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1、关于立井井筒超深冻结钻孔施工工艺探究 摘要：在立井井筒超深冻结钻孔施工过程中，冻结技术与制冷设备是两个关键因素。本文就施工过程中出现的施工工艺、冻结深度、钻孔偏斜、设备选择维护、影响因素等方面加以逐一论述。关键词：立井；井筒超深冻结钻孔；施工工艺Abstract:intheshaftultradeepfreezingholeconstructionprocess,freezingandrefrigerationequipmentarethetwokeyfactors.Inthispaper,thecons
2、tructiontechnology,constructionprocessoffreezingdepth,boreholedeviation,selectionofequipmentmaintenance,influencefactorsarediscussedonebyoneKeywords:shaft;theshaftultradeepfreezingholeconstructiontechnology;中图分类号：U215.14文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012工程实践证明，冻结法
3、是一种技术成熟可靠的施工方法，广泛应用于地下工程施工中。它具有不污染环境、不破坏地层、保护地下水资源等优势。1超深冻结法凿井钻孔原理8冻结法经历了天然冻结和人工冻结两个阶段。由于开凿的井筒直径大小和深度受到的限制较少，故在立井的开凿中多采用此类方法。冻结法施工的适用条件要求较低，一般只要有不稳定地层或含水极丰富的裂隙岩层，地下水含盐量不大，且地下水流速较小时，均可使用冻结法施工。冻结法凿井钻孔就是在不稳定的含水地层中进行施工时，利用人工设置的冻结管，在冻结管内循环冷媒剂，将井筒周围岩层的热量带走，冻结形成封
4、闭的圆筒——冻结壁，抵抗地压、承受水压力和隔断地下水，在冻结壁的保护下进行开挖地层和砌筑井壁的一种特殊施工方法。冻结法凿井钻孔施工在立井井筒的建设时具有明显的优势，既能用于不稳定的含水层,又可用于基岩含水层，既可应用于立井，又可应用于斜井及风道口工程，适应性强，安全可靠。2超深冻结钻孔施工工艺及注意事项2.1施工设备选取2.1.1钻机设备钻孔作业的施工点在隧道内，施工面较小。因此选取的钻机要求体积小、功率大、运输方便、便于分解。2.1.2钻杆设备一般采用无缝钢管，丝扣连接，单根长度在1—1.5米。2.2施工
5、方法2.2.1开孔8先以金刚石钻机开孔取芯，取出岩心后，打入加工的孔口管并固定，然后安装密封装置。2.2.2钻孔施工工艺钻杆钻进后即兼做冻结管，进入设计深度后即留置孔内。2.2.3孔口密封在施工过程中，要密切注意土层的变化，掌握好钻机的工作力度。钻机进入一定深度成孔后必须立即用月牙板封闭，减少暴漏时间，减少危险。2.3影响施工的因素2.3.1钻孔偏斜钻孔偏斜可以分为平面偏斜和剖面垂直方向偏斜两种。不同性质的地质土层对钻孔偏斜的影响最大。解决钻孔偏斜的办法要视具体情况而定，一般有钻机找平、钻进泥浆循环、加设孔
6、口管等方法。2.3.2地面沉降的影响除了上述问题之外，还应注意在钻孔钻进过程中对土层原始平衡造成破坏后，表现为地面沉陷，而带给钻孔施工的影响和破坏。3工程实例如某煤矿主井井筒深度805m，井筒净直径7.5m,最大掘进直径12.4m，最大掘进工作面积121m2；井筒采用双层钢筋混凝土井壁支护,双层井壁自上而下分5次变厚,8其总厚度为1.10～2.30m，井壁混凝土强度等级为C40～C75；内外壁之间夹2层1.5mm厚的聚乙烯塑料板,外壁外侧增加1层厚25～75mm的聚苯乙烯泡沫板。该矿矿区表土层厚568.45
7、m，主要成分为砂(砾)、砂质黏土、黏土。砂砾层富含水,最厚的砂(砾)层为18.00～19.51m，砂砾层累计总厚度为309.5m，黏土层累计厚度为253.7m。根据井筒地质检查孔冻土试验报告,该井筒表土层厚,黏土层含水量小，试验土层的冻结温度较低，其土层冰点温度平均为-1.7℃，最低达-2.8℃；冻土强度偏低，冻胀特性明显,试验各个土层最大冻胀力平均为0.58MPa,土层最大冻胀率平均为3.06%。3.1冻结技术与制冷设备3.1.1冻结技术设计参数1）冻结井深度。为确定合理的冻结深度，节省冻结工程费用，保证
8、质量，加快建井速度，同时做到安全可靠。这就要求冻结深度必须穿过分化基岩，深入到不透水的稳定基岩10m以上。距离分化带30m以内的含水基岩岩层，应与松散层一起冻结，并宜采用差异冻结施工。本工程依据实际情况确定冻结深度为610m。2)冻结井壁厚度。根据冻土物理力学性能数据分析,黏土层冻结在-5.0℃时,抗压强度1.40～1.56MPa。设计选取积极冻结期盐水温度为-34℃～-836℃；控制层位冻土平均温度为-16℃～
