冻土层融化,不但不能凝固粘贴,反而使冻土层中冰渍融化,使水的含量增加进而加快了水泥砂浆的脱落速度,无法起到封闭的作用。

马蹄形封闭断面的优缺点:

针对上述情况,经过现场反复实验,采用U型钢支架背钢模板并喷射砼临时支护可在较短时间内封闭工作面防止冻土融化,再分段一次支模并铺设防水板、隔水层,绑扎钢筋现浇砼,对防水、保温、加强支护最为有效。因此,暗洞穿越永冻层必须做到:

如今,以张良一、曲子营、曲汉峰为代表的第三代传承人,担负起了“盐垛斗虎”的传承任务,每年冬闲的时候都组织村内的斗虎表演队进行训练,春节期间到各村进行串演,活跃在乡村的舞台上,并积极参加市区组织的文艺汇演。

半圆拱形加底拱断面优缺点:

受制于历史和自然条件,昌都市畜牧生产方式仍以传统的自然放牧为主,划区轮牧、按计划定期驱虫等工作普及度较低。同时,受制于宗教思想,群众自觉灭螺的积极性不高,并且牧民群众对该寄生虫病缺乏科学的认识,使该病没有得到有效处理,最终导致较大损失。

优点:半圆拱形断面多用在顶压大、侧压小、无底鼓的巷道中,该断面设底拱用于整个断面的封闭,对有底压的巷道能起到很好的防底鼓的作用。

在农业解决方案中,颇具前景的是创新型数字农业业务,能够通过数字技术带来最佳用户体验并增加效率。数字技术的应用在每个地区的需求不一样,数字农业平台涉及的气候数据采集、病害诊断、解决方法推荐等,将会帮助农户更好种植,逐步达到可持续农业发展的愿景。

设计针对以上两种断面形状,经过现场试验,马蹄形断面形状对冻土层的支护效果更好。

2.2 明槽段支护

井筒施工时,首先进行第四系表土段的开挖和支护,即明槽段开挖和支护,明槽段开挖至基岩,深入基岩5m(垂深)后,进行暗井段掘进和支护。

明槽段开挖采用挖掘机开挖,遇冰冻或基岩难以挖掘时,采用打眼放松动炮后再开挖,按设计尺寸开挖到位后,自上而下一次支模绑钢筋浇注混凝土。

表2的数据说明38%的英语四级分数大于等于500分的学生会在阅读附录后再查词,而英语四级分数小于500分的学生只有14%会去阅读词典附录。但在是否阅读词典使用说明这方面两组学生就不存在很大差别,只是英语四级分数大于等于500分的学生稍微多2个百分点。总之,绝大部分学生在查词之前并不阅读词典附录和词典使用说明,这一点说明学生在词典使用技巧方面仍存在着一定的欠缺。

影响明槽段钢筋砼支护的因素是:明槽段支护完成后需回填,回填后永冻层与碹体接触遇热变形位移、冻胀造成井筒支护破坏。

针对上述情况,明槽段回填前在井筒外壁铺设保温、隔水层,隔绝永冻层与井筒之间的联系。

2.3 暗井段掘进

暗井段采用普通钻爆法进行掘进,制约暗井段井筒正常掘进的主要因素及对策:

第四,要引导学生加强课外自主学习。信息化教学使学习者不再受到时间或地域的限制,可以根据自己的学习风格、个人喜好来选择学习内容、学习方法和学习进度。因此,教师要充分利用信息化教学手段的优势,引导学生进行自主学习。笔者在教学中会推荐学生在课后观看电影,并使用“英语趣配音”APP进行口语练习,优秀的配音作品会分享到班级QQ群中。此外,在条件允许的情况下可以创建微信公众号,推送合适的学习内容,促进学生进行课外自主学习。

主要因素:

钻杆中的热水进入钻孔,造成永冻层的融化,形成塌孔及夹钻。

钻杆中的冷水容易造成管路被冻,同时钻杆内的水冲出的碎石在眼孔内被冻也会出现夹钻现象。

对策:

现场经过对供水温度与风钻在冻土层中运转的多次实际测试,确定水箱内的水温在10℃左右为宜,而供到风钻经降温达到5℃左右为打眼最佳水温。既保证风钻正常运转,也不至于造成塌孔及夹钻的发生。

2.4 暗井段支护方式的选择

锚网喷支护形式:

