井筒冻结方案设计研究.pdf

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1、 柬工案 技术 1 2 6 井筒冻结方案设计研究 赵建才 ( 浙江大愚建设集团有限公司 ， 浙江 舟山3 1 6 0 0 0) 摘要：依据冻结施工的原理，本文为保障工程施工的可持续性，井筒在冻结造孔施工的同时，冻结施工员将进入施工现场开展各项冻结施工 工作。井筒冻结方案设计和冻结站的施工质量，直接影响到整个冻结工程的安全与成败，因此，对冻结站安装施工方案进行设计，即对冻结制 冷参数设计、制冷系统施工设计和其它系统设计为重点研究内 容。 关键 词 ：井筒；施 工质 量；冻结方案 ；制冷系统 1 井筒冻结施工工艺 依据矿井井筒检查钻孔勘查地质报告、7 井检孔柱状图和招 标文件，主斜井冻结深度为：主

2、斜井冻结垂深 1 3 4 m( 以井口标高 + 1 2 7 7 m为 1 m ) 。 针对煤矿主斜井井筒穿过地层特点， 冻结方案以“ 安 全第一、优质高效、少挖冻土 ，保障井筒施工安全为原则。造孔、 冻结、掘砌相衔接，连续、快速、优质完成冻结段施工为 目的。方 案设计如下： 目前主斜井明槽段 ( 斜长 3 3 m)底板基础已施 工完毕，该段 井筒尚未成井。依据业主意见，结合现场实际情况，确定从斜长 4 9 8 4 m ( 水 平长度 4 7 4 3 m)起开始 冻结。斜长 3 3 m至斜 长 4 9 8 4 m 段 使用降水法施工，施工时不得影响整个冻结段冻结。使用在地面打 直孔方案，钻孔深度

3、由浅入深 ，最浅孔为 2 2 4 m，最深孔为 1 3 4 m( 所 有钻孔深度均以井口标高 + 1 2 7 7 m为 l m起计算)。使用局部冻结 方式，斜井顶板冻结壁厚度 以上为非冻结段 ，可节省冻结制冷量； 中排孔及壁龛内部冻结孔穿入井筒断面段，采取管内充填高密度氨 脂隔热保温措施，创造 良好的掘砌施工条件。 为减少排孔间距， 中圈孔使用插花设置， 导致冻结壁交圈较早， 同时均衡性冻结壁发展得以强化。依据招标文件说明方案，9 3 m 月 为井筒综合掘砌指标。结合井筒施工的安全性方面，2 m安全岩帽预 留在沿井筒轴向前方，冻结段确定掘砌斜长为 3 2 6 7 m，冻结段全部 分为 4 段。

4、距井筒 3 2 1 m幅度内停止抽水 ，降低地下水的流动速率 ， 在主斜井冻结期间，为保障井筒冻结施工的安全性。为保障造孔、 冻结 、掘 砌连续 施工 ，使用 分段 冻结 、分 段打 钻手 段。 即为 ：第 一 段冻结期为 3 9 天，第二段在第一段之后开始冻结，第三段在第一段 掘砌期 3 5 天后冻结开始。第一段掘砌完成之后，第二段可进行掘砌 施工， 因为第二段冻结已达到3 4 天。 以此推理 ， 全部冻结段施工完成。 为保障每段掘砌施工安全性 ，各段均在终端设置封头孔，但第一段 两端设置封头孔除外。在冻结管连接方式方面的程序如下 ：使用三 个冻结管串联方式在一段至三段之间，使用二个冻结管串

5、联方式在 四段与五段。 每段均设置 2 个水文孔，为汇报冻结壁交圈情况方便。 养也是采用学生和学徒相互交替的 双身份 培养机制 。学生教 学模式主要采用学校和企业交替式培训和学习，其中一半的时间用 于企业培训学习，另外一半的时间在学校学习理论知识；实训内容 和培训合 同由学校和企业共同制定；培训结束后经考试合格可获得 国家承认的职业资格 ，保证本专业学业证书与职业资格证书并重的 “ 双证书 制度的有效实施。 3 存在的问题及建议 在教学模式的具体实践中也发现了诸多问题，主要有以下几方 面 。 ( 1 )国家缺乏对企业参与校企合作的激励机制，企业积极性 不高。由于学生水平较低 ，企业在参与学徒制

