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1、2 6 0 全国矿山建设学术会议论文选集 新源煤矿主、副井井筒快速高效冻结 刘文民王毅 ( 中煤五公司第三工程处江苏僚州2 2 l 0 0 6 ) 摘要本文详细介绍了中煤五司三处在采用冻结法施工枣庄矿业集团新源主、副井井筒过程中， 依靠对冻结壁的形成和发展的准确预测、预报，采用多种彤式的冻结施工方案，根据井筒施工需要，通过对 制冷量的机动灵活分配实现了井筒快速、高效冻结而且节约了大量的资金，取得了可观的经济效益。 关键调冻结施工冻结壁冻结方案制冷量井筒施工经济效益快速高效 l 概述 冻结法应用于立井施工在我国已有多年历史，虽然冻结施工技术已经相当成熟，但由于 设计不当，管理欠佳等各种各样的原因
2、导致在井筒冻结过程中经常会有冻结壁开天窗，井壁 被挤垮，井筒底部涌水，甚至井筒涌砂，淹井等事故的发生。而有些施工单位在井筒冻结施工 中为了避免这些事故，就采取缩小冻结孔间距，增加冻结前开机时间等保守方案进行冻结施 工，因而导致冻土进入荒径太多，造成井筒掘进困难，增加了冻结时间。在新源煤矿主、副井 井筒冻结施工中，设计采用了长短腿差异，深、浅孔异径，另外增设内辅孔的综合冻结施工方 案。施工过程中，根据测温孔温度和井帮温度，通过控制冻结孔内的盐水流量和盐水温度，合 理调整制冷量的分配，为井筒施工创造了最佳的施工条件，既加快了井简建设时间，又减少 了冻结费用。实现了井筒快速高效冻结。 2 工程概况
3、2 1 井筒特征 枣庄矿业( 集团) 有限责任公司新源矿井位于山东省滕州市西部昭阳湖区，采用一对立 井开拓方式，主、副井位于一个工广内，表土、基岩风化带及基岩含水层均采用冻结法施工， 井筒主要技术参数见表1 。 衰l井简主要技术参数 净径荒径表土深度风化带冻孔深度井筒探度 冻结孔布置 双层井壁 井别 ，mm 深度m 圈径m孔数个 深度m 主井f 5打11 2 0 31 3 2 8 03 0 6 1 5 04 0 41 112 8Z 9 8 副井曲5始81 3 7 5 02 9 6 1 4 54 釉却2 82 9 0 2 2 冻结设计参数 主、副井井筒冻结主要技术参数见表2 。 3 施工实况 3
4、 1 井筒试挖前的冻结情况 主井井筒4 月8 日开机运转后，副井还未开机，有条件集中全力向主井井筒供冷，快速 新源煤矿主、副井井筒快速高效冻结2 6 1 表2 主、副井井筒冻结主要技术参数表 序号参数名称单也主并副井备注 1 井筒净直径j 5 O6 5 2 井壁最大厚度 O 8O 9 5 3 井筒最大荒径卵1把8 4第四系表土层深度12 031 2 0 4 8 5 塘结壁平均温度一7 7 6 积极冻结期盐水温度一3 0 3 0 7 冻结探度( 深浅)3 0 6 ，1 5 02 9 6 1 4 5 8 需要冻结壁厚度 9 布置直径 虹1 1n 2 8 主 1 0孔敛十2 83 2 冻 1 1 结
5、 开孔间距1 2 4 5 1 2 5 7 孔 1 2 冻结管规格 1 1 2 7 6# 1 2 7 6 1 3探度 9 09 0 1 4辅布置直径* 8 1曲8 助 1 5冻孔数个79 结 1 6孔开孔间距3 6 3 53 4 2 l 1 7 冻结管规格 1 0 8 X 4 ，5f 1 0 8 4 5 1 8孔数个2 ，lZ ，1 测 1 9温深度2 9 2 9 82 8 3 1 1 1 孔 2 0 规格 d 1 0 8 4 5机0 8 4 5 2 1孔散个 1 水 Z 2文深度1 0 8 1 0 8 孔 2 3 规格 # 1 0 8 4 5# 1 0 8 4 5 2 4冻结莆冷羹万k c a
6、 l h8 1 59 02 2 5 冷冻站需冷量万k 曲I h 2 0 7 5 玲冻站装机标准制玲量万k c a l h 5 6 4 降低盐水温度，同时加大主井所有冻结孔的盐水流量，加速热交换。4 月1 9 日( 开机1 3 天) ， 盐水温度已降至一2 5 以下，5 月9 日水文孔冒出管口，5 月1 6 日( 冻结3 8 天) 井筒开始试 挖，情况良好，这标志着井筒已顺利冻结交圈。 3 2井筒开挖后的冻结检测及冻结站的制冷操作运转 在冻结施工过程中，根据水位孔水位变化，测温孔温度、井筒实测温度随时进行冻土形 成分析。为井筒施工创造有利条件，同时也为合理确定冷冻机运转形式及井筒制冷量的控 制，
