冻结法凿井冷冻孔施工技术应用
091 地下工程冻结法施工技术应用
地下工程冻结法施工技术应用华北科技学院张维亚魏鋆摘要：对某矿风井表土层冻结施工技术方案作了介绍，并分析顺利通过膨胀粘土层的成功经验，为类似地层的矿井建设提供借鉴。
关键词: 冻结法;施工技术;方案;经验1 工程概况及地层条件山西某矿井设计生产能力为300万吨／年，采用立井开拓，布置主、副、风三个井筒，表土段均采用冻结法施工，施工总工期不大于8个月。
据井检孔所提供的地质资料，风井位置地面标高为+931.246m。
表土段以粘土和砂质粘土为主，夹有少量砂土（参见表1）。
地下水水位离地表在10m左右。
冻结深度范围内最高地温约为16℃。
表1 表土层土性组成据地层资料分析，该工程井筒表土层埋深浅，地压小，土性以粘土为主，含水砂层较少，表土段地温偏低。
根据以上地层特点，该工程宜采用冻结法施工。
2 冻结方案由于井筒开挖直径和冻结深度小，要求冻结工期短，该风井采取单圈冻结孔冻结，并采用一次冻全深的冻结方式。
根据设计要求，风井冻结深度为210m。
最终冻结深度应根据冻结孔施工中的实测风化带深度进行适当调整。
按有关规范要求，冻结深度应进入完整基岩不小于10m。
冻结管均采用Φ127×6mm的优质20#低碳钢无缝钢管，采用内衬对焊焊接。
按快速冻结要求，并考虑合理提高冻结效率，逐级降低盐水温度。
设计冻结12d盐水温度降到−20℃以下，开挖时达到−26℃。
设计最低盐水温度为−30℃。
井帮温度降至零度以下后，视冻结壁温度和变形监测情况（冻土进入井帮大于0.5m ，实测井帮位移小于30mm ）可转入维护冻结，维护冻结盐水温度控制在−20℃～−22℃之间。
冻结孔单孔盐水流量取10m 3/h 。
设计控制层冻结壁平均温度为−8℃。
正式开挖时冻土离井帮不大于0.5m ，井帮温度不高于3℃。
掘进到100m 时井帮温度达到0℃以下。
冻结壁的平均温度和井帮温度采用维亚洛夫的成冰公式计算，即：式中：T 为冻结壁平均温度，℃；T 1 为盐水温度，−30℃；T 2为井帮冻土温度，℃；L 为冻结孔间距，m ；E 为冻结壁有效厚度，m 。
冻结法凿井常见问题及其预防
冻结法凿井常见问题及其预防介绍了冻结法凿井的原理及冻结法在国内应用概况，对冻结法凿井过程中常见的问题诸如水文观测孔阻塞、冻结孔偏斜、掘进段高的确定、冻结管断裂及冻结井外壁破裂等方面进行了探讨并提出了相應的解决办法。
标签：冻结；凿井；施工；问题一、冻结法凿井原理在开凿井筒前，将井筒周围含水层用人工制冷方法，冻结成封闭的圆筒形冻结壁，以抵抗地压并隔绝地下水与井筒的联系，在冻结壁的保护下进行掘砌作业的施工方法。
二、我国冻结法凿井技术应用概况我国冻结法凿井起源于开滦矿区。
1955年，我国从波兰引进冻结法凿井技术，首次应用于开滦林西风井，获得了成功。
1956年唐家庄风井，自己设计施工，用国产设备，采用冻结法凿井，又获得了成功。
这为我国特殊凿井施工方法的推广应用开辟了新的途径。
随后冻结法凿井技术在全国得到推广应用。
三、冻结法凿井常见问题1、水文观测孔堵塞在井筒开挖前要根据水文观察孔的水位变化情况确定冻结柱是否交圈、交圈是否良好。
当冻结圆柱交圈后，井筒周围便形成一个封闭的冻结圆筒，由于水变成冰后体积膨胀，水文观察孔内水位上升，以致溢出地面，水文观察孔溢水是冻结圆柱交圈的重要标志。
2、冻结孔偏斜冻结孔施工存在偏斜情况，为了达到预期的冻结效果就要对冻结孔偏斜率提出要求：位于冲积层的钻孔不宜大于0.3%，但相邻两个钻孔终孔的间距不得大于3m；位于分化带及含水基岩的钻孔，不宜大于0.5%，但相邻两个钻孔的终孔不得大于5m；对于径向偏斜，均控制在500～800mm范围内。
当相邻两个钻孔的偏斜值超过上述规定时，应补孔，防止冻结壁开窗，涌砂冒泥，造成淹井事故。
3、影响掘进段高的因素掘进段高是指掘进段未经支护的高度。
到目前为止，冻结井筒掘进段高计算理论不少，但还没有公认的可靠的计算方法。
主要原因是影响段高的因素甚多，理想模型不能真实描述复杂的现实施工情况。
目前只能采用工程类比法，按施工经验选取。
由于段高大小直接影响施工速度、施工安全、井壁质量及经济效果，所以，一直为人们所重视。
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。
科技成果——深厚复杂岩土中冻结法凿井关键技术
科技成果——深厚复杂岩土中冻结法凿井关键技术适用范围近年来，我国东、西部地区深井建设中普遍遇到深厚复杂岩土层，冻结法是其最主要的凿井方法。
本技术适用于表土层厚度800m以内，含水岩层深度1000m以内的复杂岩土层中凿井，突破了深厚复杂岩土层下固体资源开发的凿井技术瓶颈制约，推广应用前景广阔。
技术原理在待开凿的井筒周围钻冻结孔；在孔内下入钢质冻结管，再在冻结管内下入塑料管，形成冻结器；在冻结器内循环来自制冷站的低温盐水，使周围地层冻结，形成筒形冻土墙—冻结壁；而后在冻结壁的保护下掘砌施工井壁，形成永久的封水与支护结构。
关键技术冻结井壁关键技术：井壁永久荷载和冻结压力理论，双层复合井壁和单层井壁设计理论，适应表土层沉降的井壁结构及其设计理论，井壁防裂技术、接茬防渗技术，（钢纤维）高强混凝土井壁施工技术。
