井筒作为矿井的重要通道,将地面和井下联系在一起,事关矿井的安全生产。当井筒穿过深厚冲积层时,我国多个矿区都出现了不同程度上的井壁破裂问题,威胁矿井的安全生产。因而,对于类似条件下立井井壁的破坏机理分析、长期监测、安全评价和防止破裂具有重要的实用价值。本文以钱营孜煤矿副井井筒为工程背景,进行了冲积层上、下含水层同时失水井壁受力机理分析与安全监测研究,以防止井壁破裂。针对钱营孜煤矿工业广场附近冲积层上下含水层同时失水的工程地质与水文条件,论文采用理论分析、数值模拟和现场监测评价的方法对钱营孜煤矿副井井壁受力机理和安全监测进行了系统研究,主要内容如下。采用理论分析方法,对井壁在温度应力、自重荷载、侧向压力和失水沉降竖向附加力共同作用下的受力进行分析,通过叠加原理得到了井壁在受到以上荷载共同作用下的应力简化计算公式。采用FLAC3D数值模拟软件,建立流固耦合模型,分析了钱营孜煤矿冲积层在上下含水层同时失水条件下、仅一含抽水条件下和仅四含底部疏水条件下的井壁附加力大小和周围地层的沉降情况。结果表明,随着抽、疏水的进行,地层沉降不断增大,得到了多种条件下的地层最大沉降值,说明引起地层沉降的最主要原因是四含疏水所导致,使井壁中的竖向应力大幅增加。通过模拟计算得到了井壁目前受力和竖向应力的最大值,从而为井壁安全状态分析提供了基础。制定了钱营孜煤矿副井井壁长期安全监测方案,计算了相关预警值,在副井井筒布置了三个监测水平。通过近二年的测试数据分析表明,目前实测井壁混凝土的拉、压应变值均小于预警值,钱营孜煤矿副井目前井壁竖向受压变形速率较小,说明目前井壁处于安全状态,但总体趋势呈逐渐增加,还应继续加强监测。同时监测结果也表明,井壁在夏季时变化趋势增大,说明井壁受力变形受温度影响是一个不可忽视的因素。最后,提出了钱营孜煤矿副井防止井壁破裂的三个预案,通过分析比较,建议采用开切一道卸压槽的预案,并给出设计参数和实施步骤,对防止井壁破裂具有重要参考价值。图51表5参70