冻结法井筒掘进施工论文
冻结法井筒掘进的施工问题分析及对策研究
冻结法井筒掘进的施工问题分析及对策研究摘要:冻结法因其具有的支护结构灵活、适应性强、可控性高、隔水性好等优点,广泛应用于不稳定表土层的井筒施工中,但随着掘进技术的不断发展和作业深度的不断增加冻结法施工的一些技术缺陷也逐渐暴露出来,给提高井筒建设质量带来了不少困难,必须应引起建设者们的高度重视。
本文分析了当前冻结法施工中较为常见问题,并针对其产生原因,提出相应的防治措施。
关键词:井筒施工冻结法施工问题对策1 冻结法在井筒掘进中的应用岩土工程冻结法通常是以氨为制冷工质,通过其气化过程吸收热量的物理现象实现冻结井筒周围含水松散、不稳定的冲积层及基岩含水层的目的,以形成达到工程安全标准的冻结壁,并在其临时保护作用下进行掘砌作业的施工方法,其关键工艺分为冻结孔设计及处理、冻结过程和掘砌作业等部分。
其中冻结过程的制冷系统由冷却水循环、氨循环以及盐水循环等三个系统构成,井筒开挖前首先在其周围钻若干冻结孔并在孔内安装冻结器。
使低温盐水在冻结器中流动,吸收其周围地层的热量,形成冻结圈并逐渐扩大连接成封闭不透水的冻结壁,用于抵抗地压、隔绝地下水。
并在冻结壁的保护下进行掘砌作业,待掘砌到预计的深度后,停止冻结,进行拔管和充填工作。
由于冻结法具有支护结构灵活、适应性强、可控性高、隔水性好等优点,因此广泛应用于不稳定表土层的井筒施工中,但随着掘进技术的不断发展和作业深度的不断增加,地下空间的不确定性也使该方法的技术缺陷逐渐暴露了出来。
技术人员和管理应在施工前对冻结法应用中可能产生的问题给予充分的重视,全面分析这些问题产生的原因及危害,并制定相应的预防和处理措施,保证施工的安全性与作业效率。
2 常见施工问题及原因分析冻结法作业中较常见的施工问题主要包括冻结壁变形、破裂,冻结管断裂,井壁接茬缝滴渗水以及工作面底鼓等现象。
(1)冻结壁变形、破裂:冻结壁变形的主要原因是由于冻结强度不够、井帮暴露时间过长或段高不合理;而冻结壁破裂产生的原因则比较复杂,首先可能是冻结强度低导致的黏土蠕变胀裂,其次可能因为井壁形状的不规整或构造不一致等导致的冻胀不均或冻结壁的流变量不均,从而造成砌壁前冻胀量的释放不均,并作用在井筒外壁上,此外,低温下混凝土早强低于冻结压力,未按工艺规范进行施工等情况也常导致质量不合标准而出现的破裂现象。
井筒冻结法施工工艺和风险分析
井筒冻结法施工工艺和风险分析【摘要】冻结法具有适应性强、支护结构灵活、隔水性好等特点，在深厚表土层中井筒施工主要采用冻结法。
本文介绍冻结法的施工工艺进行介绍，为深厚表土层冻结施工提供经验。
【关键词】井筒冻结设计；冻结施工；冻结原理【Abstract 】Freezing method has strong adaptability and flexible support structure ，impermeable and good features，in deep alluvium Shaft Construction mainly freezing method. This article describes the method to freeze the construction process will be introduced to freeze the construction of deep topsoil provide experience.【Key words 】Freeze wellbore design；Freeze construction；Freeze principle1.引言由于我国地层条件比较复杂，在华东、华北、西北地区井筒建设无法采用普通凿井法凿井，需要采用冻结法、沉降法和盾构法等特殊凿井技术进行建设。
当建设井筒地层为不稳定厚表土层时，采用的施工方法主要以冻结法为主。
并且煤矿向深部开采延伸，其井筒往往要穿过特殊地层，如过含水丰富或碎破的基岩，都要采用冻结法施工。
因此，冻结法施工是广泛采用行之有效的技术方法之一。
2.冻结原理在地下工程施工之前，采用人工技术制冷，将地下工程周围的含水或者含有松散碎石岩层冻结，形成冻土结构物一一冻结壁，用来承受来自地层中压力和隔绝砂子和地下水涌入，然后在形成冻土结构中进行开挖、支护的特殊施工方法称为人工冻结法(简称冻结法) 。
3.冻结设计在深厚表土层采用冻结法建设井筒，冻结壁设计是关键问题之一。
对井筒冻结法矿建施工技术的相关探讨
对井筒冻结法矿建施工技术的相关探讨摘要：井筒冻结法有着较强的适应力，容易掌控井架结构，影响环境范围小，具有灵活性，能够看出此方法有着许多优点。
在井筒施工过程中应用井筒冻结发，特别是在不稳定表土层施工过程被应用，此种技术虽然灵活、先进，但依旧存在问题，有待解决。
关键词：井筒冻结法；矿建施工技术；冻结钻孔伴随着经济的发展，冻结法被井筒广泛使用，这也加速了冻结法的快速发展。
但在冻结法发展过程中，依旧存在许多不足，需要有关措施解决。
此篇文章主要阐述井筒冻结法的定义、原理、存在的问题以及对应的解决措施。
一、井筒冻结法概念和模式1.1井筒冻结法定义岩土工程冻结法是通过物理现象将土中的水先冷却再冻结。
这种系统需要使用到氨元素，此种智能系统是有三部分组成，包括氨循环系统、冷却水循环系统和盐水系统。
在开挖之前，应该钻取冻结孔在井筒四周。
低温度盐水可吸收四周的热量，从而变成冻结圈，冻结圈再扩大为冻结壁。
在底下水设施工程中，因为冻结法施工存在不确定性，容易引发冻结管破裂、工作面冻结壁变形等情况。
