【摘 要】
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在“一带一路”政策的带动下,我国西部地区煤炭开采活动又掀起了一波新浪潮,同时也为该地区的矿井建设带来了巨大地挑战。冻结法凿井技术利用冻结孔提供的循环冷源带走岩层中多余的热量,让矿井周围形成坚固的冻结壁,极大地提高了施工的安全性和可靠性,已广泛地应用于矿井建设中。冻结壁温度场的变化是影响该方法的关键因素,而西部地区多为白垩系软弱地层,地质条件复杂,岩石物理性质多变,增加了冻结法施工的难度,因此本文对
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在“一带一路”政策的带动下,我国西部地区煤炭开采活动又掀起了一波新浪潮,同时也为该地区的矿井建设带来了巨大地挑战。冻结法凿井技术利用冻结孔提供的循环冷源带走岩层中多余的热量,让矿井周围形成坚固的冻结壁,极大地提高了施工的安全性和可靠性,已广泛地应用于矿井建设中。冻结壁温度场的变化是影响该方法的关键因素,而西部地区多为白垩系软弱地层,地质条件复杂,岩石物理性质多变,增加了冻结法施工的难度,因此本文对白垩系软岩井筒冻结壁温度场的变化规律进行研究,为后续类似工程提供参考。本文以冻结法施工的新庄煤矿风立井工程为背景,选取白垩系砂岩为研究对象,系统分析了中粒砂岩的物理性质和导热能力,结合矿井实际工程情况及前人的研究成果,采用ANSYS有限元软件对工程矿井冻结壁温度场进行模拟分析,得到以下成果:（1）通过对工程勘察结果以及岩样的室内试验数据分析,探究了新庄煤矿风立井纵向白垩系砂岩层的分布特征及其物理性质,讨论了影响其导热性的因素。（2）通过研究相邻两根冻结管周围软岩的温度场特征,总结了在同一冻结深度（-456m）,不同时间节点（冻结8d、40d、81d、145d、200d、256d）,双管冻结均匀岩土体、水分分布不均的非均匀岩土体在冻结过程中温度场的特征与差异,并得出了由于岩土体热物理性质差异造成的冻结速度和冻结锋面推进速度变化规律。（3）通过对相同时间节点、不同深度的砂岩层温度场研究,对比在-456m、-540m、-640m、-740m、-828m深度处冻结井筒径向温度变化曲线及冻结壁某一点不同时间的温度变化曲线,由此分析不同深度处软岩冻结效果及冻结壁交圈情况,系统的总结了多管冻结作用下的软岩温度场特征。将模拟结果与实测数据进行对比研究,验证模型的可行性。（4）在不改变总冷量的前提下,通过改变冻结管的数量、直径和间距等参数对冻结方案进行调整,模拟调整后方案的温度场变化情况,并对冻结方案进行优化。
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