井筒安全评价与破裂预测系统许延春1,倪兴华2,刘瑞新2,张刚艳1(11天地科技股份有限公司,北京100013;21兖矿集团有限公司,山东邹城摘要:以兖矿集团井筒破裂防治为例,编制了立井安全评价与破裂预测系统和相应软件,已应用于杨村矿井筒破坏防治。关键词:井筒;安全评价;破裂预测系统中图分类号:X91314;TD7文献标志码:B文章编号:0253-2336(2006)07-0069-03SafetyassessmentandbreakingpredictionsystemofmineshaftXUYan2chun1,NIXing2hua2,LIURui2xin2,ZHANGGang2yan1(1.TiandiScienceandTechnologyCompanyLtd.,Beijing100013,Chsafetyassessmentandbreakingpredictionsystemandrelatedsoftwareofthemineshaft.themineshaftbreakingpreventionandcontrolofthemineshaftinYangcunMine.Thesystemandthesoftwarehadbeenappliedto1概述相关研究表明,井筒破裂的机理主要是:矿井开采疏降松散地层底部含水层,造成含水层水位持续幅度下降,引起松散层压缩,在井壁内形成附加压应力,导致井壁破裂[1]。井筒突发破坏不仅对矿井安全形成很大威胁,同时造成严重的经济损失。我国已在厚松散层中建设了500多个井筒,这些井筒是否破裂需要评价和预测,以便指导采取合理防治措施,以减少经济损失,确保提升安全。兖州矿区安全评价与破裂预测系统软件包是以兖州矿区井筒破裂防治为例,集井筒基本情况资料收集和管理、井筒变形和地面沉降等实测资料分2软件的主要功能软件的主要功能如图1所示。211矿井基本情况信息管理矿井基本情况是软件包主界面的第一个菜单,这部分的主要目的是建立各矿相关井筒的基本资料库。功能包括:①矿井情况。矿井采掘平面综合柱状图和剖面图、钻孔水位台账、气象资料台账、矿井基本情况。②井筒破坏与治理情况。井图1系统功能模块本情况、井筒破坏治理情况、井筒安全监测情况、井筒剖面图结构表、井筒应力应变表、井筒地层表。③监测与探测方法。地层压缩、地层水平移69煤炭科学技术第34卷第7期2006年7月动、卸压槽变形应力、建筑物倾斜、工业场地地形沉降等内容。212实测资料的分析与处理“实测资料的分析与处理”是软件包主界面的第二个菜单。实测与分析具体菜单目录项有:松散层压缩、井壁变形应力、水动态、监测数据库、地表沉降、建筑物倾斜、贮水系数预计等。可根据实测结果得出回归方程等经验公式。213理论分析评价与预测井筒分析评价与预测是软件包主界面的第三个菜单,这部分的主要作用是运用经验判断、模糊数学分析、神经网络分析、有限元分析等手段,对务年限率;治理方式;松散层压缩速率。表12005年兖矿集团井筒破裂可能性评价矿名聚类评价值评价结果东滩矿主井东滩矿北风井东滩矿西风井北宿矿主井北宿矿西风井南屯矿混合井南屯矿主井南屯矿副井济三号主井济三号风井济二号主井预计济三主井1预计济三主井2预计济三主井3预计东滩矿西风井010570106201052010550107301049010450104701055010540105701059010660106901064不破裂可能破裂不破裂不破裂可能破裂不破裂不破裂不破裂不破裂不破裂不破裂不破裂可能破裂可能破裂可能破裂通过对井筒破坏实例进行研究,初次破裂和再次破坏的判断标准。分别提出立井(1)井筒初次破坏判断。松散层厚度大于90m;埋深大于90m的含水层具有持续多年的水位降,一般持续时间大于5a,水位降速大于015m/a;井筒附近地表累计沉降量大于200mm;松散层压缩速率大于20mm/a;施工记录表明井壁施工质量低;井筒半径大;井壁厚度较薄等。(2)井筒再次破坏治理判断参数。多数井筒达到治理工程服务年限以及初次治理方法不当等原因,需要进行多次治理。分析总结再次治理的判断参数如下:工程服务达到4a;卸压槽变形达到设计压缩量的80%;水位下降量达到第一次治理工程服务期的水位降幅。21312模糊数学分析采用模糊数学的模糊聚类方法分别对井筒初次破坏和再次破坏进行分析评价和预测。(1)井筒初次破裂的特征因素。地表沉降速度;地表累积下沉量;主压缩层埋深;井筒净直径;井壁厚度因素;施工方法;井壁施工预测2005年底需要再次治理的井筒及评价结果见表2。已经破裂的井筒,其聚类评价值均大于01100,在评价的井筒中,预计杨村矿主井、兴隆庄矿主井及西风井在2005年有再次破裂的可能。21313神经...