[00834437]大屯矿区井筒井壁安全综合监测研究及应用

该项目组相继在大屯矿区的四个矿五对井筒中建立了井壁附加应变自动监测系统；建立、完善了工业广场、井筒井壁沉降监测系统；建立、完善了工业广场内主要含水层(特别是第四系底含水)水位变化观测系统，形成了“井壁、地表、水位”变化“三位一体”长时连续监测的井筒井壁安全综合监测系统。在井筒井壁安全方面起到了“动测、评估、预报”的三大重要作用；在井筒井壁破裂治理过程中发挥了“决策、控制、评价”的三大重要功能。研究获得了井壁受力及破裂与地表沉降及含水层疏排水的基本规律；成功预测预报了徐庄煤矿的井壁破裂灾害；科学、合理、实时控制注浆加固地层预防与治理井壁破裂工程的全过程；并能够正确获得井壁的受力情况。1.研究内容：(1)调研、收集、分析4个矿现有的工程地质、水文地质和井筒施工、井筒井壁安全现状和其他工程条件资料。(2)研究每个矿井井壁受力、地表变形、主要含水层水位变化的监测方案。(3)在十个井筒井壁内布置、埋设监测井壁受力的应变和温度的传感器，并将其连接形成井壁受力变形自动测试系统，并进行长期、实时观测。(4)研究、建立4个矿的工业广场地表沉降观测系统，并进行长期观测。(5)研究、建立4个矿的主要含水层水位变化观测系统，并进行长期观测。(6)研究工业广场地表沉降、主要含水层水位变化、井壁受力变形的变化规律以及三者之间的关系。(7)研究、评价与预测井筒井壁的安全状况。2.技术路线：该项目通过建立井壁附加应变、地表变形和主要含水层水位变化观测系统，定时获取有效数据。3.井壁附加应变、地表沉降及底含水位变化实测研究：该项目选择分布式网络监测系统，用于井壁附加应变的监测及资料的分析处理。4.井壁安全综合监测系统及应用：(1)在井筒井壁安全方面起到“动测、评估、预报”的三大重要作用。综合监测系统能够获取井壁应变等相关信息并作出井壁安全状况的预报。该系统预测预报了徐庄矿主、副井井壁破裂前的井壁应变增长趋势和数值。(2)在井简井壁破裂治理过程中发挥“决策、控制、评价”的三大重要功能。井筒井壁安全综合监测系统及项目研究成果为确定经济合理、技术可行、效果好的井壁破裂防治方案提供决策依据；科学、合理、实时控制注浆加固地层预防与治理井壁破裂工程的全过程；治理工程结束后，该系统可以检验、评价工程质量和治理效果。(3)井壁破裂治理后，该系统检验工程治理效果。治理工程结束后，根据井壁安全综合监测系统获取的数据可以检验工程效果。(4)井壁安全现状分析。根据井筒井壁安全综合监测系统分析，姚桥老副井、徐庄主井、副井、龙东副井处于安全状态；姚桥老主井、龙东主井处于基本安全状态；姚桥新主副井比较危险；孔庄主副井处于危险状态。自2002年3月，在大屯矿区相继建立了孔庄、徐庄、姚桥、龙东10个主副井筒井壁应力应变监测、工业广场地表沉降观测和主要含水层水位变化观测相结合的井筒井壁安全综合监测系统。大屯矿区井筒井壁安全综合监测系统实现了井壁、地表、水位变化“三位一体”长时连续监测，不仅可以预测井壁破裂灾害的发生，而且在破裂井壁治理方案的选择、治理过程的控制、治理效果的评价以及治理后井壁应力应变状态的长时监测等环节均发挥着重要的作用，成为正常安全生产井筒不可缺少的安全保障系统。