1.2井筒冻结模式第一，差异冻结法处理。
差异冻结是指不同地层深度对冻结壁做出的冻结模式，俗称长短管冻结法。
冲积层下方的基岩围岩稳定、风化带厚度大，其次是含水层靠近风化带，最后是井筒内部包含多层含水层，除差异冻结法可通过，使用其他方法均得不到显著效果。
使用差异法应将长冻结管穿过基岩，再将短冻结法穿过风化带和冲积层。
为保证长孔底部冻结的厚度，需要把握长孔之间的距离，要小于4.5米，方可确保长孔部分的冻结壁可符合短孔底部要求。
为加速冻结壁形成，应先开挖，确保可早日完成冻结壁，此时长冻结孔和短冻结孔可同时冻结。
第二，局部冻结处理法。
若冲击层下部是含水层，则需要冻结上部，若是含水层在冲积层上部和下部，则无需冻结中部。
假如含水层所处地势复杂，则使用普通法即可，因为土层稳定，局部冻结时间短，消耗量小，节省成本。
第三，分期冻结法。
分期冻结是分段处理井筒，构成冻结壁，再进行挖掘工作，这主要依附于冻结器操作。
论文(冻结)
赵庄煤矿二号井副井表土层及风化带快速冻结摘要：晋城煤业集团赵庄煤矿二号井副立井井筒所穿越的表土段和基岩风化带，虽然厚度不太大，但含水层较多，涌水量较大，且含有三层流沙层，水文地质条件复杂。
本文简要介绍了复杂地质条件下，快速冻结通过表土段和基岩风化带，并且保证优质工程的施工经验。
关键词：立井井筒施工；快速冻结；冻结圈径；开孔间距一、工程简介晋城煤业集团赵庄煤矿二号井设计设计生产能力0.9Mt/ a，服务年限30a，采用立井开拓方式。
副立井井筒设计净直径6.5m，井深511.5m，穿过第四系松散地层、二叠系上石盒子组、二叠系下石盒子组和二叠系山西组。
其地质及水文地质条件复杂，特别是第四系松散地层含三层粉、细砂岩，基岩风化带58.60—78.60m为强含水层段，这将给井筒施工带来很大的困难，为了改善井筒凿井施工条件，确保施工安全，建设单位决定对井筒采用冻结法施工，冻结深度为115m。
为了缩短施工工期，加快矿井建设速度，在冻结施工过程中，采用了缩小冻结圈径和开孔间距等措施，有效的缩短了冻结工期，取得了较好的效果。
二、地质及水文地质条件1、地层根据井筒检查孔资料。
井筒冻结段穿过的地层为第四系和二叠系，地层特征如下：（1）第四系：层厚62.90m，岩性主要为粘土及砂质粘土中间夹二层细砂，底部含卵砾石层。
（2）二叠系上石盒子组：层厚311.06 m，岩性主要为灰白、灰绿色砂岩，杂色斑块泥岩、砂质泥岩等，上部（90.50m以内）基岩风化裂隙发育，岩芯破碎，工程地质条件差。
井筒地层特征见表12、水文地质副井冻结段穿过的含水层共5个。
（1）第四系含水层：共三个，①细砂岩，埋深26.32—28.92m，厚度2.60m；②细砂岩，埋深52.95—57.55m，厚度4.60m；③含砾细砂岩，埋深58.95—62.90m，厚度3.95m。
（2）上石盒子组含水层：共二个，①粗砂岩，埋深62.90—73.15m，厚度10.25m；②中砂岩，埋深103.95—107.55m，厚度3.60m。
关于立井井筒超深冻结钻孔施工工艺的研究
关于立井井筒超深冻结钻孔施工工艺的研究摘要：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: in the shaft ultra deep freezing hole construction process, freezing and refrigeration equipment are the two key factors. In this paper, the construction technology, construction process of freezing depth, borehole deviation, selection of equipment maintenance, influence factors are discussed one by oneKeywords: shaft; the shaft ultra deep freezing hole construction technology;工程实践证明，冻结法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。
冻结法在内蒙古查干淖尔主斜井施工中的应用
冻结法在内蒙古查干淖尔主斜井施工中的应用摘要:本文针对内蒙古查干淖尔主斜井表土含水特性，合理选择冻结参数，进行表土冻结，效果显著。
掘砌施工中优化施工方案，采用震动炮、短掘短砌施工，取得很好效果，工程质量全优。
关键词：冻结法；主斜井；应用Abstract: this paper Nao er Lord tilt chagan Inner Mongolia surface water cut characteristics, reasonable choice frozen parameters, the surface soil freezing, the effect is remarkable. Construction optimization of build by laying bricks or stones to dig the construction scheme, the vibration cannon, short construction dig short build by laying bricks or stones, and got very good effect, straight-a project quality.Keywords: freezing method; main inclined shaft; application一、工程概况查干淖尔煤矿隶属冀中能源峰峰集团有限责任公司，设计生产能力8.0Mt/a，采用立斜混合开拓方式，即：主斜井、回风立井、副立井。
