深厚冲积层冻结法凿井技术研究现状与展望
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中图分类号 ： ９ ３ ＴＵ ４ 文献标识码 ： Ａ 约 ５ ０个 ， ４ 累计冻结长 度约 １０ｋ ４。进入 ２ 世 纪后 ， ２ ｍＬ Ｊ １ 新建矿井
０ 引言
０ 最 ０ 使 我国华 东 、 华北 经济发 达地 区浅层 地质 条件 好 的煤 田 ， 大 的冲积层厚 度 已突破 ４ ０ｍ， 大 冻结 深 度达 ７ ２ｍ， 我 国在 绝 ４ ０ｍ￣８ ０ｍ 冻结法凿井关键技 术方面 取得较 大进展 。但 近年 ０ ０ 部分 已得 到充分 开发 ， 中不少 煤 田已经枯 竭 ， 其 需要 开 发深厚 表
的模板支撑体系 ） 扣件 式钢 管支撑 体 系 ， 工单 位应组 织有 关 方 术人员 与安全监督人员 ， 施 还是施 工单位 与监理单位 都要 以人 的生
面专家对专项施 工方 案进行论证 审查。７ 要加 强施工过 程监管 ， 命和工程大局为 重 ， 真 实施相 关 管理 与技术 要求 ， 守作业 规 ） 认 遵
展望今后冻结 法凿 井技 术 的研 究 工作 ， 我 国的深厚 冲积 使 都要穿过 ４ ０ｍ￣８ ０ｍ 的深厚表 土层 ， ０ ０ 在这 种复 杂的 地质条 件 分 析 ， 下， 用常规的建井技术 已经 不可 能 ， 必须 考虑采 用特 殊 的凿井 技 层 冻结法凿井技术登上新 的台阶。 术 。冻结法凿井是 目前我 国立井特殊施工 的首选技术 ＿ 。 １ Ｊ
第３ ６卷 第 ２ ２期
２０ １ ０年 ８ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨ Ｉ Ｂ Ｈ Ｅ
Ｖｌ． ６ Ｎｏ． ２ ０ ３ １ ２
Ａ ｇ ２ １ ｕ ． ００
・１ ７ ・ ５
文 章 编 号 ：０ ９６ ２ ｛０ ０ ２ —１ ７０ １０ —８ ５ ２ １ ｝２０ ５ —２
１ 国 内外 冻 结法 凿井 技术 的新 进展
一
国外采 用冻结 法 凿井 较 多 的 国家有 德 国、 国、 兰 、 拿 英 波 加 大、 比利 时 和前 苏联 等 ， 表 ｌＳ。其 中井筒 冻结 深度最 大达 到 见 ［ Ｊ 定数 量的冻结孔 ， 内安装冻结 器 ， 温盐水在冻结器 中流动 ， 孔 低
土所覆盖下的煤 田。山东 、 安徽 、 河南 、 河北 等省 以及 东北 地 区 ， 来 深厚 冲积层冻结凿井 工程 中仍 频 发冻结 管 断裂和 井壁破 裂事 已经探 明深厚表土覆盖下 的煤 田储量 ９３亿 ｔ ８ 。但这 些矿井 大多 故 。因此有 必要对近年 来深 厚 冲积层 冻结 法凿 井技术 进行 总结
形 成 书 面 验 收 意 见 ， 经 验 收 合 格 的不 得 进 入 钢 筋 安 装 工 序 。 未 建 筑 ，０ ７ ３ （ ） １４１ ５ ２ ０ ，３ ２ ：３ —３ ．
各建设 、 施工 、 监理单位应严格 加强现场模板 质量控制管 理 ， 定期 程 ， 确保施工安全 。 或不定期开展现场检查 、 巡查 。施 工、 监理 单位应按程 序要求 ， 对 参考文献 ： 照有关标准 、 范和专项 施工 方案 对模 板工 程进行 检查 和验 收 ， ［ ］ 丁春静 ， 伟 ． 规 １ 张 错层 结构 现 浇剪力墙 大模 板施 工 ［］ 山 西 Ｊ．
深厚 冲 积层 冻 结 法 凿 井 技 术研 究 现 状 与展 望 周 长Fra bibliotek山 张摘
鹏
要： 总结 了近 年来深厚冲 积层冻结法凿 井技术 的发展成 果 ， 重点分析 了冻 结设计和 井壁 设计理论 与方法 ， 以及 井筒
掘砌技术现状 ， 并对深厚冲积层冻 结凿井技术今 后 的研 究工作进行 了展 望 ， 以推 动冻结法凿井技术 的发展 。 关键词 ： 深厚冲积层 ， 冻结法凿井 ， 现状 ， 建议