冻结壁关键技术：冻结壁厚度设计理论，多圈管冻结壁发展厚度与平均温度计算方法，分圈异步冻结技术，高效保温局部冻结技术，预防冻结管断裂技术，控制冻结技术，冻结孔内缓凝水泥浆固管封水技术。
工艺流程1、打井筒检查孔；2、确定冻结深度；3、确定井壁结构与材料，设计井壁厚度等；4、设计冻结壁的厚度及平均温度；设计冻结方案、工艺和冻结孔位置等；5、打冻结孔，下入钢质冻结管和塑料供液管，形成冻结器；同时建制冷站；6、在冻结器内循环来自制冷站的低温盐水，冻结地层形成合格冻结壁；7、掘砌施工井壁；8、停冻，拔出供液管并充填冻结管。
主要技术指标（1）可开凿表土厚度达800m的特厚表土井筒、富水岩层深达1000m的井筒；（2）井壁（钢纤维）混凝土强度等级可达（CF100）C100；（3）可预防冻结管断裂及冻结孔导水淹井事故；（4）可预防深厚表土层沉降引起的井壁破裂灾害；（5）与传统的双层复合井壁技术比，新型单层冻结井壁技术壁厚减少近50%。
典型案例1、深厚表土层冻结法凿井技术：已施工49个表土厚度达400-754m（创世界纪录）的井筒，井壁混凝土设计等级达CF90。
深井冻结孔造孔施工工艺研究与应用
浆站中进行配制 。泥浆站 由泥浆池 、 沟槽及沉淀池等组 成， 均采用砖砌 ， 泥浆沟槽长不少于 １ｍ。 ５ 在造孔施工中， 应采用优质膨润土进行调浆护壁 ， 防止在钻进过程中出现严重的塌孔 、 跑浆现象导致无法 正常进尺， 保障造孔施工正常进行。
４ １ １ Ｐ — ＨＰ ． ． ＨＰ ＡＮ泥 浆
洁卫生 ， 终孔时及时清理泥浆沉淀池 内的沉砂 ， 保证 泥 浆池 内无杂物， 做到文 明施工 ， 及时发现问题及时解决 ，
１６ ４
西部 探矿 工程
６ 矿床 成 因及 找矿远 景
２１ 第 １期 ０２年
辉 石 岩 、 云斜 长片麻 岩 、 黑 局部见 有斜 长 角 闪片麻 岩 、 云 英 片岩 、 变粒 岩 、 长英 岩脉 。由于构造 作 用 的影 响 ， 部 局 岩石 经 受不 同程 度 的 破 碎 和 蚀 变 ， 部 可 达 到 糜 棱 岩 局 化。
１４ ４
进 ， 岩应 高钻 压 低转 速 。 基
西部探矿工程
２ １ 年第 １ ０２ 期
（） １扫孔 纠偏 法 ： 一般 在粘 土层 中发 生孔偏 ， 利 用 可
下钻 接近 孔底 时 ， 慢 放 ， 禁墩 钻 ， 钻 时应 及 时 要 严 起 向孔 内补 充 泥浆 ， 防止 塌孔 。使用 新 钻头 时应 轻压 慢 转 ３ｍｉ ， 逐 步加 大 钻 压 正 常 钻 进 ， 高 钻 头 的使 用 ０ ｎ后 再 提
冻结法原理及应用资料
冻结法施工的原理图
去路
盐水泵
盐水箱
螺杆压缩机
清水泵
冷却塔
回路
闸阀
去路 回路
盐水系统
氟系统
清水系统
一、冻结法施工技术概况
3、国内外现状： 1）、国外：广泛应用于城市基坑施工、地下铁隧道、煤 矿井筒等工程领域；煤矿井筒冻结深度最大930米。 2）、国内：1955年从前苏联引进冻结法凿井技术，冻 结煤矿井筒约600多个，冻结冲积层最大厚度近600米， 冻结最大深度737米，冻结法凿井技术应用于城市市政 工程起始于上世纪90年代，至今冻结市政工程项目超过 200个，水平冻结最长140米。上世纪末冻结法凿井技术 进一步推广到交通、水利领域，使用冻结法凿井技术施 工桥墩基础、引水通道等。
4、冻土具有冻胀性和融沉性
四、冻土特性
抗压强度
无侧限抗压强度 MPa
30 0.7358T 1.0962
16
12
8
4
0
0
-5
-10
-15
-20
温度 ℃
图6 冻结细砂无侧限抗压强度与负温的关系
四、冻土特性
弹性模量
E50 1.1398T 2 41.301T 36.607
弹性模量 MPa
400
300
五、冻结法设计及施工组织
• 冻结壁厚度设计与强度检验 1）冻结壁应按承载力要求设计冻结壁厚度。 2）冻结壁内力宜采用通用结构力学计算方法计算。冻结壁的力学计算模
型可按均质线弹性体简化，其力学特性参数宜取冻结壁平均温度下 的冻土力学特性试验值。 3）冻结壁内力和变形计算可考虑设置有内支撑的工况，但必须对内支撑 的结构形式、承载力及其施工时序等有明确的设计。设内支撑时， 冻结壁的空帮时间不宜大于24小时。 4）冻结壁强度检验安全系数要满足有关规程要求。有特殊要求时验算冻 结壁的变形。
关于冻结法凿井冷冻孔施工技术的应用分析
关于冻结法凿井冷冻孔施工技术的应用分析作者：李长河来源：《中国·东盟博览》2013年第08期【摘要】在煤矿建井施工中，冻结法凿井施工得到广泛应用。
冻结法凿井施工具有安全性和快捷性等特点，这是目前在煤矿施工中的主要的应用技术。
冷冻孔施工技术对于冻结法凿井施工有着至关重要的作用。
【关键词】冻结法；冷冻孔；冷冻孔施工文章编号：1673-0380（2013）08 -0195-01用冻结法建井施工最早源于西伯利亚。
西伯利亚人在进行金矿勘探工作中发现，含有金的砂石、矿层一般都深藏在附着着砂或粘土的冲基层下。
这些冲基层往往含有很多的水分，这为开采带来麻烦。