7、提高经济效益，提供技术依据。 新源冷冻站5 月1 2 日副井开机冻结后，虽然所有冷冻机均已运转，但此时主井盐水温 度只能维持在一2 7 左右。5 月2 4 日，根据井帮温度实测资料( 详见表3 ) ，冻土距离井帮还 2 6 2 全国矿山建设学术会议论文选集 有2 0 0 左右，2 5 日关闭了辅助冻结孔。一是减缓冻土扩入井帮速度，为井筒快速施工创造条 件，二是集中冷量冻结深部地层，此时主井盐水温度叉能达到一2 8 以下。6 月1 9 日，井筒 顺利穿过第四系，进入风化基岩段，而根据测温孔温度分析主井下部基岩还需加强冻结，于 是第二天将主冻结孔的浅孔关闭，确保了在现有冷冻站制冷能力的情况下，主、
8、副井盐水温 度均维持在一3 0 以下，集中冻结1 5 0m 以下基岩段地层。 4 经验和体会 新源主、副井的井筒冻结施工情况非常良好，尤其是主井，即顺利交圈，满足强度要求， 冻土又没有扩入井帮。即给井筒施工创造良好的施工条件和可靠的安全保证，也节约了大量 的制冷费用，取得了良好的经济效益。这主要得益于以下几点： ( 1 ) 选择合理的冻结施工方案，机动灵活的调节地层冷量的分配。 ( 2 ) 盐水温度始始终维持在较低温度，以加快冻土发展速度。 ( 3 ) 从开冻至套壁结柬对冻结壁温度状况进行有效地检测 冻结孔温度和测温孔温度采用单点铜康铜热电偶手段。测温线标定打破过去老方 法，现采取总阻值不变，
9、找出工作端温度与电流之间的变化关系，从而保证测温数据来源的 准确。同时开冻前就对地层原始温度进行了检测。 衰3主井帮通度，内侧冻结壁扩展范围实璃4 表 深度 井帮温度( c ) 日期岩性备注 m EE SSW SWW NNE N 5 1 7牯土2 83 O323 Z3 O3 2 是辅助孔主蔼 5 ，2 41 9 7粗砂一1 0 02 5 0一2 0 0O1 0 0是辅助孔主面 5 2 41 97粗砂 辅助孔主面：一2 0 0 2 5 0 ，辅助孔界面：一7 0 0 1 5 0 52 62 4 9中砂 辅助孔主面：一2 0 0 3 0 0 ，辅助孔界面：一4 0 0 o 6 56 5 4 粗砂辅
10、助孔主面：6 5 0 1 2 0 0 ，辅助孔界面：5 0 0 9 2 0 6 1 29 7粘土 2 01 ，O 一1 O一1 51 O辅助孔下 6 1 91 3 0 Z 中砂岩 1 51 02 52 0 6 2 31 4 0 4 细砂岩 一4 55 534 O 7 2 82 1 2砾岩一1 5153 01 0 8 22 2 7 砾岩 一5 06 06 O空气，40 8 52 3 5砂岩一8 O一7 01 0 07 O 8 72 4 8 中砂岩 一5 08 O 一7 0 882 5 6砂岩一7 06 08 06 0 8 92 5 8 5砂岩一504 O一6 08 O8 O 一6 0空气：1 6
11、0 8 1 02 6 1 5泡岩一7 ，08 ，O 一8 09 0 8 O 81 32 7 1403 0空气；1 4 o 8 1 42 7 45 砂岩 一5 O一3 0g O5O 空气：1 7 o 8 1 82 9 4 7兰灰一8 01 2 O一1 0 0 青黑色 备注t 以上以小数点记数为井帮温度，以整数记数为冻土进入井帮距离，带( 一) 为未进入井帮距离 井筒垂擦以+ 3 8m 为+ O 自然地坪绝对栎高为+ 3 4 3m 。 斩源煤矿主、副井井筒快速高散冻结2 6 3 ( 4 ) 加强检测数据分析，为制冷和井筒施工提供依据。 加强冻结技术分析是冻结工程最关键的工作。在井简施工期间，我们对各阶段进行冻结 壁形成分析和预测，对井帮温度和冻土扩散范围进行实测，而后综合分析，有效地指导矿建 施工和冷冻站的运转。 ( 5 ) 严格控制在抽水影响半径范围内的水源井的使用问题，如冻结交圈期间在干旱季 节，周围有农用水井在抽水，要对其进行详细的记录和测量，弄清抽水层位，一定要有确切证 据证明井简各含水层确实冻结交圈方可对井筒进行试挖。 作者简介刘文民，男，1 9 7 3 年生，1 9 9 7 年毕业干黑龙江矿业学院采矿专业，矿建工程师，现任中煤五 公司三处副总工程师兼冷冻队队长。
