冻结施工技术

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1、各位同行、学员你们好！感谢公司安培中心给予我这次学习交流机会中国煤炭第五建设公司ChinaCoalNo.5ConstructionCo.ChinaCoal冻结法施工技术单卫雪中煤第五建设公司工程管理部二00九年八月中国煤炭第五建设公司ChinaCoalNo.5ConstructionCo.ChinaCoal冻结法施工技术一、概述二、冻结施工设计三、冻结制冷运转四、井筒掘砌施工五、施工经验六、施工注意事项七、结束语1.概述煤矿为了实现采煤目的，必须在地表以下开凿一序列具备各种功能的构筑物，例如：立井井筒、斜井井筒、平硐、硐室、巷道等等，这

2、些统称为井巷工程，我们公司就是专门从事井巷工程开凿的施工企业。立井井筒一般分为普通法和特殊凿井法施工，前者一般适用于地质条件较简单的浅表土地层，如西部等地水文地质条件简单或表土层较浅常采用普通法施工；特殊法施工一般有冻结法、注浆法、大钻机、沉井法、维幕法，而最常用、最有效、施工井筒最多的是冻结法，目前我国冻结法施工成功的井筒数量达500多个，冻结深度最深的井筒是安徽口孜东矿井主井井筒，冻结深度为740m，表土层冻结深度最深的井筒是安徽口孜东矿井副井井筒厚度达577.1m，我们公司冻结成功最深的冻结井筒是河南赵固二矿副井和风井井筒，冻结深度

3、均为628m，表土层冻结深度最深的井筒是安徽丁集矿井风井井筒厚度达528.65m。我公司第三工程处先后在国内(苏、鲁、豫、皖、晋、内蒙古、黑)、国外孟加拉国等采用冻结法施工立井井筒115项。采用的冻结方案有：一次冻全深、差异冻结、局部冻结、差异和分期冻结相结合的新型冻结方案。定的时间形成的冻结壁厚度、强度符合设计要求和掘砌施工安全。③可以减少上部不必要的冷量供给，方案经济合理。④可以灵活为井筒掘砌施工服务，既能保证一次套内壁的施工安全，又为分次套内壁的快速施工创造了有利条件。2.3冻结壁厚度根据本工程的地层特点和外壁短段掘砌的施工工艺，冻

4、结壁厚度设计采用有限长塑性厚壁筒强度极限状态和变形控制理论进行设计。以冲积层底部最深粘土层作为控制层位，结合目前国内深厚冲积层短段掘砌，段高不大于2.0m，井帮暴露时间小于24小时施工工艺，来确定合理的冻结壁厚度。2.4冻结壁平均温度综合矿井立井冻结设计盐水温度和冻结壁设计控制层位的终孔最大间距及相应的井帮温度，井帮温度影响系数值、多圈孔的圈距，求出各控制层位多圈孔冻结壁厚度与平均温度的关系。3.4冻结壁预测与实测分析根据水文资料通过实测数据进行综合分析，立井井筒表土层发展速度第四系大于第三系，第四系地层随着土层颗粒增大而逐渐增大，第三系

5、地层基本一致，与土颗粒度大小无直接关系。冻结壁位移变形也未超出设计要求，冻结效果良好。通过实测井帮位移与底鼓情况分析，得出以下结论：第三系深厚粘土层(垂深400m左右)的井帮温度应控制在-8.0℃以下，方可控制冻结壁变形，确保外层井壁施工安全。水文孔溢水量和测温孔测温资料分析，立井井筒冻结壁已全部形成时井筒可开始试挖，通过冻结段试挖和适时的冻结壁形成分析，井筒可正式开挖。冻结壁预测见表10，实测结果见表11。6、施工注意事项（1）试挖时间、“冻掘”关系与井帮温度分析①井筒试挖时间对于浅井冻结，井筒开挖时间主要取决于砂性土层冻结壁的交圈时间

6、，而对于深井冻结，井筒开挖时间的确定即要考虑到开挖初期冻土进入荒径，又要确保井筒掘进深部粘土层的施工安全，实现连续施工。②冻结与井筒掘砌的关系深厚冲积层冻结的最大特点是冻结壁厚度大、冻结孔至井帮的距离大，冻结段掘砌时间长，采用常规冻结方案，势必延长井筒开挖前的冻结时间，限制掘砌速度。为此，要求冻结单位设计的冻结壁除能满足强度和稳定性要求以外，还要为井筒早日开挖和快速施工创造条件。为达到上述目的需采取以下措施：----外圈冻结孔在深部实行局部冻结，对制冷量进行集中供给，确保深部膨胀粘土层及厚砂层冻结施工安全。----内圈辅助（加强）孔的设置

7、，确保上部早期开挖不片帮，同时加强底部冻结。----做好信息化施工管理，为早日开挖和深部粘土层安全顺利施工提供准确预测和决策依据。③井帮温度的估算井帮温度主要与土层性质、冻结管至井帮的距离和布置方式、冻结管直径、盐水温度和冻结时间等因素有关，当前几项条件确定后，井帮温度随着冻结时间的延长而降低，也就是说，井筒掘砌是自上而下逐渐延深的，井帮温度势必随着掘砌深度的增大或冻结时间的延续而逐渐降低，而井帮温度的下降反过来制约着井筒掘砌速度的提高，这种关系通常称为冻结与掘砌的关系，二者关系处理得当，既有利于安全施工，又有利于提高掘砌速度和工程质量，

8、反之却产生不良的影响。（2）冷冻机配组选用螺杆制冷压缩机，双级压缩，低压机选11台JZ3KA31.5型，高压机选6台JZ3KA25型螺杆氨制冷压缩机，实际制冷能力为784万Kcal/h，可满足