于是，西伯利亚人想到利用自然的冷冻来帮助矿井的建设和开采工作。
随后，人工冻结法就逐渐的代替了自然冻结法以完成矿井的建设。
1883年，德国率先运用了冻结法凿井技术，使矿业开采进入到了冻结法凿井时代。
在1955年，中国的矿业开采也引入了冻结法凿井技术。
并在1956年，完成了运用自己的国产设备，自己设计凿井施工，将冻结法邹静技术在全国范围内进行了推广，并得到广泛的应用。
目前，冻结法施工技术仍然是我国主要的矿业凿井技术。
在冻结法凿井施工中对于冷冻孔施工技术的要求十分重要，因此本文将对于冷冻孔施工技术的应用进行细致分析。
冻结法凿井施工技术的机理，主要是通过对施工工程周围岩层中的水进行防治侵入的一个过程，通过形成临时的冻土墙来起到隔离水的作用。
而冷冻孔施工技术就是为保证形成冻土墙而做的前期准备工作。
为了更好的形成冻土墙，需要在施工范围内的井筒周围钻孔，在钻孔内放入冻结管，所有冻结管与供液管组合成冻结器，通过盐液的循环，最终形成冻土墙已达到开采的过程。
一、冷冻孔数目要控制在合理范围内在设计施工中对于井筒周围冻结管所形成的冻土圆柱要精心核算，冻土圆柱构成冻土墙，而冻土墙的设计必须要能够承受井筒周围岩石与水对于井筒所产生的压力。
根据岩石的热物理性和岩石的成分、粒度，岩层含水的性质和含量，以及冻土墙需要的冻结时间、冻土墙需要冻结的温度进行认真测量计算最终确定冻土墙的厚度。
冻结钻孔工程施工措施
冻结造孔工程施工措施1 冻结孔充填注浆堵漏措施根据甲方提供的井筒检查孔地质报告在井深524～583m段含水量大，地下水流速大，为了保证冻结质量，对此段地层采取冻结孔充填注浆堵漏施工方案。
1.1 注浆孔布置利用5个主冻结孔即主2、主8、主13、主19、主24号孔作为冻结充填注浆堵漏孔，以后施工各冻结孔作为辅助冻结充填注浆堵漏孔，遇到漏浆时都用水泥浆充填灌注。
1.2 钻孔结构表土固管段钻孔结构孔径为250mm，下245×7mm孔口管固管，为防止塌孔、掉块，全孔采用泥浆护壁。
(1) 孔斜：按冻结孔设计标准施工；(2) 钻孔测斜：按冻结孔设计标准施工；(3) 冲洗液：采用比重为1.10～1.20泥浆钻进。
1.3 固管方法注浆孔钻进到预计套管深度后，换Φ190.5钻头往下钻进2-3m 后，提钻随即下入套管。
套管采用电焊连接，补加4道绑筋的连接方式。
确保套管焊接牢固。
套管下到设计深度后，在套管底部用止浆塞止浆，用水灰比0.5:1加5‰的食盐和0.5‰的三乙醇胺浆液固管，固管时用注浆泵先压清水把孔壁和套管之间的泥浆置换完，然后注水泥浆，待孔口返出水泥浆后停止。
待6-8小时水泥浆初凝后把止浆塞提出，待48小时水泥浆终凝后，进行下部钻孔施工。
1.4 注浆压力注浆压力是注浆被注入地层的推进力。
压力大，浆液扩散距离远：压力太小，浆液扩散距离不足。
本工程堵漏注浆压力选用如下：(1) 终压：注浆段：P注浆=（1.2～1.5）·P静式中：P—注浆段注浆终压；P静—注浆段相应的静水压力。
(2) 注浆终量≤60L/min。
(3) 稳定时间≥20min。
524～583m注浆压力为5.0～6.0Mpa。
1.5 注浆段高注浆段段高为524～583m。
1.6 注浆材料采用单液水泥浆，水泥用P.o.32.5R普通硅酸盐水泥。
水玻璃的玻美度38~40之间，模数M2.8~3.4。
1.7 预计浆液注入量计算公式：Q=AπR2HBN/M式中：Q—浆液体积（m3）A—浆液消耗系数，取1.2；R—以钻孔心为基点的浆液有效扩散半径（m），取7.0；H—注浆段长（m）；N—岩层平均裂隙率（﹪），取2；Ｂ—浆液充填系数，取90﹪；Ｍ—浆液结石率，取85﹪。
冻结法凿井技术在立井开拓中应用及其注意事项
冻结法凿井技术在立井开拓中的应用及其注意事项摘要：冻结法凿井在井筒特殊施工中被大量应用。
其优点在于：适应性强、支护结构灵活、易控制、隔水性好、对环境影响小，尤其在不稳定表土层中施工井筒。
自90年代中期，随着冻结法凿井技术的逐渐推广，我国已是世界上用冻结法凿井穿过表土层最厚的国家之一。
但是在立井井筒冻结法施工中，仍然存在一些问题。
介绍了冻结法施工技术、存在的问题及其注意事项。
关键词: 冻结法施工；井筒；主要问题；注意事项中图分类号：td265文献标识码： a 文章编号：在立井井筒开挖之前，必须在开挖井筒的周围打一定数量的冻结孔，孔内安装冻结器。
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。
然后，在其保护下进行掘砌施工，待掘砌到预计的深度后，停止冻结，进行拔管和充填工作。
立井井筒冻结法施工主要工艺过程包括冻结孔施工、井筒冻结和井筒掘砌等主要工作。
由于地下空间的不确定性，冻结法在井筒的施工中还存在很多的不确定性，从而引起了很多问题，像冻结管断裂、冻结井壁破裂、工作面底鼓、冻结壁变形、风动机具的冻结堵塞以及地表冻融危害等问题。
现结合多年来的工作实践，就以上相关问题作简要分析，重点阐述了施工过程中的注意事项。
1 冻结孔偏斜及其注意事项1.1 原因分析一方面，随着施工的推进，钻机天轮、立轴和钻孔已不在一条垂直线上，或者钻具发生了弯曲，或者使用的泥浆过浓或过稀，这些问题只要认真检查是可以避免的。
