基于ANSYS的凍結(jié)井可縮性井壁接頭優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、自二十世紀(jì)八十年代以來，中國黃淮地區(qū)較多采用凍結(jié)法施工的煤礦立井井筒相繼發(fā)生破壞，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，因地下含水層疏水沉降而作用于立井井壁上的負摩擦力（豎向附加力）是造成凍結(jié)井筒破壞的主要原因。為此，安徽理工大學(xué)及其合作單位研制了凍結(jié)井筒豎向可縮性井壁接頭，設(shè)置于凍結(jié)井筒的內(nèi)層井壁中，用來衰減豎向附加力和保障立井井筒的安全。
　　凍結(jié)井可縮性井壁接頭雖已成功應(yīng)用于多個煤礦立井井筒，但其優(yōu)化設(shè)計方法值得進一步探討。本文采用理論分析和數(shù)值模擬

2、相結(jié)合的方法，基于ANSYS有限元程序，分別以祁南礦北風(fēng)井和楊村礦風(fēng)井的可縮性井壁接頭為研究對象，對凍結(jié)井可縮性井壁接頭的力學(xué)性能和優(yōu)化設(shè)計方法進行了研究。其主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　(1)根據(jù)祁南礦北風(fēng)井和楊村礦風(fēng)井的井壁結(jié)構(gòu)方案，采用簡化設(shè)計理論，對祁南礦北風(fēng)井和楊村礦風(fēng)井的可縮性井壁接頭參數(shù)進行了初步設(shè)計，祁南礦北風(fēng)井的井壁接頭采用雙立板結(jié)構(gòu)形式，設(shè)置于-258m和-303m層位;楊村礦風(fēng)井的井壁接頭采用三立板結(jié)構(gòu)形式，

3、設(shè)置于-440m和-550m層位。
　　(2)分別以祁南礦北風(fēng)井-303m層位雙立板井壁接頭和楊村礦風(fēng)井-550m層位三立板井壁接頭為研究對象，采用ANSYS程序建立軸對稱有限元模型，對井壁接頭的力學(xué)性能進行了分析，雙立板井壁接頭的豎向、水平承載能力分別為22.4、28MPa;三立板井壁接頭的豎向、水平承載能力分別為28、30.8MPa。
　　(3)分別以祁南礦北風(fēng)井-303m層位雙立板井壁接頭和楊村礦風(fēng)井-550m層位三立