主斜井：斜长770米，倾斜角度16度；其中明槽40米，冻结段285米，基岩段445米，井筒采用半圆拱形断面，净宽度为5.0m，净高度3.9m,净断面积为16.8m2。
冻结段采用双层井壁，外层井壁采用钢筋网+16#工字钢喷射混凝土联合支护，支护厚度150mm；内层井壁为单层钢筋混凝土砌碹支护，横竖及环筋均为υ20@250，混凝土支护厚度450mm, 混凝土铺底厚度600mm，砌碹及底板砼强度等级C40二、冻结方案及冻结施工设计1. 冻结技术方案设计（1）冻结方式针对查干淖尔一号井主斜井井筒穿过地层特点情况，确定采用垂直冻结与局部冻结相结合的冻结方式。
主井冻结井筒快速掘砌施工技术
主井冻结井筒快速掘砌施工技术摘要：对于冻结井筒深埋冲击层、粘土层和高压高温施工，实现了冻结系统优化到精心检测的许多技术参数，对深井冻结技术的实施具有重要意义。
关键词：井帮温度；冻结壁；冻结技术某煤矿采用立井开拓，工业现场有主、副井，表土厚度为496.1米，弱风化带为520.7米，最大井壁厚度为1.9米，荒径9.45米，冻结540米。
一、施工分析1.水文地质。
主井为0-496.1m表土深，其中土黄、褐黄色砂质粘土、粘土和砂层主要为0-119.85m，砂层为65.05m厚度，占系统厚度的54.28%。
砂层集中22.60～44.80，54.45～82.15，111.10～119.85m，砂为土、锈黄色，好透水性;低粘土密度，高塑性，低膨胀。
2.冻结分析。
由于主井冲击层厚度大，为保证有效的冻结井壁厚和强度，设计采用开挖井筒快速和掘砌施工，通过冻结井壁和掘进、井筒掘至各水平分析，设计采用三圈孔和防片帮孔方式冻结。
3.冻结施工。
主井冻结内外圈在15天内冻结，24台机组满负荷启动，盐水温度和冷却速度按要求确定。
盐水的内圈温度从冷冻日期5天的0°C，冷冻第66天，到温度-30°C，盐水温度-32.80°C，在设计温度范围内，保持盐水温度的时间差逐渐从4.50到2.30°C，开机温度从84°C到-32°C，由于外圈热交换，回路温度逐渐从原来的7°C到目前的4.3°C，证明热交换量逐渐减慢;主井浅水文孔在-294m深度的120米处冻结54天冒水，冒水前9天达到294米深水温孔，并在浅水文孔冒水后第三天开始挖锁口。
锁口为-7.5m，294 m(开机冻结60天)深水文孔冒水，井筒试挖深度为30米，井正式冻结78天。
由于初期开挖，冻土尚未进入荒径，片帮现象为了减少发生，掘砌单位采用高掘砌1.1m小段，后来为了加快施工速度，其不断更换模板，从2.5m到3.6m大段高掘砌转换,掘砌至181.4m，细沙层。
浅谈冻结法与钻井法凿井
浅谈冻结法与钻井法凿井论文导读：冻结法与钻井法凿井介绍立井井筒工程是矿井建设的关键工程。
在不稳定表土层中施工立井井筒，用普通的施工方法是不可以通过其表土层的，必须采用特殊的施工方法，如冻结法、钻井法、沉井法、注浆法、和帷幕法等。
我国目前主要以冻结法和钻井法为主。
2主要施工设备工作原理分析2.1冻结法人工制冷设备冻结法凿井分为钻冻结孔、形成冻结壁和井筒掘砌三大工序。
关键词：立井井筒，冻结法，钻井法，制冷设备，钻进设备1.冻结法与钻井法凿井介绍立井井筒工程是矿井建设的关键工程。
我国立井井筒的主要特点是井筒深度大、断面积大、表土层厚、水文地质条件复杂，导致其施工难度大、施工技术复杂、施工周期长。
立井井筒表土段施工方法是由表土层的地质及水文条件决定的。
立井井筒穿过的表土层，按其掘砌施工的难易程度分为稳定表土层和不稳定表土层。
在不稳定表土层中施工立井井筒，用普通的施工方法是不可以通过其表土层的，必须采用特殊的施工方法，如冻结法、钻井法、沉井法、注浆法、和帷幕法等。
我国目前主要以冻结法和钻井法为主。
冻结法凿井就是在井筒掘进之前，在井筒周围钻冻结孔，用人工制冷的方法将井筒周围的不稳定表土层和风化岩层冻结成一个封闭的冻结圈。
以防止水或流砂涌入井筒抵抗地压，然后在冻结圈的保护下掘砌井筒。
待掘砌到预计的深度后，停止冻结，进行拔管和充填工作。
钻井法是用钻头刀具破碎岩石，用洗井液进行洗井排渣和护壁，直到将井筒钻到设计直径和深度后，进行支护的机械化凿井方法。
2主要施工设备工作原理分析2.1冻结法人工制冷设备冻结法凿井分为钻冻结孔、形成冻结壁和井筒掘砌三大工序。
首先在未开凿的井筒周围打一定数量的冻结孔，其深度穿过不稳定岩层进入稳定岩层，在孔内安装冻结器。
形成冻结壁是冻结法凿井的中心环节，是岩层冷冻的结果。
人工制冷是通过冻结站的氨循环系统、盐水循环系统、和冷却水循环系统来实现的。
通常使用氨作为制冷剂。
利用氨由液态变为气态吸热的原理达到制冷。
冻结法施工组织设计毕业论文
冻结法施工组织设计毕业论文第二篇第一章：井de筒概况梁宝寺二号井由肥城矿业集团公司投资兴建，矿址位于省嘉祥县，东南距嘉祥县城约20km。
矿井由中煤国际工程集团设计研究院设计，设计生产能力为1.2Mt/a；采用立井开拓，工业场地布置有主、副、风三个立井井筒。
风井井筒井口设计标高+40.500m，井筒中心坐标：X=3939282.968m，Y=20426652.891m，井筒净直径 5.5m，井筒总深度977.500m。
