单螺杆压缩机在深立井冻结施工中应用

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1、单螺杆压缩机在深立井冻结施工中应用　　摘要：在立井冻结施工中，一般由于单级压缩机制冷量小，名义工况高于-25℃，常被用于浅井冻结，而大直径深井冻结常采用串联双级压缩制冷。本文通过单螺杆压缩机在平禹九矿回风立井冻结施工中的成功应用，阐述了单螺杆压缩机在深厚表土立井井筒冻结中的可行性，并为今后单螺杆压缩机在大直径深井井筒冻结积累了宝贵的经验。关键词：单螺杆压缩机；深厚表土；立井冻结中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：1工程概况中国平煤神马能源化工集团平禹九矿位于河南省禹州市东南约4Km，采用主、副、风井三个立井开拓，由于表土层深厚，工程

2、地质及水文地质条件复杂，采用冻结法施工。回风井井筒主要技术特征见表1：表1回风井井筒技术特征表2地质概况依据井筒检查钻孔穿见地层自上而下为：第四系、二叠系上统上石盒子组、二叠系下统下石盒子组、二叠系下统山西组、石炭系上统太原组。5第四系主要岩性为棕黄色粘土、砂质粘土、夹薄层砂层及砾石层组成，含钙质结核，均为未固结或弱固结，厚度360.50m；其中砂质粘土总厚122.57m，最大单层厚度43.05m，粘土层总厚度161.24m，最大单层厚度43.53m，砂、砾石总厚76.69m，最大单层厚度9.00m。砂层和砾石层稳定性最差，土层稳定性较砂层

3、稍好。下石盒子组顶界主要岩性由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及细粒砂岩组成，夹数层薄煤层。3水文地质根据井筒检查钻孔所揭露地层的岩性、水力性质、空隙特征及富水程度，将含水层自上而下划分为：第四系上部含水层段、第四系中部含水层段、第四系下部含水层段、九煤组含水层段、八煤组含水层段、七煤组含水层段、六煤组含水层段、五煤组含水层段、四煤组含水层段、三煤组含水层段、二煤组含水层段和太原组含水层段。第四系上部含水层段水质类型：HCO3—Ca·Mg型；二1煤顶板含水层水质类型：HCO3—Na型。表2风井井筒涌水量汇总表4冻结技术方案4.1冻结壁设计基本参数（1

4、）冻结盐水温度：ty=-30～-34℃；（2）冻结壁计算层位：356.3m砂质粘土；5（3）冻土单轴抗压强度：；（4）冻结井帮温度：300m以下不高于-8℃；（5）主排冻结孔冲积层最大孔间距≤2.8m；4.2冻结壁厚度设计按维亚洛夫—扎列茨基公式计算冻结壁厚度为冻结壁厚度取5.2m。4.3冻结孔布置冻结孔采用外排孔+辅排孔+防片孔布置方式，冻结孔具体布置参数如表3：表3冻结孔布置参数表4.4井筒需冷量计算最大需冷量：Qmax=1.1×Q=415.2×104kcal/h；4.5冻结站设备配置根据井筒最大需冷量及BES2035单螺杆压缩机组的性

5、能，配备10台BES2035单螺杆压缩机组及其附属设备，BES2035单螺杆压缩机组性能指标见表4，冻结设备选型见表5：表4BES2035单螺杆压缩机组性能表表5冻结设备配置表55冻结钻孔情况主排孔最大孔间距2713mm，小于设计最大孔间距。5冻结运转情况2011年9月6日开机运转，2011年10月4日1#水文孔(深度140m)冒水，历时28d；10月24日2#水文孔(深度346m)冒水，历时48d；冻结期间盐水温度与设备运转变化情况见表6。表6冻结运转期间盐水温度与运转设备情况6井筒掘进情况冻结运转第50d井筒开始开挖，期间粘土层开挖期间

6、见表7表7井帮温度及冻土入荒情况一览表7结束语（1）单螺杆压缩机主机采用plc程序控制，操作简单，用工少；（2）设备密封性能好，运转期间，站内几乎闻不到氨味，有利于职工的职业健康。（3）氨系统结构简单，节约了材料，减少了安装工作量。5（4）夏季运转时，单机配单台EXV-Ⅱ-340型蒸发式冷凝器排气压力偏高。（5）单螺杆压缩机在平禹九矿回风立井冻结施工中效果良好，一改过去深厚表土立井双级压缩制冷的状况，节省了工程成本，值得在深大井筒冻结工程中推广应用。[参考文献][1]崔云龙.简明建井工程手册.煤炭工业出版社，2000.1.[2]煤矿冻结法开

7、凿立井工程暂行技术规范.中国煤炭建设协会，2009.12.作者简介：郑立锋（1979.7—），男，汉族，宁夏人，工程师。2004年毕业于宁夏大学土木工程专业，工学学士，主要从事特殊凿井方面的施工管理工作。5