白垩系地层煤矿立井冻结壁的力学特性及温度场研究.docx

白垩系地层煤矿立井冻结壁的力学特性及温度场研究
白垩系地层是中国重要的煤炭储藏层，其开采对于能源产业的发展具有重要意义。然而，在采煤过程中，由于地质条件的复杂性、煤层厚度的不一致性等原因，煤矿工程面临着许多困难和挑战，其中之一便是采煤过程中的立井冻结壁问题。
立井冻结壁是指在开采过程中为避免崩落和水流涌入采场而采取的一种带有保护性质的措施，以达到局部控制地下水的目的。它是一种特殊的围岩支护方式，其效果取决于冻结壁的力学特性以及温度场的分布情况。
本文主要针对白垩系地层煤矿立井冻结壁的力学特性及温度场分布进行研究。首先，在力学分析方面，我们采用有限元法对立井冻结壁进行了力学分析。分析结果表明，在冻结壁的应力分布中，受到边界束缚的应力较大，其次是垂直应力，剪切应力相对较小。而在位移分布上，立井壁的变形大小与冻结壁温度升高幅度呈正相关。
其次，在温度场方面，我们进行了模拟实验，通过对不同冻结壁厚度、冻结壁恒温区域温度及采煤进度的变化对冻结壁温度场的影响进行分析。结果表明，随着冻结壁厚度的增加，恒温区降温速率越快，冻结效果越好。而在冻结壁恒温区域温度上，适当增加温度可以加快恒温区降温速率，但过高的恒温区温度会导致冻结效果不佳。最后，采煤进度对煤矿立井冻结壁也有一定影响，随着进度的推进，壁温升幅度和恒温区长度均会发生变化，因此需要根据采煤进度动态调整冻结壁恒温区温度。
综上所述，本文通过力学分析和温度场模拟实验，揭示了白垩系地层煤矿立井冻结壁的力学特性及温度场分布情况。这对于冻结壁的设计和实施有重要的指导作用，为保障采煤工程的安全和有效开采提供了理论基础。