梁宝寺二号井风井井筒主要技术特征表第二章：井筒地质及水文地质2.1地层区域东起峄山断层，西至聊考断层，北起汶泗断层，南至单县、韩台断层。
地层区划属华北地层区鲁西地层分区地层小区。
地层自上而下有新生界第四系，上、下第三系；中生界侏罗系；古生界二迭系、石炭系、奥陶系、寒武系、震旦系、太古界泰山群。
巨野煤田位于华北地台鲁西台背斜鲁西南断块坳陷的中、西部，就东西向构造带而言，位于昆仑～秦岭纬向构造带的东延北支部分，并处于和新华夏系第二沉降带的复合端。
因受昆仑-秦岭构造带、环太平洋构造带的影响，东西向及南北向的正断层发育较好，形成棋盘格状的构造格局，具有经济价值的煤层均赋存于地堑。
风井井筒由上到下穿过的地层有第四系、第三系、二叠系上石盒子组、二叠系下石盒子组地层，分述如下：（1）第四系底深145.55m，厚145.55m，主要由中－巨厚层砂质粘土、粘土质砂砾及砂层组成。
粘土的粘性及膨胀性较强；砂质粘土含中-细砂为主，粘性不均一，较松散，局部有钙质结核；砂层以细-粗粒为主，纯净，松散。
本段地层粘土、砂质粘土总厚度105.22m，占本段地层的72.3％。
（2）第三系底深453.85m，厚308.30m，为一套湖相沉积，不整合于下伏基岩之上，主要有厚层粘土，砂质粘土及砂层组成。
粘土的粘性、膨胀性较强，切面光滑，局部半固结，含细砂及钙质结核。
本段地层粘土、砂质粘土总厚度234.59m，占该段地层的75％。
井筒冻结法在矿建施工中的技术应用
井筒冻结法在矿建施工中的技术应用摘要：在井筒施工过程中，冻结法的施工工艺较为简单，同时能够降低工程施工成本，有助于施工企业达到经济利益最大化的目标。
所以，对井筒冻结法的施工工艺以及施工原理进行分析是十分有必要的，这有助于行业的未来发展。
本文论述了井筒冻结法的施工原理和分类，分析了井筒掘砌的施工技术，可供参考！关键词：井筒；冻结法；施工技术随着经济的不断发展进步，国家和社会的建设项目也越来越多，对空间的利用也越来越重视，在矿建施工方面，由于地下空间的情况比地面施工更为复杂，难度也上升了一个很高的层次，面对复杂的矿建工程地质和水文地质环境和施工条件，常规的施工技术显然不能够满足施工的要求，而要根据具体的施工特点和地质环境和条件来进行具体的分析，从而提高施工的质量。
井筒冻结法在矿建施工中就应用的比较广泛，因此，对井筒冻结法在矿建施工中的技术进行分析，对矿建施工具有重要意义。
1井筒冻结法的施工原理冻结法指的是工作人员使用人工制冷方法，对要挖掘地下空间的周边土层中含有的水进行冻结处理，使其和土层之间构成胶结状态，如此一来，就能构成冻土墙或者是构成一个密封的冻土体，从而能够有效科学地抵御土层的压力，解决地下水出现渗漏的情况。
作为在地下工程施工过程较为特殊的施工技术，冻结技术经常被使用在竖井工程项目中。
冻结技术利用人工制冷方式，把天然岩土做成冻土，这不但大大节约了工程施工的成本和周期，也加强了土体的安全性和稳定性，并且有了冻结壁面的保护，相关施工人员就能够在井下进行堆砌、挖掘等特殊工程的施工。
在冻结技术中，冻结壁面被当做一种临时性的支护构造而存在，在永久支护施工完成之后，冻结壁面就不再具备存在价值了，相关工作人员就能够停止对其冻结。
在冻结过程中，工程施工人员常常是采用物质从液态转化成气态的自然现象来进行人工制冷的。
在此环节中，氨是最常被使用到的物质，整个制冷环节也是由盐水循环、氨循环、盐水循环、冷却水循环三个循环环节组成的。
试论井筒冻结法矿建施工技术
［ １ ］ 黄建 忠． 井 筒 冻 结法矿 建 施 工技 术 ［ Ｊ ］ ． 科 技 与企 业 ，
２ ０ １ ４， １ ６ ．
冻结井简通常会 由于土层性质 以及冻结温度的差 异 而采 取分 区 。分段 掘进 ， 短段 台阶 式 掘进 、 全 断 面 一 次掘进等不同的方法 ， 在掘进 的过程 中， 施工人员需要 对掘砌的高度进行精确化处理。冻结壁在不进入掘进 断 面 的情况 下 ， 段高 应为 １ ｍ； 在 冻 结壁 进 入 掘进 面 的 情况下 ， 段高应在 ２ ｍ一 ４ ｍ之 间。
３ ． ２井 筒砌 壁作 业
［ ２ ］ 张宏 斌． 矿 井井 筒 冻 结法 施工 探 讨 ［ Ｊ ］ ． 能 源 与节 能 ，
２ ０ １ ４， １ ２ ．
［ ３ ］ 赵燕 青． 井筒冻结法矿建施 工技术 ［ Ｊ ］ ． 山东工业技 术 ，
２ ０ １ ４， ２ ３ ．
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５结 语
这为提高煤仓利用率 ， 防止堵仓 ， 起到了重要的作用。 （ １ ） 煤仓衬板性能原理 。经市场调研和现场实验 ， 最后决定采用超高分子量聚乙烯 制作的煤 仓专用板作 为煤仓的内衬 ， 超 高分子量聚 乙烯的材料本 身具有强 度大、 摩擦系数低的特性 ， 煤仓在 贴附内衬板后 ， 能够 充分利用其 自润滑性和不黏性ｊ 以降低煤体 与仓壁 间 的摩擦系数 ， 以达到解决堵仓现象 ， 提高煤仓利用率的
目的 。