另一方面就是地质条件的变化因素引起的，随着钻孔深度的变化，地层中岩石的性质也在不断变化，无论是由硬变软还是由软变硬，若不改变原来的钻进参数和采取相应的措施，就容易发生冻结孔偏斜。
1.2 注意事项首先要根据工程地质实际情况合理选择钻具，φ89mm钻杆使用方便、纠斜较好，应是冻结孔施工的首选，其次适当加重管的长度和重量也可有效防止偏孔；其三是钻头选择，一般而言，上部采用四翼钻头，下部采用牙轮钻头较为合理。
现代土木工程施工技术-冻结法施工
2、应用分类 当遇到涌水、流砂、淤泥等复杂不稳定地质条件时采用。 1、软土隧道及地铁； 2、在河下、铁道和其他建筑物下的隧道； 3、桥墩基础； 4、地基托换; 5、矿山及地下工程 6、大直径围岩 7、市政工程中的上下管道及其它
3、冻结施工方案 1、直立和倾斜冻结管交替冻结方案； 2、直立冻结管冻结方案； 3、水平布置冻结管方案
土中水结冰的五个过程： （1）冷却段：土体逐渐降温到冰点。 （2）过冷段：土体降温到0°C以下，自由水尚不结冰，呈现过冷现象。 （3）突变段：水过冷后，一旦结晶就立即放出结冰潜热，出现温升过程。 （4）冻结段：温度上升到接近0°C时固定下来，土体中的水便产生结冰过程，矿物颗粒胶结为一体形成冻土。 （5）冻结继续冷却，冻土的强度逐渐增大。
冻土特性
冻土是一种非均质、各向异性的非弹性材料。 表现有：流变特性（蠕变）； 松弛特性； 强度随时间降低。
01
冻土强度
冻土的破坏形式有塑性破坏和脆性破坏两种。其影响因素有：颗粒成分、土温、含水量、应变速率
02
11.3 人工冻土的力学特性
制冷设计
4
冻土壁参数设计
3
冻土壁结构设计
2
1
常规冻结的施工工序
冻结器间距：是影响冻柱交圈和冻结壁扩展速度的主要因素，冻结器间距增大，交圈时间延长，冻结壁扩展速度减慢。
冻结圆柱的相交初期：交圈界的厚度发展较快，很快能赶上其他部位厚度。
冻结壁扩展速度：随土层颗粒的变细而降低，砂层的冻结速度比黏土快。
冻结器内的盐水温度和流动状态：是影响冻土扩展速度的重要因素。盐水量降低，冻结速度提高，盐水由层流转向紊流，冻结速度提高20%～30%。
2、地下水对冻结的影响 （1）水质影响 水中含有一定的盐分时，水溶液的结冰温度就要降低。 （2）水的性态影响 土质结构、土的固结度、土的渗透性、土中水流速度等对冻结速度都有一定的影响。
冻结法凿井冷冻孔施工技术应用
冻结法凿井冷冻孔施工技术应用
徐培远 ＊
（ ） 河南省煤田地质局 ， 河南 郑州 ４ ５ ０ ０ ５ ３ 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 ， 介绍了在应用 着重介绍了冷冻孔施 工 过 程 中 的 防 斜 纠 斜 等 技 术 的 该技术的过程中所遇到的技术难题及解决方案 ， 应用以及钻井液和钻井工艺的优选方法 。 关键词 ： 冷冻孔 ； 防斜纠斜 ； 钻井液 （ ） 中图分类号 ： Ｐ ６ ３ ４ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ４—５ ７ １ ６ ２ ０ １ １ ０ ９—０ １ ９ ９—０ ２ 对于 近几年冻结法凿井施工应用范围越来越广阔 ， 冲积层较厚的煤矿建 井 施 工 能 有 效 地 起 到 安 全 快 捷 的 市场前景较好 。 冻结井施工前期冷冻孔的钻孔质 作用 ， 量十分重要 ， 有时甚至决定着冻结井施工的成败 。 偏斜 是影响冷冻孔质量 的 关 键 问 题 之 一 。 由 于 冷 冻 孔 施 工 ， 间距小 （ 因此一旦发生偏斜就容易造成 １． ２～２． ７ ｍ） “ 穿孔 ” 事故 ， 无形中增加了冷冻孔施工难度 。 本文主要 对冷冻孔施工过程中的防斜纠斜问题进行了深入研究 ， 并整理出了一套科学有效地施工方案 。 １ 技术关键 （ ） 选配冻结凿井冷冻孔施工的钻机及配套设备 。 １ （ ） 研究冻结凿井冷冻孔施工的泥浆工艺 。 ２ （ ） 钻井过程中如何防斜纠斜 。 ３ ２ 冷冻孔施工技术的研究和应用 ２． １ 主要钻探设备的选型 钻探设备的合理选 择 直 接 影 响 钻 进 施 工 的 正 常 和 快速进行 。 ２． １． １ 钻机 冷冻孔孔深一般在 ５ 孔径 １ 施工 ０ ０～８ ０ ０ ｍ， ９ ０ ｍｍ， ， 的钻 机 要 求 提 升 能 力 大 于 ３ 扭 矩 大 于 ０ ０ ｋ Ｎ １ ４． ０ ｋ Ｎ·ｍ， Ｔ Ｓ Ｊ －２ ０ ０ ０水源钻机在钻井工程中属于 常用机具 。 ２． １． ２ 钻塔 采用四角钻塔 。 ２． １． ３ 泥浆泵 冷冻孔 施 工 孔 径 １ 孔深在５ ９ ０ ｍｍ， ０ ０～８ ０ ０ ｍ之 ， 间 泥浆泵的流量应满足将孔内的岩屑携带出井口的要 泵压能够满足纠 斜 时 给 螺 杆 提 供 足 够 动 力 的 要 求 ， 求， 同时由于施工的井段 多 为 第 三 、 四 系 松 散 地 层， 泵量不 ／ 宜过大 。 综合考虑 ， 该钻井工程选用 Ｔ ＢＷ－８ ５ ０ ５ ０泵 可以满足工程施工的需要 。 ２． １． ４ 动力 钻机配备 １ 泥浆泵配备 ９ １ ０ ｋＷ 电机 ， ０ ｋＷ 电机 。 ２． １． ５ 测斜仪器 钻孔 ０～１ 实际使用井深在 ０ ０ ｍ 段使用灯光测斜（ 。使 用 灯 光 测 斜 结 构 简 单、 操 作 方 便、 数据 ５ ０ ｍ 以内 ） ， 。 准确 而且使用成本低 １ ０ ０ ｍ 以下井段选用 Ｊ Ｄ Ｔ－５ Ａ 型陀螺测斜仪 。 陀螺测斜仪的主要特点是抗磁干扰 、 测 斜数据准确可靠 。 ２． １． ６ 纠偏设备 选用 ５ 同 Ｌ Ｚ １ ２ ０ Ｘ ７、 ５ Ｌ Ｚ １ ６ ５ Ｘ ７ 螺杆定向钻进纠 偏 ， 时配备 Ｊ Ｄ Ｔ－５ Ａ 型陀螺测斜仪及定向控制面板 。 ２． ２ 冲洗液 （ ） 冲洗液是钻探 的 血 液 ， 是钻井工作中尤为重要 １ 泥浆应随时结合 的问题 。 结合冲积层换层频繁变化大 ， 地层进行 调 配 。 开 孔 的 泥 浆 应 适 量 的 稠 一 些 ， 护好井 壁， 随着孔 的 加 深 可 缓 慢 调 配 泥 浆 。 泥 浆 的 综 合 性 能 ， 是： 粘度 １ 失水量小于 １ 比重 １． ８～２ ５ ｓ ０ ｍ Ｌ， ０ ５～１． １ ５， 胶体率大于 ９ 不同的区域 ， 对泥浆 的 要 求 也 是 不 同 ７％ ， 的， 所以要结合实际情况 。 、 现场应备的泥浆材料有 ： 钠 土、 纯碱（ 面碱） ＣＭＣ、 水解 聚 丙 烯 酰 胺 （ ＨＰ ＡＭ ）少 量 、水 解 聚 丙 烯 腈 （ 、 腐植酸钾 。 ＨＰ ＡＮ） （ ） 冷冻孔常用的几种泥浆 ： ２
最新 冻结法凿井技术在立井施工中的应用-精品
冻结法凿井技术在立井施工中的应用摘要：结合工程实例，介绍了冻结法凿井技术的原理,施工技术方案冻结施工中，冻结技术与制冷设备施工关键技术时的注意事项，分析了冻结法凿井的关键问题，认为在施工过程中，对出现的冻结深度、水文观察孔堵塞、冻结孔偏斜、冻结管断裂、冻结井壁变形破裂、施工监测等问题要特别重视，才能使冻结的效果达到凿井的要求。
关键词：深井冻结; 机械化设备配套; 施工技术; 快速凿井冻结管断裂；井壁变形破裂 1 冻结法凿井原理冻结法起源于天然冻结，随着人工制冷技术的发展和应用，出现了人工冻结。
冻结法在矿井建设中多用于立井的开凿，井筒直径大小和深度基本不受限制。
通常，当存在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(流速V＜17～10m/s)，均可使用冻结法。
冻结法凿井就是在不稳定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。
冻结法凿井在煤矿特法建井中具有明显的优势，既能用于不稳定的含水层,又可用于基岩含水层，既可应用于立井，又可应用于斜井及风道口工程，适应性强，安全可靠。
2 工程实例某煤矿主井井筒深度805m，井筒净直径7.5m, 最大掘进直径12.4m，最大掘进工作面积121m2；井筒采用双层钢筋混凝土井壁支护, 双层井壁自上而下分5次变厚, 其总厚度为1.10～2.30m，井壁混凝土强度等级为C40～ C75；内外壁之间夹2层1.5mm厚的聚乙烯塑料板, 外壁外侧增加1层厚25～75mm的聚苯乙烯泡沫板。
该矿矿区表土层厚568.45m，主要成分为砂(砾)、砂质黏土、黏土。
砂砾层富含水, 最厚的砂(砾) 层为18.00～19.51m，砂砾层累计总厚度为309.5m，黏土层累计厚度为253.7m。
根据井筒地质检查孔冻土试验报告, 该井筒表土层厚, 黏土层含水量小，试验土层的冻结温度较低，其土层冰点温度平均为-1.7℃，最低达-2.8℃；冻土强度偏低，冻胀特性明显, 试验各个土层最大冻胀力平均为0.58MPa, 土层最大冻胀率平均为3.06%。
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。
冻结法施工工程(3篇)
第1篇一、冻结法施工工程的特点1. 适用范围广：冻结法施工适用于软土地层、膨胀土、泥炭土等不良地质条件，能有效解决常规施工方法难以解决的问题。
2. 施工安全可靠：冻结法施工过程中，土壤强度和稳定性得到提高，有效防止了坍塌、滑坡等事故的发生。
3. 施工周期短：冻结法施工可快速形成冻土层，缩短了施工周期，提高了施工效率。
4. 施工成本低：与一些特殊地基处理方法相比，冻结法施工成本较低，经济效益显著。
5. 环境友好：冻结法施工过程中，不会产生大量废水、废气等污染物，对环境友好。
二、冻结法施工工程的应用1. 地铁隧道施工：在地铁隧道施工中，冻结法施工可有效解决软土地层、膨胀土等不良地质条件带来的问题，确保隧道施工安全。
2. 深基坑施工：冻结法施工可用于深基坑的支护，提高基坑稳定性，防止坍塌。
3. 地下管道施工：在地下管道施工中，冻结法施工可用于管道周围土壤的加固，确保管道安全运行。
4. 地下工程维修：冻结法施工可用于地下工程维修，如地下管道、隧道等，提高维修效率。
三、冻结法施工工程的关键技术1. 冻结设计：根据工程地质条件、施工要求等因素，合理确定冻结孔布置、冻结孔直径、冻结孔间距等参数。