6、教学过程中往往没有 太大的收益，还要付给学生工资，容易出现学校一头热的现象。 ( 2 )专业教师仍缺乏企业一线工作经验，教师水平与产业行业 生产、服务技术水平相比较还有较大差距，通过校企合作、共同培 养 实施起来难度 较大 。 ( 3 )学生在企业管理有难度。学生到企业学徒工作后工作地点 比较分散 ，并且学生的职业认同感普遍不高 ，指导教师实现随时管 理难度较大，此外，企业工作环境复杂、不确定因素较多，学生在 学徒过程中的操作安全及保障都有难度 。 因此，现代学徒制的应用急需国家政策的推动与规范。需要充 分发挥政府的统筹协调作用，尽快搭建起连接政府、学校和企业的桥 梁，根据地方经济社会发展需求

7、系统规划现代学徒制试点工作 ， 全面 促进校企合作的现代学徒制职教体系。同时，需要国家对学生企业实 习方面的法律法规进行完善，保障学生在企业学徒期间的安全。 参考 文献 ： 1 】 王振洪，成军 现代学徒制：高技能人才培养模式 J 】 中国高 教研 究 ， 2 0 1 2 ( O 8 ) 2 】 侯益波 机械制造技术国家示范专业建设 中探 索创新 “ 现代学 徒制” 教育教学论坛 ， 2 0 1 3 ( 4 1 ) 3 】 于洪梅 高职高专“ 现代学徒制” 人才培养模式的探索与研究 J 】 时代教育 ， 2 0 1 4 ( 1 8 ) 【 4 】 谢俊 华 高职院校现代 学徒制人 才培养模式探

8、讨 【 J 】 职教论 坛 2 O 1 3 ( 1 6 ) 作者简介：张颖 ( 1 9 8 3 一 )，女，山东德州人 ，硕士研究生，讲师 主要从事机电一体化技术专业教学工作。 1 2 7 柬工案 捷术 为搜集与整理原始冻结资料，提供准确冻结施工经验数据表，第一 段多设置 3 个测温孔比其它各段。分段冻结孔盐水流量设定 ：并依 据井筒冻结发展现状和掘砌施工速度与质量，一般而言 ，积极冻结 期为 68 m， h ，维护冻结期为 3 m ， h ，并适时调整盐水流量和开 机台数，以及冻结孔正在作业运行的数量。在冻结壁保证掘砌安全 的前提条件下，为井筒施工营造良好安全与质量环境。 2冻结制冷参数设计

9、 依据招投标文件及马泰壕矿井主斜井井筒的地质特征，确定 冻结技术参数如下 ：盐水温度，积极冻结期盐水温度 ：一 2 6 ；维 护、消极冻结期盐水温度：一 2 2 一 2 3 。冻结壁厚度设计 ，依 据斜井井筒倾向穿入不同地层特点及地压值不同，按井筒垂深将 地层冻结段壁厚度分为五段计算：一段：1 8 3 33 9 3 1 m，二段： 3 9 3 1 8 1 9 2 m， 11 I 段 ：8 1 9 2 1 1 3 8 1 m， IV段 ：1 1 3 8 1 1 2 3 6 8 m， 五段 ：1 2 3 6 8 1 3 9 8 m。 2 1 地压计算 垂直于井筒顶板最大压力为顶板压力：计算第一段按

10、 浅埋峒 室松动压力的岩柱理论公式 ；计算第二段至第五段按 “ 山岩压力 系数法 公式，而浅埋峒室松动压力的常用岩柱理论公式为： P=枷C O S 式中：P 一顶板压力， Mp a ；l r 受力不均匀系数； 一井筒倾角， 1 6 ； r 一岩石的容重 ， t m ；H 一控制层顶板深度，m。山岩压力系数 法 公式 ： Pd =S z r 2 c e 顶板压力 一段 ： 1 1 1 8 Mp a ； 二 段一 五段 ： 1 7 2 2 Mp a 两 帮侧压力按秦 氏公式增加修 正系数进行计算 。 2 2 冻结管材选 择 使 用 O1 4 9 4 mm 低 碳 钢 无 缝 钢 为 管 冻 结 孔

11、 管 材 ； 使 用 Ol 1 8 4 mm 低 碳 钢 无 缝 钢 管 为 水 文 孔 、 测 温 孔 和 保 温 管 管 材 。 O1 4 9 4 m m共计 8 6 4 8 7 1 3 m， 重量为 1 6 3 3 3 吨。 O 1 1 8 4 m m( 水文孔、 测温孔)共计 3 1 1 6 8 2 m，O1 1 8 4 m m ( 保温管)共计 3 3 6 4 9 9 m，合 计总重量为 8 2 3 3 吨。实际净用量为钢管用量，没有核算损耗用量。 外接箍对焊均使用在测温管、冻结管和水文管。GB 8 1 6 3 1 9 9 9 的标 准务必使用在冻结管材和管箍质量中。 预计第一段开机

