冻结法在立井井筒施工中的应用现状

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1、冻结法在立井井筒施工中的应用现状摘要：本文从冻结法的定义与原理入手，简述了冻结法在立井施工的基本流程,最后综合论述了冻结法立井井简施工在国内外的应用现状。关键词：冻结发，立井井筒，应用现状1引&革开放以来，伴随着我mm民经济建设的高速发展和人民生活的水平的逐步提高，全U对于能源的消耗量越来越大。与四方发达U家石油和天然气等能源在整体化石能源中占据高比例不同，煤炭在过去一直在我国的能源消费结构中占据着主导地位，而在米来相当长的时间内，煤炭仍将是我国能源消费结构屮的主要能源。如2013年，我国能源总生产和消费的68%左心来自煤炭。往后的几十年这个比例也将

2、维持在50%以上。总的來讲，现已探明的我国的煤炭资源约宥总储量的53.2%坭藏在较深地层，埋藏深度在1000〜2000m［l］。浅层可采煤层经几十年的开采己所剩不多，近年来的矿井建设逐步向深厚冲积层的深井建设发展,在深厚表土层或软岩层屮建设井筒或修筑其它地下工程，冻结法是有效穿越不稳定的厚表十层或软岩层的特殊的施工方法［4］。2冻结法定义与原理冻结法是通过人工制冷的方法将天然岩土转化为人工冻土，从而改变岩性,岩土强度由弱变强，形成承载、隔离的冻土墙结构，然后在冻土墙的保护下进行施工。冻结法的原理如图1所示：图1冻结法原理3冻结法井筒施工3.1冻结井筒

3、适时开挖的条件冻结井筒施工适时开挖，是加快井筒施工速度、缩短工期的重要一环。开挖过早会发生片帮甚至涌砂透水。开挖过迟，随着冻十墙的不断扩展，会増加施工难度，影响施工进度。因此，井筒开挖时间应遵循以下原则：第一，当水文观测孔内的水位已有规律地上升并冒水。第二，测温孔的温度已降至设计值，证实冻结壁已全部浇固，其强度具备开挖条件。第三，开挖前的准备工作均己就绪，完全具备井筒施工条件。3.2井筒施工3.2.1锁I」锁口按其支护结构与井壁结构的区别可分为临时锁口和永久锁口两种。锁口掘进一般采用人工倒台阶式挖掘，即先沿井简周边开始挖掘，再向井筒中心扩展,留出屮心

4、土，作为井筒外土壁片帮吋打撑生根点，待锁口砌壁完成后冉挖取屮心十。锁口段砌壁施工吋要预留封口盘、激光粱和固定盘梁窝，锁口施工完成即可进行封口盘、固定盘、激光粱的安装。3.2.2冻结井筒施工第一，掘进。冻土墙挖掘。开挖初期，在冻土墙未进入荒径时，应采用短段台阶环形辐射分区划片的方法挖掘，并在井筒屮心挖超前小井，先挖取井筒径内的土，再分片对称幵挖帮壁土。为防止井壁整体卜*沉，在刷帮时可在井壁厚度外错100mm，对称砌筑6〜8个1500mmX300mm的料4/±菜，以后随着冻土进入荒径逐歩减少和取消。在施工措施中应明确规定段高高度、小井直径及台阶规格等，此

5、段以人工挖掘为主。冻土墙进入荒径后的挖掘。当冻土墙已进入荒径，以人工风镐、风铲直接破碎冻十进行全断面一次挖掘，根据不同十层，适当调整段高，当冻土墙全部进入井筒或风化基岩段施工时，可采用钻爆法施工，施工时要编制切实可行的爆破安全技术措施。第二，切壁。外壁采用lmXlm金屈块装模板，用桶下放砼至吊盘下层盘，人工入模，插入式振动棒振捣。内壁采用液压滑升模板自下而上浇筑，吊桶下放砼，至吊盘上层盘分灰偏斗内由竹节管入模，插入式振动棒振捣。4国外冻结凿井技术应用概况人工制冷技术的发展和应用在人工地层冻结技术的发展屮起了举足轻重的作用。1883年，在德国的阿尔巴里

6、得煤矿，工程师波茨舒(F.H.Poetsch)用冻结法在成功建设Y—个深度为103m的井筒，这是冻结法首次应用于煤矿矿井建设，波茨舒以此获得了冻结法凿井技术专利［5］。而后冻结法施工技术英国，美国，前苏联，波兰，瑞士及加拿大开始广泛的使用。Cl1928年开始，前苏联就一直采用冻结法，直到前苏联解体，期间共建设了400多个井筒，是采用冻结法凿井规模最大的国家之一。上世纪20年代比利时在沼泽地带应用冻结法，其冻结深度达到638m,随后，加拿大在萨斯喀切温钟矿建丫冻结深度达到915m的冻结井简，不久，英国建成冻结井筒的深度为930m,这是当时冻结井筒深度的

7、国际记录。许多较大规棋的鬧际丄程技术公司如FreeezeWalllnc.,Moretrench，RKK-SoilFreezeTechnolegies等把冻结法•作为一种支护方沈广泛用在地下工程建设中，同时在技术与理论上使冻结法进一步得以完善。W外的矿井建设的速度很快，矿井深度早就超过千米以上，如德国和原苏联的建井深度己达到1500m,加拿大超过T米的矿井有20多座，美国也冇11座超T米的深井。在井筒冻结深度及所穿越的深厚冲积M方面，冻结井筒穿过的最大冲积足厚度接近600m，最大井筒冻结深度超过900m。冻结深度为620m的前苏联雅可夫列夫铁矿二号罐笼

8、井于1978年开工，穿越冲积层厚度为571.2m;冻结深度为582m的德国维尔德风井于1979年开工，穿越冲