2. 冻结孔施工：采用冻结孔钻机进行冻结孔施工，确保冻结孔质量。
3. 冻结孔注浆：采用注浆泵将冷冻剂注入冻结孔，形成冻土层。
4. 冻结效果监测：通过监测冻结孔温度、冻土层厚度等参数，确保冻结效果。
5. 冻土层解冻：在施工完成后，根据设计要求，逐步解冻冻土层，恢复土壤原状。
总之，冻结法施工工程作为一种特殊的地下工程建造技术，在软土地层、复杂地质条件等不利环境下具有显著优势。
通过合理设计、施工及监测，可确保冻结法施工工程的安全、高效、环保。
随着我国城市化进程的加快，冻结法施工技术将在地下工程建设中发挥越来越重要的作用。
第2篇一、冻结法施工工程的特点1. 施工环境安全：冻结法施工可确保地下工程在复杂地质条件下安全施工，降低施工风险。
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。
冻结法凿井技术在丁家梁煤矿的应用
李铁 武胜 男
安徽 淮南 ２ ３ ２ ０ ０ ７ ） （ 中煤第三建设集团公司淮南工程 处 摘 要： 丁家 梁煤矿 主井 冻结深 度 ６ ５ ３ ｍ， 工程 施工 中存在 高倾角硬 岩地层 （ 厚３ ７ ５ ｍ、 倾角 ３ ３ ～ ４ ９ 。 ） 、 上下 水力 联系 、 冻 结温度较
序号
１
２
表 １ 主井井筒冻结参数表 项目 名称
井筒净直径
表土深度
单位
冻结技术参数
５ ． Ｏ
２ ７ ８ ． ６
备注
３ ４
最大掘进荒径 井筒深度
７ ． １ ５ ９ Ｏ ４
１ 地 质概 况
井筒检查 孔揭露地层 由老 至新为 ： 石炭一 二叠 系太原组 （ Ｃ Ｐ ｔ ） 、 二 叠 系下统 山西组 （ Ｐ ｓ ） 、 二叠系石盒 子组 （ Ｐ ｓ ｈ ） 、 二叠系上统石千 峰组 （ Ｐ Ｔ ｓ ） 、 古近系 （ Ｅ ） 和第四系 （ Ｏ 检 查孔穿越 的各岩层划分 为以下 四个含水 层 （ 组） ： 第 四系 、 古近系 松散层 及基 岩风化裂隙带含水层组 、 二叠系上统石千峰组砂岩裂 隙孔 隙 承压含 水层 组、 二叠系石盒子组砂岩裂 隙孔 隙承压含水层组及二叠系下 统山西组砂 岩裂隙孔 隙承压含水层组 。
１ ４
内管箍连接
（ ２ ） 本 工程冻结段 基岩强度较低 ， 其中２ ７ ８ ． ６ ～ ４ １ ４ ． ５ ｍ二叠系石 干峰 组地层岩石强度均低于 ３ ０ ＭＰ ａ ，属于软岩地层； ４ １ ４ ． ５ ～ ６ ５ ３ ｍ二叠系石盒 子组地层岩石 强度均在 ４ ２ ＭＰ ａ以下 ， 属于软岩及中硬岩。基岩孔隙发育 般， 遇水 易软化 ， 抗水浸 、 抗风化能力较差 。 （ ３ ） 该区受构造影 响严重 ， 岩 芯破 碎 ， 发育 高角度裂 隙及 断面擦 痕， 地下水在含水层 中的富集情 况很不均匀 ， 人为影 响下可能会 使部分裂隙 张开 ， 形 成 蓄 水 空 间及 导 水 通 道 ， 上下含水层极易沟通。 （ ４ ） 该区土层冻结温度普遍较低， 最低达一 ３ ． ６ ℃。 （ ５ ） 本 井基 岩段总厚 ３ ７ ５ ｍ， 主要特征 为： 软硬互 层， 变化 频繁 ； 岩石 倾角在 ３ ３ ～ ４ ９ ｏ ， 属倾斜岩层 ， 其 中垂深 ３ ４ ３ ． ５ ５ ～ ４ ７ １ ． ３ ４ ｍ倾角在 ４ ５ ￣ 以上； 岩石普遍裂隙发育 ， 多呈斜 向和 垂直向； 砂性岩层 以泥质或钙质 胶结， 岩 芯半坚硬至坚硬。
地面冷冻钻孔施工方案
地面冷冻钻孔施工方案1. 引言地面冷冻钻孔施工方案是一种特殊的工程技术，通常用于需要在地下钻孔的情况下保持周围土壤的稳定和抗渗性。
本文档将介绍地面冷冻钻孔施工方案的基本原理、施工步骤和注意事项。
2. 原理地面冷冻钻孔施工方案基于以下原理：1.温度降低：通过在地下注入冷冻液体（常用的是液氮）来降低周围土壤的温度，使其达到冻结状态。
2.形成冻结帷幕：冷冻液体在地下渗透和扩散，形成一层称为冻结帷幕的冻土区，将周围土壤固定住。
3.钻孔施工：在冻结帷幕形成后，进行钻孔施工，由于周围土壤的冻结，钻孔的稳定性和钻孔液的渗透性都得到了提高。
3. 施工步骤地面冷冻钻孔施工通常包括以下步骤：3.1 地质调查和设计在开始施工之前，需要进行地质调查和设计。
地质调查的目的是了解地下土壤的性质、水文地质条件和地下水位等信息，以便为施工方案设计提供基础数据。
3.2 冷冻液体注入冷冻液体通常是液氮，可以通过管道注入地下。
注入的位置和数量应根据地质调查结果和设计要求进行确定。
注入冷冻液体后，需要等待一定时间，让土壤渐渐冻结形成冻结帷幕。
3.3 钻孔施工钻孔施工是在冻结帷幕形成后进行的。
由于周围土壤的冻结，钻孔的稳定性得到了提高，使得钻孔施工更加安全和高效。
在钻孔过程中，需要注意避免冻结帷幕的破坏和冻土的融化。
3.4 钻孔液排放钻孔液是在钻孔过程中使用的液体，主要起到冷却钻头、排除碎屑、稳定钻孔壁等作用。
在地面冷冻钻孔施工中，钻孔液的渗透性较差，因此需要特殊处理。
钻孔液应通过管道将其排放出来，并加以处理。
4. 注意事项在地面冷冻钻孔施工中，需要注意以下事项：1.安全：施工人员需要配备专业装备并接受培训，以确保施工安全。