12、至开挖 3 4 天，开挖至冷冻站停机 1 7 2 天。冻结 期估算，主要依据招标文件提供的冻结段综合掘砌指标 8 1 m 月，且 一 次成巷基础上。具体工期应依据施工情况进行调整。 3 制冷系统施工设计 3 1 制冷 设计参数使 用 设计盐水比重为 1 2 6 ，盐水温度在维护冻结期为 一 2 2一 2 3 ， 而盐水温度在积极冻结期 一 2 6 ，制冷系统使用双级压缩制冷工艺在 冻结站。+ 2 4 为冷却水进水温度 ，一 3 1 为制冷剂蒸发温度，+ 3 4 为制冷剂冷凝温度 ，经中冷器冷却后，高压液氨温度与中冷器内液 氨温度相差为 4 C。冻结工程设置一个冷冻站，位于第一段范围内， 冻结站

13、使用双级压缩制冷方式。冷冻站低压侧使用J Z 3 K A 3 1 4 型水 冷螺杆冷冻机 6 台、8 A S 一 1 7 活塞机 1台；高压侧使用J Z 3 K A 2 4 型水 冷螺杆冷冻机 3台、8 A S 1 2 4 活塞机 2台。冷冻站装机标准制冷量 为 1 6 8 6万 k c a l h 。 3 2 氨管路直径选择及液氨、冷冻机油用量计算 使 用 无 缝 钢 管 03 2 4 1 1 mm为 低 压 排 气 总 管； 使 用 0 3 7 7 1 1 ra m无缝钢管为汽化器出气 总管与低压吸气总管 ，使用 0 2 7 3 8 ra m无缝钢管为高压吸气总管 ，使用 O2 1 9 8

14、 m无缝钢管为 高压排气总管； 冷凝器进气、 出液总管均使用 O1 4 9 6 mm无缝钢管； 高压排气总管与冷凝器进气总管之间使用 O1 3 3 4 m m无缝钢管连 接；中冷器中央总管使用 03 2 4 1 1 ra m ( O2 1 9 8 m m)无缝钢管； 低压吸气与高压吸气总管之间使用 3 根 2 1 9 8 m无缝钢管相连接； 低压调节站液氨总管使用 O1 1 8 4 m m无缝钢管；中冷器调节站总 管使用 O1 1 8 4 mm无缝钢管。低压机吸气支管、高压机吸气支管 均安装补偿器，备用机组不安装补偿器。各型号压缩机吸、排气支 管直径按随机阀门口径配取。 依据冷冻站设计装机及辅

15、助设备、管路使用，首次充氨 3 4吨； 单级压缩调整为双级压缩时，补充氨量 1 4吨； 运转期间，补充氨量 1 7吨。共计需用量 6 7吨，氨浓度 9 9 8 。冷冻机油使用 N 一 3 6 ， 首次加油量 1 1 吨，运转过程中补充量 1 8 吨，总需用量 2 9吨。 3 3 其 它系统 设计 为节 约新 鲜水 用量 ，冻结 站使用 高效 蒸发 式冷 凝器 ，1 2 4 1 m h 为冻结站总循环水量，6 1 m h 为新鲜冷却水用量。冷冻站附近建一 座贮水量均不小 3 1 l m 的贮水池 ，使用 1 3 s h 一 2 8 型清水泵 2 台，1 台 运转，1 台备用。该泵扬程 1 6 2 m时，单泵流量为 1 2 6 1 m3 h ，电机 功率 7 4 k w 。为达到一定冷却效果，该站配备 DB N L 3 3 1 1 型玻璃钢 冷却塔 4台。 本工程施工期间 K Y B S I 1 型移动开闭所在冻结站附近安装，内 置 H X G ( F )高压开关柜 1 1台，K Y B S 一 1 1 - q型移动开 闭所两 台即 为高压电机启动设备；Z X B 一 2 “ 6 3 1 1 1 6 1 3 型移动变电站一台 ( 每 台变压器容量为 6 3 1 K V A )；自建设单位 6 K V变电所敷设两路 Y J V 一 3 1 8 4 6 KV