学文网【摘 要】随着我国煤炭行业的发展，大量的煤矿立井逐步建立起来，随着煤矿立井建设，一些常见的问题也随之出现，其中井壁破裂是一种较为常见并严重威胁矿井安全的问题。本文主要对煤矿立井井壁破裂的原因及防治进行探讨。
【关键词】煤矿立井；井壁破裂；原因；防治
1.煤矿立井井壁破裂的原因
1.1施工质量问题
由于施工方面的问题导致，煤矿立井的混凝土井壁其实际强度小于设计要求，从而使得井壁无法抵抗较强的水平地压，导致破裂。
1.2设计不合理
这种原因主要是由于设计人员在进行设计时，知识简单的对地压及井壁的自重进行考虑，而没有对地层不稳定条件下，不均匀沉降对井壁造成的影响，最终导致井壁所承受的荷载不均匀，造成破裂现象。
1.3负摩擦力的影响
由于井壁周围的疏水及排水问题，使得周围的柔性土层产生下沉，在井壁的周围产生一个向下的负摩擦力，最终使井壁出现裂缝。
1.4地应力作用
由于地壳的运动，在垂直以及水平方向产生了一定的相对位移，由于这种相对位移，使得井壁受到的地应力增大，产生破裂。
1.5井壁的竖向附加应力影响
很多人认为井壁破裂的主要原因是由于井壁的竖向附加应力，竖向附加应力长生的主要原因是由于地层含水层疏水、季节温度变化以及冻结井壁的冻融三个方面。其中地层含水层排水对井壁的影响主要表现在，地下水位的下降，使得井壁周围地层中的效应力增大，周围的地层出现固结而下降。而后两种原因主要是由于井壁周围土层的热胀冷缩现象，使得井壁的外侧产生摩擦力。这三种原因对井壁的影响都是由于竖向附加应力的作用。
2.煤矿立井井壁破裂的预防
2.1合理设计井壁结构
在进行井壁结构设计时，首先需要对其设计荷载进行重新的考虑，将井壁抵抗附加应力的能力作为重要的设计内容，并充分利用组合圆筒的设计方法进行井壁设计，在那些容易出现井壁裂缝的区域，应该对井壁的刚度和强度进行合理的设计。在进行井壁设计时，不能讲内外井壁设计成为整体，此外，由于外井壁的防水性能较差，因此需要将内井壁的设计强度进行合理考虑，从而有效保证井壁对水压力的抵抗能力。
2.2改善施工工艺
利用冻结法对厚表土井壁结构进行施工时，为了减少冻结压力对井壁的作用，在施工过程中，可以在井壁外壁与井帮之间垫2-3层泡沫板对其进行支护，这样做的目的是为了减小冻结井壁与外井壁之间的相互摩擦力，从而使得作用于井壁的竖向附加应力得到明显的降低。还可以在内外井壁之间增加特定的柔性防水材料，这样做不仅可以使作用于井壁的竖向应力得到明显的控制，还可以起到明显的防水抗渗效果。
2.3对矿井周围的水文地质资料进行准确的掌握
在进行矿井施工前，需要进行安全检查孔的设置，并对地层含水层进行相应的分层抽水试验，进而掌握准确的水文地质资料，为矿井的设计和施工提供准确的资料保证。
3.立井井壁破裂加固的措施
3.1钢结构加固措施
在立井井壁加固技术中，钢结构加固方法是最早被使用的，这种方法主要是通过槽钢井圈来对井壁进行加固，防止破裂的进一步发生。施工时，利用18-22号的钢筋设置槽钢钢圈，并将其假设在井壁内侧，各个钢圈之间的距离保持在0.2-0.4m之间，利用钢轨对其进行连接，钢轨之间的距离为1.0-1.5m之间。在井壁出现破裂的位置利用槽钢作为背板，并在其表面利用高强度混凝土进行施工。这种方法的施工较为方便，对井壁破裂现象的防治收效较快，但是由于钢结构强度的原因，这种方法对立井竖向和径向的变形无法起到较好的作用，通常被应用在井壁破坏的临时处理上，无法对其进行根本上的改善。
3.2破壁注浆加固措施
这种方法的施工过程是，在立井井壁上进行钻孔，然后将浆液灌注到井壁周围的岩土层中，从而使井壁周围的岩土层稳定性得到加强，还可以有效的防止周围地层因失水而产生沉降。这种方法可以在立井的周围形成一个帷幕，使井壁的受力情况发生改变，此外，这种方法还可以有效的填充井壁周围的空隙，使其防水防渗性能得到有效的提升。这种方法对井壁破裂进行针对性的加固，而且施工质量较为可靠，但是这种方法在立井周围形成的帷幕一般只有1-2m，虽然可以对井壁破裂起到一定的作用，但是无法对其进行根本上的治理。
3.3卸压槽加固措施
在立井井壁增设卸压槽进行加固的方法，主要原理是对立井井壁的竖向附加应力采取适应，通过卸压槽的设置可以使立井井壁在竖向上产生一定的变形，从而有效的吸收附加应力对井壁的作用。卸压槽的设计应该保证自身具备一定的强度和刚度，这样才能够更好的抵抗井壁受到的水平地压。卸压槽的开设位置可选择在底部含水层或强风化带高应力区段的内井壁上，开设方式以水平环形槽为宜，并应填充可塑性材料（如沥青防腐松木块等），使井壁有可压缩性变形，使井壁能随地层的沉降而压缩。这样，卸压槽就可吸收作用在井壁上的竖向附加应力，防止井壁破坏。卸压槽的开设数量一般设1-2个，可视表土层厚度和井壁的破损情况而定；当破损带距表土层与基岩分界面较远时，应设2个卸压槽，以达到分段吸收附加应力的效果。卸压槽的位置一般设在井壁破裂带或者表土与基岩交界的上方为佳，这可更好地将自上而下的竖向附加应力传递到开好的卸压槽上，以防二次破坏。卸压槽的开设降低了井壁的竖向刚度，吸收了附加应力对于井壁的竖向变形，保证了井壁的整体结构的完整性，充分体现了“让”的特性，同时可以缩小卸压槽处井壁径向变形，实践证明，在井壁上开设卸压槽加固措施是经济、合理、可行的一种井壁加固措施。
3.4地面注浆加固措施
这种方法是通过在地面进行打孔，并将浆液注入到立井井壁周围的含水层，从而在立井井壁周围形成一个较大的注浆帷幕。这种方法首先可以有效的防止立井周围含水层出现水渗漏现象，使含水层不再出现失水现象，保证立井井壁不再受到水的侵蚀。另外，这种方法还可以有效的提升井壁周围含水层的强度，使井壁的竖向变形受到控制，减小岩土层与井壁之间的竖向附加应力。
总之，立井井壁破坏，从工程地质力学角度来看是一个动态过程，只有对井筒破坏进行全方位的分析，由局部到整体，才能达到对问题的全面认识。在此基础上，采取相应的治理方法与措施，才能取得良好的效果。 [科]
【参考文献】
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