（ ２ ） 煤 仓 衬 板 安装 方 法 。利 用 清仓 使 用 的 吊 挂 装 置， 进入仓体内部 ， 利用射钉即可将 内衬板 固定在仓壁 和仓 口处 ， 内衬 板 无 须 铺 满 全 仓 ， 只 需在仓壁落煤点 、 漏斗壁、 漏斗上方圆仓 约 １ ｍ 、 仓 口处上方敷设即可， 敷 设完 成后 ， 利 用 内衬 板 的不黏 性 即可解 决 堵仓现 象 。 （ ３ ） 煤仓衬板解决效果。经过安装煤仓专用板 ， 有 效地 解 决 了 堵 仓 问 题 ， 其煤 仓 的 有 效 利 用 率 均 由 ７ ４ ． ７ ％提高到 ９ ０ ％， 避免 了因堵仓造成 的生产中断和 堵仓事故 ， 降低 了仓壁破碎率 ， 节 约了清仓费用 ， 提 高 了装放原煤的速度 ， 大大缩短了装车时 间， 减少 了车皮 积压现象 ， 同时减少了使用空气炮和人工清仓的频率 ， 降低 了工人的劳动 强度 ， 社会效益和经济效益都很显 著。
冻结法凿井快速施工技术在工程中的应用
冻结法凿井快速施工技术在工程中的应用冻结法凿井快速施工技术在工程中的应用摘要：结合某煤矿中央回风立井冻结表土段凿井施工工程, 该井筒深1005m, 其中冻结段深618m。
介绍了在冻结法施工中所采用的综合机械化配套方案和多项新技术、新工艺、新设备，实现了快速施工。
关键词: 冻结法；立井井筒；机械化配套设备;快速施工中图分类号： TD262 文献标识码: A文章编号:近年来，冻结法凿井施工技术应用越来越广泛，尤其对于冲积层较厚的煤矿建井施工能有效起到安全快速的作用。
所谓冻结凿井法（freeze sinking method），即是采用制冷技术暂时冻结加固井筒周围不稳定地层并隔绝地下水后再进行凿井的特殊施工方法.1862年英国首先将人工制冷方法用于基础工程，1883年德国最早用人工冻结法开凿立井，我国是1955年首次在开滦林西煤矿开凿风井中开始应用。
冻结法是特殊凿井的主要方法之一,虽然需用设备较多，工期较长,成本较高，但安全可靠，施工技术较成熟。
现结合工程实例,就实现快速施工所采取的相关技术措施作简要探讨。
该煤矿中央回风立井, 井筒净直径7。
5m，深度1005m，其中冻结段深度618m，基岩段深度387m.冻结段为双层钢筋混凝土井壁，混凝土强度等级C50～C75.井筒冻结段穿过第四系表土层，主要以粘土和砂土为主.1 凿井施工综合机械化配套方案井筒冻结表土段快速施工的关键环节是掘进、提升运输和砌壁；应根据井筒表土层实际情况和合同要求，合理选用能满足相应工序要求的施工设备。
选用综合机械化配套设备如下：CX55型挖掘机掘进，多台风镐、凿岩机、铁锹等刷帮,HZ-6型中心回转式抓岩机装矸。
主提升为2JK—4.0×2。
1（Ⅱ）E型提升机，配单钩5.0m3 吊桶提升。
副提升为JKZ—2。
8/15。
5型提升机，配单钩4。
0m3吊桶提升，座钩式自动翻矸；矸石落地后，铲车装载，自卸式汽车排矸。
设置3 层吊盘, 采用4台德国产JZ-25/1300 型稳车悬吊，提落集中控制。
矿山井筒冻结施工工艺与技术措施探讨
矿山井筒冻结施工工艺与技术措施探讨摘要：结合矿区井筒的地质特征与水文地质情况，介绍了井筒冻结法施工的特点, 针对施工中遇到的一些如外层井壁局部压坏、透水及涌砂、偏孔等典型问题进行了科学分析, 并提出了相关应对措施, 为类似地层冻结法施工提供了参考。
关键词: 冻结施工原理；施工难题；措施与对策中图分类号: TD262 文献标识码: A 文章编号:1 地质特征与水文地质情况1.1 地质特征某矿区其地层分布主要为第四系、第三系地层, 第四系厚度为145～185m, 地层主要组成为砾砂、粗粒砂、中砂及细砂岩, 其中包括一些间断的亚粘土和粘土层；第三系地层广泛分布于该煤田区域，厚度为5～115m , 主要组成为泥岩、含泥砂岩和砂砾岩, 其中泥岩居多, 约占37%～86.1%。
1.2 水文地质情况该矿区第四系、第三系含水层多。
分上部、中部及下部含水层, 上部含水层是矿井的主要含水层, 厚度30～60m,由细、中、粗砂组成,含水性、透水性好, 涌水量为11.48L/sm,渗透系数26.65m/d,为承压水, 水位标高64.2m；中部含水层厚度约65～75m 涌水量为4.39L/sm , 渗透系数12.97m/d,为承压水, 水位标高为64.16m；下部含水层透水性较差, 厚度约5m , 涌水量约为0.6L/sm , 渗透系数1.87m/d , 为承压水,水位标高64.72m。
2 冻结法加固地层的原理及特点冻结法是利用人工制冷的方法，将低温冷媒送入地层，把要开挖体周围的地层冻结成封闭的、连续的冻土墙，以抵抗土压力，并隔绝地下水与开完体之间的联系，然后在封闭的、连续的冻土墙的保护下，进行开挖并做永久支护的一种特殊加固施工方法。
进入地层内的冷媒通过进、回管路与地面的热交换站相连，热交换站将冷量送入地层，将地层中的热量带出地层。
由此使冻结管周围地层又近向远不断降温，逐渐使地层中的水变成冰，把原来松散或有空隙的地层通过冰胶结在一起，形成不透水的冻土柱。
井筒冻结法矿建施工技术
井筒冻结法矿建施工技术黄建忠中煤邯郸特殊凿井河北邯郸 056000【摘要】本文主要阐述了井筒冻结方式、冻结钻孔、井筒掘砌施工等技术问题。
【关键词】井筒冻结法；矿建施工；技术1、井筒冻结方式1.1全深冻结全深冻结是设计的所有冻结孔深度与井筒需要的冻结深度-致，全深一次冻结形成冻结壁的一种冻结方式。
按所冻地层的不同，全深冻结分为两种情况：一是以冻结不稳定冲积层为主，二是将冲积层和含水基岩一起作为冻结对象。
在基岩部分岩性破碎、裂隙发育、涌水量及地压较大的情况下，要求所形成的冻结壁能满足承载要求，这时要选择冲积层和基岩作为冻结对象而采取全深冻结方式。
全深冻结方式适应性强，施工安全可靠，被广泛采用，但对冻结段以下的地层岩性及涌水量等资料必须掌握可靠，不然，可能给冻结段以下部分的掘砌带来困难。
