越界开采引起既有井筒垮塌的力学分析及修复实例

刘波^1,2，王志留¹，汤世杰³，孙吉晨¹，姚彪¹，孙颜顶¹，王亚峥¹

1. 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院2. 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室3. 湖南黑金时代股份有限公司

摘 要：以某煤矿副立井井筒垮塌事件为背景,分析了立井井筒垮塌机理和修复方案。研究表明造成副井井筒垮塌主要是由于邻近小煤矿越界开采引起。结合越界开采扰动分析,建立了井筒力学模型,分析了立井井筒在均匀地应力和非均匀地应力作用下的受力情况,随不均匀侧压系数β增加,井筒不同应力极值位置处的应力差会增加,降低井筒的极限承载能力。利用FLAC-3D建模再现了越界开采引起的破坏过程,研究了不同保护煤柱尺寸条件下井筒变形和受力情况,指出当煤柱小于60 m时井壁变形加剧、趋于破坏。给出了采用水泥粉煤灰注浆和重造围岩方式对垮塌井筒进行修复的加固方案,修复后井壁应变监测表明修复后的井筒稳定性良好。

关键词：立井井筒;采动影响;不均匀侧压系数;保护煤柱;