【摘 要】
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我国西部地区普遍采用斜井开拓方式,斜井井筒穿过上部不稳定地层往往采用盐水冻结法施工。盐水冻结时间长,施工速度慢,若采用液氮、盐水联合冻结,既能缩短工期,又能灵活应对
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我国西部地区普遍采用斜井开拓方式,斜井井筒穿过上部不稳定地层往往采用盐水冻结法施工。盐水冻结时间长,施工速度慢,若采用液氮、盐水联合冻结,既能缩短工期,又能灵活应对施工过程中出现的各种问题。因此,本文提出液氮、盐水联合的冻结方式。目前,联合冻结虽然在斜井工程中有一定应用,但缺乏全面、系统的研究,为此,本文提出“先盐水再液氮冻结”、“先液氮再盐水冻结”、“液氮盐水同时冻结”三种联合冻结方式,并对相应的冻结温度场变化规律开展研究。首先,采用解析分析法对联合冻结温度场进行研究。在盐水单管冻结温度场解析公式基础上得到适用于液氮冻结的单管冻结温度场解析公式,在此基础上推导出“先盐水再液氮冻结”、“先液氮再盐水冻结”的单管联合冻结温度场解析公式,以及“液氮盐水同时冻结”双管联合冻结温度场解析公式。其次,开展了联合冻结温度场数值计算研究。建立了平面导热计算模型,利用大型有限元计算软件包,对单排管、双排管、多排管的联合冻结温度场进行了分析,获得了冻结管布置间距、排距、盐水冻结时间、盐水温度、液氮冻结时间、液氮温度等参数对联合冻结温度场的影响规律,掌握了不同冻结方式下相邻排冻结管对温度场的相互影响规律;针对液氮冻结管温度分布不均匀的情况,根据反演分析得到的参数,建立了三维导热计算模型,获得了液氮补强冻结温度场分布规律。最后对袁大滩副斜井第三、四段初始地温、盐水温度、测温孔温度、液氮排气温度等参数进行了现场实测研究,分析了联合冻结温度场的发展规律。
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