1.2差异冻结差异冻结即长短腿冻结，是按地层不同深度对冻结壁的不同要求而选择的一种冻结方式。
在冲积层底部的风化岩层附近赋存含水层且与冲积层有水力联系，下部有隔水层时，要求冻结壁在冲积层内以承载为主，而基岩段以封水为目的时，应采用此冻结方式。
为达到冲积层和基岩段不同的冻结目的，冻结孔在同一圆周上采取长短孔间隔布置。
长孔深度为井筒的冻结深度，短孔底部设置在进入风化岩层不小于10m的深度。
为确保长孔底部形成一定厚度的冻结壁，必须控制长孔孔底的间距，其最大间距通常要小于4.5m，以保证开挖到短孔底部之前长孔部分冻结壁已满足施工要求。
为加快上部冻结壁的形成，实现提前开挖，并使下部冻结壁尽早交圈，长短冻结孔应同时开始冻结，短孔町采用盐水反循环方式，长孔采用盐水正循环方式。
差异冻结由于冻结总长度和冷量消耗较小，并能完成较深的冻结并施工，既冻结了冲积层，又处理了基岩含水层，具有较好的经济效果，得到了广泛的应用。
1.3局部冻结在不稳定含水层位于冲积层中部或下部，而上部较稳定不需冻结；或不稳定含水层位于上部和下部，而中部较稳定不需冻结；或上部井筒已施工过而下部地层复杂或发生过事故需用冻结处理时，都可采用局部冻结方案。
浅谈某煤矿冻结法凿井施工技术
浅谈某煤矿冻结法凿井施工技术[摘要]通过冻结法凿井冷冻孔施工技术在冲积层较厚的煤矿建井施工过程中的应用，简要的介绍了冻结和凿井施工中所采取的技术措施。
[关键词]深厚表土层井筒冻结防片帮孔1工程概况该煤矿某井设计井筒净直径5.5m，深409.5m。
井筒表土段厚349.7m，采用冻结法施工，冻结深度382m。
冻结段井壁为双层钢筋混凝土结构，外壁厚450～700mm，内壁厚500～850mm，混凝土强度等级C30～C50。
表土段内、外层井壁间敷设1层1.5mm厚的塑料软板，外层井壁与井帮之间铺设25～50mm厚聚苯乙烯泡沫塑料板。
井筒冻结壁设计厚度5.6m，冻结盐水温度-28～-32℃。
冻结设计控制层位为表土段下部粘土层，冻土平均温度-15℃。
冻结时间井筒试挖前估算为65d，试挖后为145d。
井筒冻结孔设计采用1圈主孔+2圈辅助孔的三圈孔布置方式。
主圈冻结孔采用差异冻结方式，冻结深度360m/382m。
辅助孔综合考虑井筒掘砌速度、冻结时间、冻结壁厚度及整体强度、防片帮等要求，采用双圈插花布置方式。
其中外圈辅助孔穿过基岩风化带，深355m；内圈辅助孔深130m。
冻结孔布置参数见附表。
冻结管均为低碳无缝钢管。
主圈孔冻结管规格为φ133mm×（6～7）mm，内箍焊接连接；辅助孔冻结管规格为φ159mm×6mm，内箍焊接连接。
供液管均为φ75mm×6mm 塑料管。
井筒于2011-09-19完成冻结钻孔施工，09月20日开始冻结。
至11月4日开机冻结46d后，水文孔全部冒水，表明冻结壁已交圈。
11月12日井筒试挖，11月26日正式开挖。
至2012-01-25，360m井筒掘砌外壁工程及16m壁座工程完工，表土段掘砌外壁平均月成井120.5m，最高月成井152m（2011年12月）。
2主要施工技术措施2.1冻结工程2.1.1采用合理的冻结方案井筒冻结孔设计采用1圈主孔+2圈辅助孔的三圈孔布置方式。
冻结法施工组织设计-毕业设计论文
第二篇第一章：井de筒概况梁宝寺二号井由肥城矿业集团公司投资兴建，矿址位于山东省嘉祥县，东南距嘉祥县城约20km。
矿井由中煤国际工程集团南京设计研究院设计，设计生产能力为1.2Mt/a；采用立井开拓，工业场地内布置有主、副、风三个立井井筒。
风井井筒井口设计标高+40.500m，井筒中心坐标：X=3939282.968m，Y=20426652.891m，井筒净直径5.5m，井筒总深度977.500m。
梁宝寺二号井风井井筒主要技术特征表第二章：井筒地质及水文地质2.1地层区域东起峄山断层，西至聊考断层，北起汶泗断层，南至单县、韩台断层。
地层区划属华北地层区鲁西地层分区济宁地层小区。
地层自上而下有新生界第四系，上、下第三系；中生界侏罗系；古生界二迭系、石炭系、奥陶系、寒武系、震旦系、太古界泰山群。
巨野煤田位于华北地台鲁西台背斜鲁西南断块坳陷的中、西部，就东西向构造带而言，位于昆仑～秦岭纬向构造带的东延北支部分，并处于和新华夏系第二沉降带的复合端。
因受昆仑-秦岭构造带、环太平洋构造带的影响，东西向及南北向的正断层发育较好，形成棋盘格状的构造格局，具有经济价值的煤层均赋存于地堑内。
风井井筒由上到下穿过的地层有第四系、第三系、二叠系上石盒子组、二叠系下石盒子组地层，分述如下：（1）第四系底深145.55m，厚145.55m，主要由中－巨厚层砂质粘土、粘土质砂砾及砂层组成。
粘土的粘性及膨胀性较强；砂质粘土含中-细砂为主，粘性不均一，较松散，局部有钙质结核；砂层以细-粗粒为主，纯净，松散。
本段地层粘土、砂质粘土总厚度105.22m，占本段地层的72.3％。
（2）第三系底深453.85m，厚308.30m，为一套湖相沉积，不整合于下伏基岩之上，主要有厚层粘土，砂质粘土及砂层组成。
粘土的粘性、膨胀性较强，切面光滑，局部半固结，含细砂及钙质结核。
本段地层粘土、砂质粘土总厚度234.59m，占该段地层的75％。
（3）二叠系a、上石合子组：底深966.15m,厚度512.30m,主要为厚层泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及砂岩组成。
井筒冻结法井筒施工