由于娘姆特矿井形成的永冻层厚度平均70m,井筒穿越永冻层时,井筒周边的冻土层会受到扰动,使得冻土层融化,融化后的冻土相当于软弱岩层,受冻胀的影响,井筒周边的顶、侧压力很大,且有一定的底压。故设计在确定井筒断面形状时选用了两种断面形状,一种为马蹄形封闭断面,另一种为半圆拱形加底拱断面。

钢筋砼砌碹型式:

缺点:半圆拱形加底拱断面对侧压较大的巷道支护效果不好。

在暗井段开挖成型一部分后,必须立即进行支模绑钢筋浇注混凝土,否则暴露在空气中的永冻层会很快融化膨胀塌落。因爆破面不平整,短段掘进和支护,混凝土之间及隔水、保温层之间接茬较多,容易出现隔水、保温层破坏,进而导致永久支护受冻胀影响发生破坏。

架设可缩性支架并快速封闭,铺设隔热、防水层,现浇钢筋砼,防止永冻层冻涨、冻裂、位移。

优点:马蹄形断面主要适用于围岩松软、有膨胀性、顶、侧压力很大,且有一定的底压的围岩。

掘进过程中要确保工作面环境温度相对稳定,

说到这的时候,不知什么原因他声音有些“哽咽”。我沉默着,等着他“说”或者“不说”……大巴车在高速公路上疾驶着,望着窗外入冬后的旷野阡陌,想着在百年之前和六十多年前这块土地上的两次世界大战,情不自禁地想了电影《音乐之声》里的《雪绒花》,想起拒绝为纳粹服役,带着家人翻越阿尔卑斯山逃脱纳粹魔掌的海军上校特拉普……

缺点:马蹄形断面施工难度大,成巷困难。

3 社会效益

娘姆特矿井井筒过永冻层段的支护及施工设计完成后,为我院对高海拔矿井的设计及施工积累了一定的经验,为我院进行同地区、同类型矿井的设计提供了移动的技术保障及服务质量,为业主尽快施工及投产赢得了时间,为高海拔多年冻土地带的井筒施工提供了宝贵的设计及施工经验。

娘姆特煤矿处于江仓矿区,江仓矿区海拔高度在3850m以上,形成的永冻层厚度平均70m,夏季融化深度在0.5~2.0m之间。江仓矿区娘姆特矿井是目前世界上在高原多年冻土中所建设的第一对矿井,在矿井井筒建设过程中,由于多年冻土的存在,将遇到很多难题,这些难题均与高原缺氧和多年冻土有关,解决上述技术难题对高原矿井工程施工带有普遍意义,尤其是对西部煤炭资源开发和利用,发展地方经济显得尤为重要。

4 结语

本次娘姆特煤矿井筒穿越永冻层施工设计取得了一定的效果,为娘姆特煤矿解决了施工中存在的技术难题,为娘姆特煤矿的顺利建设提供了有利的保障,为娘姆特煤矿的按期投产奠定了基础。但在高海拔寒冷的湿地范围内,建矿存在许多目前还未彻底解决的困难和技术难题。比如在多年冻土层中进行井巷施工、支护,冻土层中的建筑物地基处理和基础形式,采空区上部冻土层下沉和断裂计算参数的选取,高原湿地环境保护和治理措施,高海拔缺氧地区办矿的机械、人工降效的具体指标数据的分析研究,高海拔矿井通风方式和风量、负压计算的研究等。针对以上问题,设计建议办矿企业组织,由办矿企业、大专院校、科研设计单位、专业工厂组成课题研究小组共同进行科研工作,为矿区今后的生产及安全开创新的技术和管理道路,并可上报国家有关部门,给予大力关注和支持。

参考文献:

[1] 张荣立,何国纬,李铎.采矿工程设计手册[M].北京:煤炭工业出版社,2006.

[2] 国家安全生产监督管理局,国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京:煤炭工业出版社,2016.

[3] 煤炭工业矿井设计规范[S].北京:中国计划出版社,2016.

[4] 煤矿斜井井筒及硐室设计规范[S].北京:中国计划出版社,2007.

[5] 马义利,高海拔矿井井筒穿越永冻层施工技术研究与应用[J].甘肃科技,2012.

[6] 周月明,王勇涛,郜普涛,斜井井筒穿越高原冻土层支护设计与施工[J].煤炭工程,2011.

徐广安
《甘肃科技》 2018年第08期
《甘肃科技》2018年第08期文献

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