[00126559]深厚表土冻结法凿井井筒安全施工监测监控技术研究

简要技术说明：1、针对深厚表土层中冻结法安全快速施工，建立了一套成熟可靠的井筒掘砌施工的传感器监测体系，首次实现了冻结井筒施工的远程实时监控，准确地获取了冻结凿井过程中的各种信息，通过远程全自动监测系统，借助预埋之传感器，以外壁浇筑初刻为时间起点，实现了外壁及壁后冻土温度、外壁外载（即冻结压力）、外壁钢筋受力情况即混凝土应变的长时高频度、高精度监测，从根本上保证了井筒施工的安全监测的及时性、准确性。2、冻结压力、井壁钢筋受力与混凝土应变、井壁收敛变形等实测数据的获得，为及时准确的评估井筒施工安全提供了依据，实现了工程施工的远程实时监测。3、获得了地层冻结全程、全面、准确的地层冻结测温资料，为井筒掘砌试挖、掘砌施工的各重要环节的安全监控提供了可靠的依据；基于冻结壁温度、变形的信息化监测数据，开展了特定地层冻结温度场、冻结壁变形的数值反演，并基于反演参数，对深部待开挖地层中冻结温度场的发展状况、冻结壁的变形开展了数值模拟预测，超前预测监控井筒掘砌施工方案的调整或优化，在确保安全的前提下实现了井筒的快速施工。4、通过对冻结压力的增长规律研究，明确指出：随着深度增加，深部冻结壁流变性逐渐增强，冻结壁的变形压力最终将趋于和水平地压相等。因此提出：冻结井外壁设计时，外层井壁的外载（即冻结压力）应按永久水平地压取值，该结论的获得对今后深厚表土井筒设计有重要的指导意义。应用前景：随着浅部煤炭资源量的减少，国家经济建设对深部煤炭资源依赖性增大。开发中的巨野、淮南等煤田，第三系和第四系表土层厚度达400～750m，需采用地层冻结法或钻井法施工井筒。受到钻具能力限制，钻井法目前尚无法满足施工大直径井筒的要求。因此，冻结法凿井就成为重要的，有时是唯一的深厚表土层中的建井方法。该项目成果建立的一套行之有效的信息化施工体系，对指导深厚表土冻结井筒建设有重要的理论价值，对未来深厚表土条件下的煤炭资源安全开采有重要的现实意义。