和 效 益 上 分 ， 最 出 享 全 勺 诌 学厚 度 。 … ． ． 冻 结 法 具 有 适 应 性 强 、 支 护 结 构 灵 活 、 隔 水 性 好 、 环 境 影 ｎ 向 ， １ Ｉ 、 的 特 ２ ４ ！ 昝 童 ７ ｊ 岩 确 謇 摹 。 水 ｉ ＝ ｉ 泵 芋 窖 妻 妻 击 因 ， 响 壅 圭 素 、 璺 化 枣 点 ， 因 而 被 广 泛 用 来 进 行 深 厚 表 土 层 井 筒 建 设 。 虽 然 冻 结 法 的 安 全 可 靠 垫 对 圭 蚕 旦 ： 可 确 信 的 ， 但 其 施 较 高 ， 需 要 在 技 术 上 与 １ 二 管 理 上 得 到 ： ０ 塾 学 水 尊 ： 因 此 ， 按 照 一 步 的 进 ， 工 程 成 ， 矿 ＃ 建 设 新 形 的 需 要 ， 对 冻 结 结 深 度 必 须 毒 警 的 薏 堂ｌ Ｏ ｅ ｒ 以 上 ， 如 果 广 泛 某 甬 与 发 展 蒋 看 着 特 别 重 要 ／ 的 ｉ 意 义 。
・
３ ２ ０・
工 程 科 技
Hale Waihona Puke 井筒冻结法井筒施工 陈 自钊
（ 神华宁夏煤 业集团宁夏灵州工程监理咨询有限公 司， 宁夏 银 川 ７ ５ ０ ０ ０ １ ） 摘 要： 在厚表 土层不稳定的条件 下进行井筒建设施 工， 冻结法、 钻 井法、 沉井法、 盾构法等特殊施工法是必须使 用的 。由于冻结法具 有适应性强、 支护结构灵活、 隔水性好等特点 ， 在深厚表 土层 中井筒施 工主要采 用冻结法 。井筒冻结后冻结壁顺利交 圈， 并保 质保 量 完成 井筒冻结段施 工， 才能确保 井筒的稳定。 因此 ， 本文介 绍冻结法的施工工艺进行介绍 ， 为深厚表土层 冻结施工提供经验 。
井筒冻结法施工介绍
井筒冻结法施工介绍《井筒冻结法施工介绍篇一》嘿，今天咱们来唠唠井筒冻结法施工这事儿。
也许很多人一听这个名字就觉得特别专业、特别高大上，感觉离自己的生活十万八千里呢。
其实啊，这井筒冻结法施工在矿业工程里可是个挺重要的角色，就像一个超级英雄，默默地守护着井筒施工的安全。
我先给你描绘个场景哈。
想象一下，咱们要在地下挖一个井筒，那地下的情况可复杂了，就像一个充满未知危险的黑暗森林。
有地下水在那里悄悄地流淌，可能突然就像小怪兽一样冒出来，把你的施工计划搞得一团糟。
还有那些不稳定的地层，软的硬的混在一起，就像一盘乱七八糟的大杂烩。
这时候呢，井筒冻结法施工就闪亮登场了。
简单来说，这个方法就是给地层来个“大冰冻”。
施工人员会在井筒周围打好多好多的冻结孔，就像给地层扎了无数根小冰棍儿。
然后通过往这些孔里注入制冷介质，比如说盐水之类的，让地层里的水结冰。
这个过程可不容易，就像在哄一群调皮的小孩子睡觉一样，得小心翼翼地控制温度和压力。
我有个朋友，他就参与过一个采用井筒冻结法施工的项目。
他跟我说，刚开始的时候，他们都有点摸不着头脑。
毕竟这是个技术活，就像在走钢丝，一不小心就可能出问题。
他说那些冻结设备就像一群庞然大物，嗡嗡作响，感觉随时都会发脾气。
有一次，他们发现有个冻结孔的温度有点不太对劲，大家都紧张得不行，就像热锅上的蚂蚁。
不过好在最后发现是个小故障，虚惊一场。
从原理上讲，这井筒冻结法施工是利用了水结冰时体积膨胀的特性。
当水变成冰后，就像给地层穿上了一层坚硬的铠甲，把那些不稳定的因素都给固定住了。
这样一来，施工人员在挖井筒的时候就不用担心地下水突然涌出来，或者地层塌方这些恐怖的事情了。
但是呢，这井筒冻结法施工也不是完美的。
它的成本可不低啊，就像买奢侈品一样，要花不少钱。
而且施工周期也比较长，有时候可能会让工程的进度像蜗牛爬一样慢。
不过呢，在一些特殊的地质条件下，它还真就是那个最靠谱的办法。
你说要是没有它，那些复杂地层的井筒施工可怎么办呢？难道就眼睁睁地看着地下水把井筒给淹了吗？显然不行啊。
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浅谈冻结法井筒掘进施工
摘要:至20世纪末,我国已在安徽、江苏等地采用冻结法共施工了约450个立井井筒,冻结总长度超过75公里,成为国内安全通过不稳定地层施工的主要工法。
本文就冻结法井筒掘进的开挖条件、开挖前的准备、段高的确定、挖掘方法、风动工具的防冻措施等方面谈了谈笔者的认识。
关键词:井筒冻结法掘进
0 引言
冻结法井筒施工指的是在井筒开凿之前,用人工制冷的方法,将井筒周围含水松散不稳定的冲积层、基岩含水层进行地层冻结,形成封闭的符合工程安全要求的起到临时保护作用的冻结壁,然后在冻结壁的保护下进行井筒掘砌工作的一种方法。
本文就冻结法井筒掘进的开挖条件、开挖前的准备、段高的确定、挖掘方法、风动工具的防冻措施等方面谈了谈笔者的认识。
1 试挖与正式开挖的条件及时间估算
1.1 冻结壁厚度冻结壁厚度是按照冻结地层的最大地压计算的,最大地压值一般是在冻结段的下部。
而上部的地压较小,要求冻结壁的厚度也相应的小些。
若等到冻结壁的厚度达到设计厚度时才进行开挖,那么随着冻结的继续,冻结壁不断增厚,当开挖到最大地压时,冻土将扩展到荒经以内很多,甚至使井筒冻实,这将给工作带来困难。
一般要求冻结壁交圈后,浅部冻结壁的厚度或强度足以抵抗该处的地压时就可以进行开挖,并继续进行积极冻结。
使冻结壁
进一步扩展,以适应深部地压的要求。
1.2 井筒开挖的条件及时间估算
1.2.1 试挖过程中
①条件 a水文观测孔内的水位已有规律的上升并冒水;b测温孔的温度降至设计要求值,证实含水层的冻结壁已全部交圈;c按不同地区,不同底层的冻结速度以及冻结壁的平均温度推算,在井筒掘砌过程中,每一岩层的冻结壁厚度和温度均能符合设计要求。