2.环保：冷冻液体的使用和钻孔液的处理都需要考虑环境保护要求，确保不对周围环境造成污染。
3.监测：在施工过程中，需要对地下温度、孔壁稳定性等进行监测，及时发现问题并采取措施。
4.施工方案调整：根据施工过程中的实际情况，可能需要对施工方案进行调整，以确保施工的顺利进行。
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求， 泵压能够满足纠斜时给螺杆提供足够动力 的要求 ， 同时 由于施 工 的井 段多 为 第 三 、 四系松 散 地 层 ， 量 不 泵 宜过 大 。综合考 虑 ， 该钻 井工 程选 用 ＴＢ 一岛 ５ ｗ ／０泵
可 以满 足 工程施 工 的需要 。 ２ Ｉ ４ 动力 ．． 钻机 配备 １ Ｏ ｗ 电机 ， １ｋ 泥浆泵 配备 ９ ｋ 电机 。 ０ｗ ２ １ ５ 测斜仪 器 ．．
层。
③石 灰粉锯 末泥浆 ： 这种 泥浆 主要 是处理 冲积层 的
漏失 和翻孔 。
④ 白土聚丙烯 酰胺 泥 浆 ： 种泥 浆 质量 较 高 ， 这 应用 较广 ， 是钻探 中常 用的优 质泥浆 。
３ 防斜 纠斜 钻进 施工
下 钻前上好 钻头 ， 双钳 紧扣 ， 编织袋 将钻用 范 围越来 越广 阔 ， 于 对 冲积层 较厚 的煤 矿建 井 施 工 能有 效 地 起 到安 全 快 捷 的 作 用 ， 场 前景较 好 。冻结 井施 工前期 冷冻 孔 的钻 孔质 市
量 十 分重要 ， 时甚 至决定 着冻 结井施 工 的成 败 。偏斜 有 是 影 响冷冻 孔质 量 的关 键 问题 之 一 。 由于冷 冻 孔 施 工 间距小 （． ～ ２ ７ ， １ ２ ． ｍ） 因此 一 旦 发 生 偏 斜 就 容 易 造 成 “ 穿孔 ” 事故 ， 无形 中增 加 了冷冻 孔施 工难 度 。本 文 主要 对 冷 冻孔施 工过 程 中 的防斜纠 斜 问题 进行 了深 入研 究 ， 并 整理 出 了一套科 学 有效地 施工 方案 。
２ ～３次 。然 后开高 速快速 扫 孔 ２次 。这 样做 的 目的主 要是 修正 钻孔 ， 防孔斜 。所 加 钻 杆必 须 双钳 紧 扣 ， 预 防 止在 划 眼 、 扫孔 时脱扣 。
４ 总结
特别是滑车。要不停地观察主动钻杆的垂直， 发现倾斜 要 及时 停钻更 正 。因为开孔 主动钻 杆下 部重力小 ， 加上 水龙带的垂力 ， 往往会使主动钻杆倾斜， 必要时必须在 活动工作 台上 人力控 制它 的摆 动 。钻 进 １ ｍ 后应 提 ～２
盘转速要 高 ， 速高 时钻 具 的 同心 度会 更 好 ， 转 然后 提 起 方 钻快速 下放 ， 反复 几 次划 眼 ， 可起 出方钻 。建 议 方 就 钻 （１ 钻进 时 间控 制 在 ５ ６ ， 宜 快 ， 孔 偏 斜 率 １ｍ） ～ ｈ不 开
应控 制在 ０ ２ 以内 。必要 时换 ２ ５ ９ ． １ ． ｍｍ 钻头 进行 扩
采 用 四角钻塔 。 ２ Ｉ３ 泥浆 泵 ．． 冷 冻孔 施 工 孔 径 １ ０ ９ ｍｍ， 深 在 ５ ０～ ８ ０ 之 孔 ０ ０ｍ 间， 泥浆 泵 的流量 应满 足将 孔 内的岩 屑携 带 出井 口的要
＊ 收 稿 日期 ：０ ０１一９ 修 回 日期 ：０ ０Ｉ －８ ２ １— ｌ１ ２ １一２０
具在 自然情 况下 ， 钻头 和钻具 总是靠在井 斜反方 向 的井 壁上 ， 样钻 头在快 速划 眼 中 ， 将井壁 多余部分 划掉 ， 这 可
扩大井 径 ， 成一个 和 上部 垂 直 的轴 线 ， 利于 钻孔 的 形 有 垂直 ） 。
３ ３ 起 下钻 、 ． 加尺
②水 泥 泥 浆 ： 应 于易 塌 砂 层 、 石 层 、 稳 定 地 适 砾 不
们在 每个钻孔 的施 工 中严 格钻井 参数 ， 保证钻孔 的垂直 度 ， 密钻井 的井斜 测 点 ， 加 保证 钻 孔 垂直 度 或在 设计 的 偏 距 范围之 内 ， 避免 相邻 两井井 下发生 “ 串通” 象 。 现 针 对冻结 钻孔施 工 冲击 层 的特性 ， 我们加强 了泥浆 的正 常维护工 作 。即开 钻前 要 调 配好 适 合 冲击 地层 的 优 质泥 浆 ， 彻底 循 环 ５ 。同时 还 要更 加 注 重 泥浆 的 并 ｈ 日常维 护 ， 保证 泥浆 在 整个 钻井 过 程 中的一 致性 ， 免 避
（） ３ 钻井 过程 中如何 防斜 纠斜 。
２ 冷 冻孔 施工 技术 的研 究和应 用
２ Ｉ 主要 钻探 设备 的选 型 ．
钻 探设 备 的合 理 选 择 直接 影 响钻 进施 工 的正 常 和
快 速进 行 。
２ １ １ 钻 机 ．．
（） １ 冲洗液 是钻 探 的血 液 ， 钻 井 工 作 中尤 为 重 要 是 的 问题 。结合 冲积层 换层 频 繁变化 大 ， 浆应 随时结 合 泥
［ ３ 冷开奎． Ｌ 向钻进技术及其 在煤矿工程 中的应用［－ １ 深孑 定 Ｊ． Ｉ
中 国煤 层 气 ， ０ ４ １ ． ２ ０ （）
［ － 王衍森 ， 维好． ２１ 杨 深部 土人工冻 土力学特 性 的试 验研究方
法 探 讨 Ｉ］ 建 井技 术 ，０ ３ ５ ． －． Ｊ ２０（）