冻结法凿井是在井筒 开挖之前 ， 首先在欲 开挖井筒 的周 围打
吸收其周 围地层 的热量 ， 松散 、 在 含水 不稳 定地 层 中形成 冻结 圆 ９０ｍ， ３ 冻结井筒穿 过的冲积层最 大厚度 未超 过 ４０ｍ ０ 。近 ２ 年 ０
柱， 冻结圆柱逐渐扩大 并连 接成封 闭 的、 足设计 厚度 和 强度 的 来一些经济 发达的国家 由于能源结构 的变化 ， 满 已很少 有大 型冻 结 圆筒一冻结壁 ， 以抵 抗 土、 压力 ， 水 隔绝地下 水 和井筒 的联系 ， 并 井筒开工 了， 冻结技术发展基本 上处于停滞状态 。 在冻结壁 的保护下进 行井 筒掘砌 ， 以便 安全 穿过含 水地 层 ， 是一 我 国于 １ ５ ９ ５年首次在开滦矿务 局林西 风井施工 中使 用人 工 种特殊 的凿井方法 ＿ 。人 工地层 冻结 法原 则上可 适用 于任 何含 冻结技 术 ， ２ Ｊ 并获 得成功 。随后 ， 冻结 法在煤 矿井筒 施工 中广泛应 水地层 ， 无论是砾石层 、 砂层还 是黏性土层 ， 当具有一定 含水量时 用 。此后 ， 双鸭山 、 在 铁法 、 开滦 、 兖州 、 邯郸 、 庄 、 州 、 枣 滕 大屯 、 徐 均可通过人工制冷 的方法 临 时改变 岩土性 质 以固结 地层 。完善 沛 、 Ｅ 淮南 、 顶山 、 夏等主要煤炭基 地建设 中 ， 淮ｊ 、 平 永 冻结 法得 到 和发展 人工地层冻结理 论和技 术体 系将 不仅 具有 重要 的社会 效 了广泛 的应用 ， 因此 在井 巷特 殊施 工方 法 中 ， 结法所 占比例最 冻 益， 而且具有 良好 的经济前景 Ｊ 。 大 ， 为我 国井筒 特殊施 工 的最主要 方法 。至今 ， 国采 用冻结 成 我 据初 步统计 ， 目前为 止 ， 国采 用冻 结法 施工 的立井 井 筒 法施 工的立井井筒约 ５ ０个 ， 到 我 ４ 累计冻结长度超过 １０ｋ ２ ｍ。 １ 或施工总荷载大于 １ Ｎ／ ， 集 中线荷载 大于 １ Ｎ／ ８ｍ， ０ｋ ｍ２或 ５ｋ ｍ 理 人 员 实施 质 量 与 安 全 控 制 的 重 点 。 因此 ， 论 是 企 业 内 部 的 技 不
０ 引言
０ 最 ０ 使 我国华 东 、 华北 经济发 达地 区浅层 地质 条件 好 的煤 田 ， 大 的冲积层厚 度 已突破 ４ ０ｍ， 大 冻结 深 度达 ７ ２ｍ， 我 国在 绝 ４ ０ｍ￣８ ０ｍ 冻结法凿井关键技 术方面 取得较 大进展 。但 近年 ０ ０ 部分 已得 到充分 开发 ， 中不少 煤 田已经枯 竭 ， 其 需要 开 发深厚 表
的模板支撑体系 ） 扣件 式钢 管支撑 体 系 ， 工单 位应组 织有 关 方 术人员 与安全监督人员 ， 施 还是施 工单位 与监理单位 都要 以人 的生
面专家对专项施 工方 案进行论证 审查。７ 要加 强施工过 程监管 ， 命和工程大局为 重 ， 真 实施相 关 管理 与技术 要求 ， 守作业 规 ） 认 遵
展望今后冻结 法凿 井技 术 的研 究 工作 ， 我 国的深厚 冲积 使 都要穿过 ４ ０ｍ￣８ ０ｍ 的深厚表 土层 ， ０ ０ 在这 种复 杂的 地质条 件 分 析 ， 下， 用常规的建井技术 已经 不可 能 ， 必须 考虑采 用特 殊 的凿井 技 层 冻结法凿井技术登上新 的台阶。 术 。冻结法凿井是 目前我 国立井特殊施工 的首选技术 ＿ 。 １ Ｊ
第３ ６卷 第 ２ ２期
２０ １ ０年 ８ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨ Ｉ Ｂ Ｈ Ｅ
Ｖｌ． ６ Ｎｏ． ２ ０ ３ １ ２
Ａ ｇ ２ １ ｕ ． ００
・１ ７ ・ ５
文 章 编 号 ：０ ９６ ２ ｛０ ０ ２ —１ ７０ １０ —８ ５ ２ １ ｝２０ ５ —２
１ 国 内外 冻 结法 凿井 技术 的新 进展
一