②时间估算 ts=t0+z1
式中:ts—估算井筒试挖时间,天;t0—不同孔距的冻结壁交圈时间;z1—冻结壁交圈后至开始试挖时间,一般取10～20天。
1.2.2 正式开挖时
①条件 a根据水文孔和测温孔资料,确定全部含水层的冻结壁均以交圈;b通过试挖已证实冻结壁已有一定的厚度,按冻土扩展速度推荐,不同深度的冻结壁厚度和强度可以适应掘进速度要求;c正式开挖前的准备工作已全部就绪。
②时间估算 tz=t0+z2
式中:tz—估算井筒正式开挖时间,天;t0—不通孔间距的冻结壁交圈时间;z2—冻结壁交圈后至开始正式开挖时间,一般取20～40天。
2 开挖前的准备工作
在井筒准备开挖前,需要进行以下的准备工作。
2.1 四通一平①场外公路及场内主要运输路线已能满足井筒
施工设备、材料运输的需要;②供配电系统以正常供水,供水量能适应井筒施工的需要;③工程施工供水系统已正常供水,供水量满足
井筒施工的需要;④通信联络系统已正常使用,能满足井筒施工的
需要;⑤施工现场的平整程度已能适应井筒施工的需要。
2.2 临时工业建筑冻结段崛起工业建筑已交正常使用,并能适应井筒施工的需要。
2.3 锁口、井口盘、井口棚、固定盘和凿井吊盘、稳绳盘①冻结井筒一般先施工临时锁口,风井还应考虑风道口的施工;②锁口、井架基础应和环形冷冻沟槽的,相互关系,当井架基础与冻结管、集液管位置互相影响时,应提出具体方案和施工图;③应注意井架基
础与环形冷冻沟槽的关系,当井架基础与冻结管、集液管位置互相影响时,应提出具体方案和施工图。
④井口安装,质量合格。
2.4 提升信号系统①井架、天轮、翻矸台、溜矸台和矸石仓安装完毕、质量合格;②提升机、绞车安装完毕,提升系统运转系统正常;③提升钢丝绳缠绕完毕,提升机运转正常;④信号系统安装完毕,联络方便、准确。
2.5 压风系统①压风机安装完毕,试运转正常;②压风管路和
压风干燥装置完毕,质量合格。
2.6 混凝土搅拌运输系统①混凝土搅拌机安装完毕,试运转正常;②沙石堆和清洗场地施工完毕,系统安装和试运转正常;③沙、石、水泥过磅装置及运输系统已施工和安装完毕,试运转正常。
2.7 试挖①冻结壁交圈后10～20天左右进行试挖,深度一般为
20米左右;②试挖15～20米后进行吊盘、固定盘及其它凿井悬吊设备—稳绳盘、压风管、电缆、安全梯等的安装工作。
2.8 技术培训完成各种工种的安全、质量和技术操作的培训工作,有些特殊工种要经过考试合格。
3 段高的确定
3.1 影响掘进段高的主要因素①岩层性质:a细、中、粗沙层和卵石层中充满着易于冻结的自由水,冻结后强度较大,蠕变特性不
显著,段高可相对大一些;b粉沙、砂质粘土、粘土层中含有较多的薄膜水,冻结后强度较低,且易于产生塑性变形,段高不宜过大。
②地压与冻结壁强度:从冲击层地压随着深度增加而增大的特点分析,段高应随着深度的增加而缩短。
从冻结壁的强度分析,一般当上部冻结壁未扩至井帮就开挖,经帮温度较高,易于片帮,不宜采用较大的段高,中部冻结孔间距不大,强度往往超过设计指标,段高可适当加大;下部冻结孔偏斜大,虽然井帮温度较低,但冻结壁有效强度不大,加上地压大,冻结壁易于产生塑性变形,宜采用小段高。
③冻结管偏斜:掘进速度快,相应地缩短了井帮的暴露时间,段高可适当加大,否则段高应相应减小。
3.2 根据井帮稳定性确定的掘进段高(深井冻结) ①上部:井深20米以内,一般冻土已接近或扩入荒径以内,经帮稳定性差,易引起片帮坍塌,宜采用短段掘砌。
②中部:井深50～150米范围内,一般冻土已接近或扩入荒径以内,冻结壁厚度和强度的储备系数较大,
经帮稳定性较好,开采用较大段高掘砌。
③下部:井深150米往下,
尽管冻土扩入井内较多,但由于冻结孔间距大以及部分冻结管偏斜而靠近片帮,或偏入井内,使冻结壁有效厚度减薄,强度受到消弱,加上地压大,冻结壁强度的储备系数较小,尤其是粘性土层的流变特性更为显著,井帮易于变形或片落,掘进段高应根据冻结壁厚度和平均温度适当缩小。
4 挖掘方法
4.1 冻土进入荒径前的挖掘方法采用短段分块掘砌法,设计荒径以内,先砌一层砖或料石作临时支护,壁后充填砂浆或混凝土,待整圈临时支架做好后砌筑外壁,段高1.0～1.2米。
4.2 冻土进入荒径的挖掘方法①冻土扩入片帮不多时,可采用风镐超前挖掘未冻土;②井心全部冻实或接近冻实,用风镐或机械破岩,也可采用钻研爆破法,但需要浅打眼少装药;③风化带或含水基岩掘进可采用钻爆法,但须采取措施保证不损坏冻结管。
5风动工具的防冻措施
5.1 压风过滤干燥法压风入井前通过装有活性炭或无水氯化钙的过滤器,水分被吸收而提高压风干燥度。
5.2 压风冷凝分离器法①冷凝器放在井口;②压风管通过冷冻沟槽中。
5.3 降低冰点法本法是在压风管路上安装一个盛酒精与冷冻机油混合溶液的容器,每隔一定时间向压风管内注入,起降低压风中水分的冰点和润滑风动工具的作用。
5.4 风动工具直接消冻法①风动工具直接注入酒精化掉风动
工具的冰屑;②井下设正温器,容器内保持40℃左右正温。
将冻住的风动工具放入容器内消冻后再使用。
6 结束语
我国自1955年在开滦煤矿林西风井首次应用冻结法凿井获得成功后,至20世纪末,已在黑龙江、吉林、河北、安徽、江苏、河南等地采用冻结法共施工了约450个立井井筒,冻结总长度超过75公里,成为国内安全通过不稳定地层(冲积层)施工的主要工法。
笔者相信,随着井筒冻结技术的不断完善和发展,冻结施工的安全性和施工总长度必将越来越高。