冻结立井井壁防破裂措施？

根据井壁破裂机理分析，防止井壁破裂应从以下三个方面入手：

① 降低危险截面处的最大主压应力σ1；

② 增大危险截面处的最小主压应力σ3；

③ 提高混凝土的粘聚强度2C。

降低危险截面处的最大主压应力σ1

根据分析可知：最大主压应力σ1主要是由负摩擦力、危险层面以上的井壁重力、地压力及内外壁温差四方面因素引起的，其中负摩擦力的影响因素最大，由其产生的竖向应力约为整个竖向应力的60%~80%，因此它的降低，对防止井壁破裂具有重要意义。

对于井壁破裂的三个不同阶段，降低负摩擦力的方法也是不同的。

对于第一阶段，由于温度的原因而引起的负摩擦力是人为很难控制的，加之该阶段主要是外层井壁破裂，且破裂程度轻微，不会对井筒形成安全隐患，并且在内层井壁浇筑之后，其受力状况也将完全改观，故对此阶段可不考虑负摩擦力的影响。

对于第二阶段，由于负摩擦力产生的原因是冻结壁解冻前后所产生的较大温差，为了避免短期之内产生较大温差，从而产生较大负摩擦力，此外可以采用分期解冻的方法，即将井筒周围的冻结管对称地分批解冻，时间间隔可控制在15~20d左右，批数可取2~3，这样即可大大的减小表土对井壁的负摩擦力的作用。

对于第三阶段，因负摩擦力的产生来源于表土的沉降，因此，可以采用表土预先沉降的措施，彻底解除或最大限度的降低负向摩擦力的影响，即在井筒破土动工之前，在井筒周围一定的范围之处，布置若干个抽水钻孔，将基岩上方含水层中的水快速、不断地抽出地表，迫使井筒周围的表土预先沉降，该措施同采用复合井壁结构的措施一样可谓是消除负向摩擦力的一项积极措施。但无论从设计、施工及矿井长期的安全使用方面考虑，该措施均较复合井壁结构措施优越的多，故表土中含水量较大的矿井均可考虑采用这一较为彻底的措施。

此外，在组成σ1的4部分应力中，井壁重力引起的应力与井筒的断面尺寸无关，内外壁温差引起的温度应力、地压引起的地压应力同截面尺寸变化的关系很小，可忽略不计；负摩擦力引起的竖向应力同截面面积成反比例关系，且在σ1中占有较大的份额(约60%~80%)，因此，井筒横截面面积的增大可使σ1大幅降低，从而对防止井壁的破裂具有重要的作用。

故在井壁的重量处于冻土摩擦力承受范围之内的情况下，尽可能的增大井筒断面面积应不失为一种较为实际的措施。

增大最小主压应力

在库仑—纳维尔准则中，若将σ3由零增至某一压应力值，则井壁的抗破裂能力将大为增强，将内井壁处的二向应力状态改变成三向应力状态，可采用下述具体方法：

1、在井筒中性层上、下一定的区域内，确定需要处理的范围(具体数值可根据库仑—纳维尔准则计算得出)；

2、选取若干块5~10mm厚左右的钢板，具体数量视上述需处理范围的大小而定，并将每块钢板处理成曲率半径等于井筒内径的弧形，在每块板的外曲面上粘贴上厚10mm~15mm的橡胶垫层；

3、利用特制千斤顶装置将图中所示的两块钢板A对称地挤压在内井壁上，在钢板A挤压到位以后，利用同样的方法将钢板B对称的挤压在余下的位置处；

4、A、B钢板均挤压到位后，首先将A、B钢板的各边缘板进行牢固联接(铆接或焊接)，然后再将各钢板上的工字钢进行焊接，从而使得钢板与井壁之间的预压应力能够得以保持。在安装后，以红阳一矿副井为例，采用上述措施以后，其中性层处的抗破裂能力提高的程度可达到24.89%，效果是极为明显的。对于已经发生破裂的部位，由于从破裂开始至漏水、涌水存在有一定的时间间隔(如红阳一矿副井，从开始出现裂缝至透水淹井，其间有22d的时间)，故对这些破裂的部位，完全有时间采用与上述同样的方法来进行处理，但在进行处理之前，应对破裂面进行一定的修补(修补材料可采用强度增长很快的环氧树脂沙浆)；在处理之后，应采用注浆的方法从井筒外侧对破裂位置处进行注浆封水。

提高混凝土的粘聚强度

由于粘聚强度2C=σtσc，因此，提高σt、σc的数值，即提高混凝土的标号可增大2C；同时又提高在增大2C值的同时，也使得f值得到了提高。因此随着混凝土标号的提高，井壁的抗破裂能力也将有所提高。