司马矿新风井冻结段井壁结构稳定性分析

廖波

（煤炭工业太原设计研究院集团有限公司，山西 太原030001）

0 引 言

随着煤炭资源的开发，开采深度逐步增加。在向地下延伸的同时，建井和开采难度也将逐步增大，井筒将有可能穿越含水较大的松散层或基岩层。目前凿井遇水时常采用冻结法或注浆堵水施工，当水量较大且岩层结构不太确定时，难以进行注浆堵水施工，最佳方式是采用冻结法施工[1]。

冻结法是采用人工制冷方式，将井筒附近围岩中的水冻结成冰，冰与围岩胶结起来，在井筒施工前预先形成一个坚硬且密闭的冻土墙，再进行凿井施工的方法；具有隔绝涌水、抵抗地层压力、地层适应性强、施工灵活等优点[2]。目前，立井冻结法施工方案设计时，常参考工程应用经验来确定井筒井壁结构参数，对井壁结构稳定性系统的计算和研究相对较少。

司马矿新回风立井上部拟采用冻结法施工，由于缺乏周边矿井立井冻结法施工参考，施工前需对井壁结构进行稳定性分析。本文运用井壁受力分析，确定冻结段井壁结构参数，再通过ANSYS数值模拟分析，验证井壁结构的稳定性，为立井顺利实施冻结法提供理论分析依据，保证了井筒井壁稳定性。

1 概 况

司马矿位于长治市长治县，隶属潞安集团，规模300万t/a。根据矿井采掘接替和通风要求，2015年矿井拟新建一座回风立井，服务于三采区（3号煤层）和下组煤。新风井场地位于工业场地北侧、司马村西废弃工厂内，场地标高约+938.5 m。

根据井筒检查钻孔资料，本区土层覆盖层主要由粉质粘土、粉土、粘土、砂层等组成，厚度达124.74 m；……