国外采 用冻结 法 凿井 较 多 的 国家有 德 国、 国、 兰 、 拿 英 波 加 大、 比利 时 和前 苏联 等 ， 表 ｌＳ。其 中井筒 冻结 深度最 大达 到 见 ［ Ｊ 定数 量的冻结孔 ， 内安装冻结 器 ， 温盐水在冻结器 中流动 ， 孔 低
土所覆盖下的煤 田。山东 、 安徽 、 河南 、 河北 等省 以及 东北 地 区 ， 来 深厚 冲积层冻结凿井 工程 中仍 频 发冻结 管 断裂和 井壁破 裂事 已经探 明深厚表土覆盖下 的煤 田储量 ９３亿 ｔ ８ 。但这 些矿井 大多 故 。因此有 必要对近年 来深 厚 冲积层 冻结 法凿 井技术 进行 总结
形 成 书 面 验 收 意 见 ， 经 验 收 合 格 的不 得 进 入 钢 筋 安 装 工 序 。 未 建 筑 ，０ ７ ３ （ ） １４１ ５ ２ ０ ，３ ２ ：３ —３ ．
各建设 、 施工 、 监理单位应严格 加强现场模板 质量控制管 理 ， 定期 程 ， 确保施工安全 。 或不定期开展现场检查 、 巡查 。施 工、 监理 单位应按程 序要求 ， 对 参考文献 ： 照有关标准 、 范和专项 施工 方案 对模 板工 程进行 检查 和验 收 ， ［ ］ 丁春静 ， 伟 ． 规 １ 张 错层 结构 现 浇剪力墙 大模 板施 工 ［］ 山 西 Ｊ．
深厚 冲 积层 冻 结 法 凿 井 技 术研 究 现 状 与展 望 周 长Fra bibliotek山 张摘
鹏
要： 总结 了近 年来深厚冲 积层冻结法凿 井技术 的发展成 果 ， 重点分析 了冻 结设计和 井壁 设计理论 与方法 ， 以及 井筒
掘砌技术现状 ， 并对深厚冲积层冻 结凿井技术今 后 的研 究工作进行 了展 望 ， 以推 动冻结法凿井技术 的发展 。 关键词 ： 深厚冲积层 ， 冻结法凿井 ， 现状 ， 建议
冻结法凿井是在井筒 开挖之前 ， 首先在欲 开挖井筒 的周 围打
吸收其周 围地层 的热量 ， 松散 、 在 含水 不稳 定地 层 中形成 冻结 圆 ９０ｍ， ３ 冻结井筒穿 过的冲积层最 大厚度 未超 过 ４０ｍ ０ 。近 ２ 年 ０
柱， 冻结圆柱逐渐扩大 并连 接成封 闭 的、 足设计 厚度 和 强度 的 来一些经济 发达的国家 由于能源结构 的变化 ， 满 已很少 有大 型冻 结 圆筒一冻结壁 ， 以抵 抗 土、 压力 ， 水 隔绝地下 水 和井筒 的联系 ， 并 井筒开工 了， 冻结技术发展基本 上处于停滞状态 。 在冻结壁 的保护下进 行井 筒掘砌 ， 以便 安全 穿过含 水地 层 ， 是一 我 国于 １ ５ ９ ５年首次在开滦矿务 局林西 风井施工 中使 用人 工 种特殊 的凿井方法 ＿ 。人 工地层 冻结 法原 则上可 适用 于任 何含 冻结技 术 ， ２ Ｊ 并获 得成功 。随后 ， 冻结 法在煤 矿井筒 施工 中广泛应 水地层 ， 无论是砾石层 、 砂层还 是黏性土层 ， 当具有一定 含水量时 用 。此后 ， 双鸭山 、 在 铁法 、 开滦 、 兖州 、 邯郸 、 庄 、 州 、 枣 滕 大屯 、 徐 均可通过人工制冷 的方法 临 时改变 岩土性 质 以固结 地层 。完善 沛 、 Ｅ 淮南 、 顶山 、 夏等主要煤炭基 地建设 中 ， 淮ｊ 、 平 永 冻结 法得 到 和发展 人工地层冻结理 论和技 术体 系将 不仅 具有 重要 的社会 效 了广泛 的应用 ， 因此 在井 巷特 殊施 工方 法 中 ， 结法所 占比例最 冻 益， 而且具有 良好 的经济前景 Ｊ 。 大 ， 为我 国井筒 特殊施 工 的最主要 方法 。至今 ， 国采 用冻结 成 我 据初 步统计 ， 目前为 止 ， 国采 用冻 结法 施工 的立井 井 筒 法施 工的立井井筒约 ５ ０个 ， 到 我 ４ 累计冻结长度超过 １０ｋ ２ ｍ。 １ 或施工总荷载大于 １ Ｎ／ ， 集 中线荷载 大于 １ Ｎ／ ８ｍ， ０ｋ ｍ２或 ５ｋ ｍ 理 人 员 实施 质 量 与 安 全 控 制 的 重 点 。 因此 ， 论 是 企 业 内 部 的 技 不