情 况下 ， 以最快 的速度 下放 主动钻杆 ， 不开 动转盘 ， 反复
为保证 开孔 的质量 ， 注意 下 面 的操作 ： 进 中采 要 钻
用轻压 、 慢转 、 泵量 ， 般 开 孔 使用 慢 速 （ 、 全 一 １ ２挡 ） 慢 ， 送绳 、 均匀 。压 力 １ ￣ ２ ｋ ０ ０ Ｎ。方 钻 、 龙头 不 能晃 动 ， 水
３ ２ 正 常钻 进 ． 如若在井 深 ２ ｍ 测斜 时 钻 孔偏 斜 率 在 ０ ６ 以下 ０ ．
彻底 、 大幅度地调换泥浆或改变泥浆的本来性能， 影响 钻 孔 的泥浆 体 系 ， 以很 大 程 度 上保 证 钻 孔 的顺 利 结 可
柬。
参考文献 ：
时 ， 尽 量 多 加 钻 铤 （ 议 １ ６ 应 建 ４ ～ １ ９ ５ ｍｍ 钻 铤 ６ 根 ） 在 游动滑 车不晃 动 的情 况下尽 量开 高挡 即 ４挡 ， ， 提 高孔 内钻具 的 同心度 。在进 尺 的情况下 压力应尽 量小 ， 如压力 小进尺 缓慢 时可 适 当加 压 。一 般 情况 下 压力 控 制在 ４ ￣ ８ ｋ 钻孔偏 斜 允许 的情 况下 可 加压 Ｎ ｓ － ０ ０ Ｎ， ｏ １ ０ Ｎ。原则是 “ ５ｋ 轻压 吊打 ” 。需 要记 住 的是 ： 每次残 尺
是 ： 度 １ ￣２ ｓ 失水 量小 于 １ ｍＬ， 粘 ８ ５， ０ 比重 １ ０ ～ １ １ ， ． ５ ． ５
１ ． ｋ ・ ＴＳ 一２ ０ ４ ０ Ｎ ｍ， Ｊ ０ ０水 源 钻 机 在 钻 井 工 程 中 属 于 常 用机 具 。
２ １ ２ 钻塔 ．．
胶 体率 大 于 ９ ， 同的 区域 ， 泥 浆 的要 求 也是 不 同 ７ 不 对
２１ ０ １年第 ９期
西部探 矿 工程
１９ ９
冻 结 法 凿 井 冷 冻 孔 施 工 技 术 应 用
徐 培 远
（ 河南省 煤 田地质 局 ， 河南 郑 州 ４ ０ ５ ） ５ ０ ３ 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 ， 绍 了在 应 用 介
孔 。随着孔 径 的 扩 大 ， 次 下 人 １０ 再 ９ ｍｍ 钻 头后 ， 的 它 活动 空 间会 大 ， 自然垂直 会好 ， 有利于钻 孔打直 。
结合理 论 和经 验 ， 孔钻进 方钻在 整个钻孔 中相 当 开
重要 ， 上部开 孔 打直 ， 步才能 多加钻铤 ， 下 以增加 钻具 的 稳定 性 ， 保证 钻孔 的垂直 度和提 高钻井 效率 。所 以施工 冻结 钻 的钻 机要对 开孔第 一根 的钻进施 工十分 重视 。
的 ， 以要 结合 实 际情 况 。 所 现场应 备 的泥 浆材料 有 ： 土 、 ＭＣ、 碱 （ 钠 Ｃ 纯 面碱 ） 、 水 解 聚 丙 烯 酰 胺 （ ＡＭ ）少 量 、 解 聚 丙 烯 腈 ＨＰ 水 （ ＡＮ） 腐植 酸钾 。 ＨＰ 、
（ ） 冻孔 常用 的几 种泥 浆 ： ２冷
２ １ ６ 纠偏设 备 ．． 选 用 ５ Ｉ ０ 、Ｌ Ｉ ５ ７螺杆 定 向钻 进纠 偏 ， １ ２ Ｘ７ ５ Ｚ ６ Ｘ Ｚ 同 时配 备 Ｊ Ｔ一５ 型陀螺 测斜 仪及定 向控 制 面板 。 Ｄ Ａ
２ ２ 冲 洗液 ．
（） 配冻结 凿井 冷冻 孑施 工 的钻机及 配套 设 备 。 １选 Ｌ （） ２研究 冻结 凿井 冷冻 孔施 工 的泥浆工 艺 。
以防在下 钻过程 中 ， 浆 中悬 浮 的砂 子和 固体从钻 头眼 泥
进人 钻具 ， 确保 钻头到 井底后 开泵顺 畅 。下钻 中一定要
钻 探工程 施工领 域不 断拓宽 ， 许多工 程对钻孔 轨迹 要求越 来越高 ， 尤其 是建 井 工 程 的冻 结凿 井 ， 了满 足 为 井 筒冻 结深度逐 渐加 深的需要 ， 常规 的钻探 技术发 生 了
起 再进行 扫孔 。另外 ， 送绳速 度要 均匀 ， 绝忽快 忽慢 。 杜 方 钻打完后 要进 行几 次精心 细致 的扫孔 、 眼 。扫 孔转 划
针对 冲积地层 的钻 机高钻 速 ， 要加 强对设备 的保养
和维 护 。定期 对设 备进 行 检 查 、 护维 修 ， 维 备好 充 足 的 配件 ， 以免延 误工期 。 对 冲击层 中钻 进 ， 井 井下 相 互 “ 两 串通 ” 的情况 ， 我
３ １ 开 孔钻进 ．
测斜 ， 几分钟后 可进 行测斜 ， 根据 测斜数 据采取措 施 ； 如 不需要 测斜 可缓慢 开动转 盘 ， 千斤顶将 钻塔移 到起钻 用 前 的位 置 ， 扫孔 ２ｍｉ 即可进行 正常钻 进 。 ０ ｎ后 主 动钻杆 残尺钻 完后 提起钻具 ， 对本 次钻进井 段进 行 划眼 。划 眼的方法是 ： 主动钻杆 提起后 在保证安 全的
作者简介 ： 徐培￣ （ ９ ４） 男 （ １ ６一 ， 汉族） 河南虞 城人 ， ， 工程 师， 现从事煤层气钻井工程技术及管理工作 。
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西部探 矿工程
２ １ 年第 ９期 ０１
①煤 碱剂 泥浆 ： 应于松 散粘 土 、 适 流砂 和风化岩 层 、