主副井冻结施组讲解

山东黄金集团昌邑矿业有限公司

东辛庄矿区100万吨/年采矿工程井巷掘砌主、副井标段井筒冻结工程

施工组织设计

编制：年月日

审核：年月日

批准：年月日

中冶集团华冶资源开发有限公司

邯郸马万水分公司

目录

1 编制依据

2 工程概况

2.1 矿井概况

2.2 建筑地点特征

3 施工准备

3.1 资源准备

3.2 施工现场准备

4 施工方法

4.1 冻结方法

4.2 冷冻站制冷设计

4.3 供配电设计

4.4 钻孔施工技术

4.5 冻结施工技术

5 劳动组织

6 施工工期

7 施工技术要求

8 工程质量保证措施

9 施工安全保证措施

1 编制依据

编制本设计的主要依据是：

⑴昌邑市东辛庄—莲花山矿区主井工程地质孔抽水试验综合成果图；

⑵昌邑市东辛庄—莲花山矿区副井工程地质孔柱状图；

⑶山东省昌邑市东辛庄—莲花山矿区主井、副井、莲花山风井工程地质勘查工程位臵图；

⑷《矿山井巷工程施工及验收规范》（GB213-90）；

⑸《冶金矿山井巷工程质量检验评定标准》（YBJ218-89）；

2 工程概况

2.1 矿井概况

山东黄金集团昌邑矿业有限公司东辛庄矿区位于昌邑市东南13km，矿井采用立井开拓方式，由于地质及水文地质条件较复杂，采用普通法施工难度大、效率低。为加快矿井建设速度，决定主、副井井筒采用冻结法施工。

表1 井筒技术参数

2.2 建筑地点特征

2.2.1 位臵、交通

项目工作区位于昌邑市东南13km，隶属昌邑市围子镇管辖。极值坐标：东经119°30′45″～119°33′30″，北纬36°48′30″～36°52′30″，矿区距烟(台)—潍(坊)公路4km。昌(邑) —平(度)公路从矿区通过，南距潍(坊) —莱(阳)高速公路石埠出口约8.5km。市、乡(镇)级公路与之相通，交通方便。

2.2.2 自然地理

本区位于潍东北滨海冲洪积平原区，地势平坦，第四系大面积覆盖，仅在

东辛庄村东南右零星露头。海拔标高一般4.1～7.0m。潍河和胶莱河是区内第一、第二大河，自南向北注入莱州湾。潍河原属常年性河流，后经上游蓄水及多年干旱，近年来处于断流状态，年平均径流量为9380万m3/a，最大流量为425m3/s。胶莱河是明清两代开挖的运河，年平均径流量为6812万m3/a，最大流量为232m3/s。其次为漩河，由南而北经工作区西侧注入莱州湾，作为排涝河，常年干枯，最大流量32m3/s。

本区属北温带大陆性季风气候，春季风多雨少，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季干冷，春季风速最大，其它三季风速较小，多年平均气温12～12.5‴，最大冻土深度54cm，初霜期最早为9月29日，终霜期最早为2月10日。多年平均降雨量555.9mm，多年平均蒸发量1789.4mm。

2.2.3地层结构

东辛庄—莲花山矿区地层为古元古界粉子山群沉积变质岩类，呈层状、似层状，主要岩性为透辉变粒岩、黑云片岩、二云片岩、石榴石透辉变粒岩及磁铁矿变粒岩。

基岩风化深度一般15～79m，风化程度为强风化—中风化。从岩石破碎、风化裂隙发育程度来看，其稳定性差。单块饱和单轴抗压强度为2.49～6.80Mpa，平均4.01Mpa，属极软岩石。

表2 主井地质结构表

表3 副井地质结构表

3 施工准备

3.1 资源准备

3.1.1 材料准备

表4 钻孔施工主要材料表

表5 冻结施工主要材料表

表6 打钻、冻结主要设备表

3.2 施工现场准备

施工筹备人员进驻现场后，在计划准备期内完成组织准备、物资准备、技

术准备。按照施工平面布臵完成冻结施工的钻场基础、泥浆泵房、测斜室、供、排浆系统施工、冻结施工的冻结站、配电室等生产大临工程和生活临建工程，以及供水、供电等，为冻结工程施工创造条件，满足施工要求。

4 施工方法

4.1 冻结方法

4.1.1 冻结方式

根据主、副井井筒地质特征，采取一次冻全深的冻结施工方案。

4.1.2冻结深度

主、副井井筒冻结深度暂定位93m、85m，实际冻结深度待第一个冻结孔作为冻检孔，取芯核实地层结构后，最终确定冻结深度。

4.1.3 冻结壁厚

主、副井表土层埋深分别为21.80m、17.90m。

采用拉麦公式进行计算，计算结果为：主井为1.43m；副井为1.42m。其中冻土极限抗压强度取100kg/cm2。

安全系数取2.2；冻结壁平均温度取-6‴。

4.1.4 钻孔布臵

1）冻结孔圈径、孔数与开孔间距

经计算，主、副井井筒冻结孔布孔圈径分别为9.20m、10.20m；主、副井井筒冻结孔孔数分别为25个、27个；主、副井井筒冻结孔开孔间距分别为1.15m、1.18m。

2）测温孔

主井：布臵3个测温孔，深度均为93m；副井：布臵3个测温孔，深度均为85m。测温孔布臵在终孔间距最大处外侧界面上，距冻结孔布孔圈径1.00m，一个布臵在地下水流上方冻结孔外侧主面上，距冻结孔1.00m。

3）水文孔

主井：孔深为20m（花管位臵为14～19m，封止水位臵为1～6m）；副井：孔深为16m（花管位臵为10～15m，封止水位臵为1～6m），以便观测冻结壁交圈情况。

4）钻孔工程量（见下表）

表7 钻孔工程量表

4.2 冷冻站制冷设计

4.2.1氟系统

一）冷量计算（见下表）

冷量计算表

二）冻结运转形式及参数

冻结站采用双级压缩制冷，积极冻结期盐水温度取-26‴，维护期盐水温度