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钻井井壁漂浮下沉竖向稳定性控制技术研究

闫国宁  
【摘要】:进入21世纪,随着经济的增长和社会的发展,满足社会发展的能源问题越来越严重,社会的发展进步离不开能源,而我国的主要能源是煤炭,并且近些年来浅层煤炭资源逐渐开采完毕,因此煤炭资源开发由浅部向深部是发展的客观趋势,同时这也给开采技术带来了挑战,促进了特殊凿井技术得发展。目前我国特殊凿井法的主要方法包括沉井法、钻井法、板桩法、注浆法和临时加固的冻结法等,其中最常用且影响下世纪凿井水平的特殊凿井方法是钻井法、冻结法和注浆加固方法。本文主要是针对于钻井法施工中钻井井壁在泥浆中漂浮下沉阶段井壁的竖向稳定性的研究。 本文研究的对象是以安徽信湖煤矿主井、风井井壁为原型,对这两个井壁结构,先根据能量法的基本原理进行了理论分析计算井壁的竖向稳定性;在理论分析计算的基础上,然后通过用有限元模拟分析的方法对其竖向稳定性进行了模拟分析计算,对比分析得出结论以便于指导工程施工和技术的更新研究,为今后井壁悬浮下沉的竖向稳定性提供理论依椐。 基于现有等断面井壁配重水的临界深度的计算式,用外推方法确立变断面井壁配重水的临界深度的计算式;分析了配重水高度、井壁材料和井壁结构等因素对井壁在泥浆中竖向稳定的影响,得出配重水的高度对泥浆中井壁的竖向稳定性有重要作用的结论;然后利用ABAQUS分析了井壁筒的平衡稳定性,揭示井壁筒的竖向稳定性规律,分析了井壁底与岩面的接触面积对井壁竖向结构稳定性的影响,并得出接触面积越大,结构的竖向稳定性越好,边界固支的约束越强的结论。


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