大流速地下水作用下冻结法凿井单圈冻结孔优化布置方法研究

论文摘要

为了解决大流速地下水作用下单圈冻结管形成的冻结壁不易交圈或交圈时间延长等工程问题,针对地下水对人工冻结温度场的作用特点,采用在水流上游位置加密布置冻结管的方法对常规冻结方案进行优化设计。基于表观热容法构建了水热耦合数学模型,并通过大型物理模型试验对数学模型的合理性进行了验证。基于该数学模型并结合淮南某矿冻结方案的设计参数,通过数值计算对7种优化方案的优化效果进行了分析。结果表明:在较大流速的地下水作用下,冻结管布置圈的上游位置的冻结效果是影响整个冻结壁交圈时间以及厚度的决定性因素,对上游位置的冻结管进行加密处理后,缩小了相邻冻结管之间的间距,增加了上流区域的冷量供应,从而缩短了上游区域的冻结壁的交圈时间,进而提高了整个冻结壁的冻结效率。当加密的角度为105°,冻结管的间距缩小至1m时,冻结交圈的最大流速达到13m/d,较优化前(8m/d)提高了62. 5%,并且对应相同的冻结时间,优化后的冻结方案形成的冻结壁的厚度明显大于优化前。

论文目录

• 1 水热耦合模型的建立
•   1.1 温度场方程
•   1.2 渗流场方程
•   1.3 物性参数描述
• 2 水热耦合模型的验证
•   2.1 模型试验设计
•   2.2 试验方法及测试方案
•   2.3 数值计算结果与试验结果对比
• 3 工程应用
•   3.1 工程背景
•   3.2 优化效果对比分析
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 杨凡,荣传新,王彬,董艳宾

关键词: 冻结法凿井,冻结壁,水热耦合,优化设计,数值计算

来源: 煤炭工程 2019年12期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 矿业工程

单位: 安徽理工大学土木建筑学院

基金: 国家自然科学基金资助项目(51878005,51374010),国家科技重大专项资助项目(2016YFC0600902)

分类号: TD265.3

页码: 5-12

总页数: 8

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