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1、煤炭冻结法开凿立井工程煤炭冻结法开凿立井工程暂行技术规范暂行技术规范中国煤炭建设协会中国煤炭建设协会中国煤炭建设协会文件中煤建协字【2009】135 号关于发布“煤矿冻结法开凿立井 工程暂行技术规范”的通知各有关单位:冻结法凿井在我国立井井筒施工中被广泛采用，为了满足目前冻结法施工的迫切需要，中国煤炭建设协会组织制定了“煤矿冻结法开凿立井工程暂行技术规范” ，经组织专家审定通过，现预发布实施。在实施中出现的问题，请及时反映提出，以便总结完善。中煤煤炭建设协会二 00 九年十二月十八日前言前言本“暂行技术规范”由中国煤炭建设协会组织管理，由中国中煤能源集团公司会同有关单位专业人员进行编写，先后完
2、成了“征求意见稿” 、“送审稿”和“报批稿” ，最后经审查定稿。本“暂行技术规范”共有 10 章 40 节、12 个附录，主要内容有：总则、术语和主要符号、勘察资料、井壁设计、地层冻结、冻结孔和冻结管、制冷站、冻结壁检测与判断、井筒掘进与支护、冻结工程收尾工作。本“暂行技术规范”条文内容是按照住房和城乡建设部发布的“工程建设标准编写规定” （建标【2008】182 号）的要求编写的。为了提高本“暂行技术规范”的质量，请有关单位在执行过程中，注意总结经验、积累资料，如有需要修改、补充之处，请将意见和有关资料，随时反馈给中国煤炭建设协会，以供今后修订时参考。本“暂行技术规范”主编单位、参编单位和主
3、要起草人员和审查人员：主编单位：中国中煤能源集团公司参编单位：煤炭工业合肥设计研究院煤炭科学研究总院建井研究分院（北京中煤矿山工程有限公司）兖州矿业集团新陆冻结安装有限公司中煤特殊凿井（集团）有限责任公司中煤第三建设（集团）有限责任公司主要起草人员：张 文 张胜利 陆 伦 吴 祥 徐向荣 赵治泉徐兵壮 苏立凡 李长忠 陈湘生 戴仪燮 曹静庞荣庆 孙启凯 卢 骏主要审查人员：刘天宇 陈立武 鲍巍超 陈明华 王长生 熊声誉王继献 杨维好 孟凡良 刘文民 蒲耀年 范聚朝梁洪振 李理化 刘长安 蒋国祥 赵春来 姜新春赵志福本规范主要内容简介本规范共有 10 章 40 节 12 个附录及条文说明，其主要
4、内容如下：第一章总则：编制目的和根据，适用范围，共性要求及相关标准；第三章勘察资料：规定了必要的井筒检查孔地质水文地质和人工冻土物理力学性能资料，为设计、施工提供依据；第四章井壁：规定了井壁设计计算原则，各种井壁结构形式适用条件，井壁结构设计计算、外力、内力及承载能力的计算方法；第五章地层冻结：各种冻结方案的适用条件，人工冻土强度值及蠕变特征，冻结壁厚度设计计算、主要参数值，冻结时间，制冷站制冷系统设计原则及制冷量的确定；第六章冻结孔与冻结管：本章规定了保证冻结孔和冻结管质量必要的技术措施；第七章制冷站：制冷站厂房设置原则，设备安装要求，以及正常运转的标志；第八章冻结壁检测与判断：规定了对检查
5、孔检测的要求，判断冻结壁形成的条件；第九章井筒掘进与支护：井筒掘进段高的控制，尤其是深厚的粘土层防止冻结管断裂；钻爆法施工的炮眼布置、眼深、装药量及使用炸药、雷管的规定；井壁混凝土质量的控制，防止内壁温度裂缝漏水；夹层注浆时间及工艺、材料，规定了施工过程中的检测内容；第十章冻结工程收尾工作：规定了充填冻结管（孔）质量要求，建立技术档案的内容要求。报告人简介张张 文文 1988 年聘任教授级高工，1993 年起享受政府津贴，自 1956年参加我国首次采用冻结法凿井后，继续从事推广应用和课题研究工作30 年。参加国内外学术交流活动，出国考察深井冻结，了解掌握国内外冻结法凿井技术的现状和发展趋势。获
6、奖主要有：部、国家级科技奖五项，其中“冻结井复合井壁新技术”1985 年获国家科技进步二等奖。主要论著有：冻结立井井壁结构形式探讨；中国煤矿建井技术副主编，其中特凿篇主编之一；地层冻结技术和应用主编之一；赴英国注浆堵水冻结法凿井技术考察报告等。本规范编制中，负责规范大纲，编写完成“征求意见稿”， “审批稿”及“报批稿”等全面工作。1.总总 则则1.0.1 为了贯彻执行煤炭行业的方针、政策，推广应用煤矿冻结法开凿立井工程在设计、施工中各项行之有效的科研成果和经验，保证立井工程的质量和安全，促使做到技术先进、经济合理、井壁使用可靠，特制定本规范。1.0.2 本规范适用于冲积层厚度小于 400m，冻
7、结深度小于 500m 的煤矿立井井筒冻结法凿井的勘察、井壁、地层冻结、冻结壁形成及其检测、冻结孔施工与冻结管质量、制冷站制冷系统、井筒掘砌及监控的设计及施工。冲积层厚度大于 400m 的冻结立井可参照本规范执行。1.0.3 在软岩冻结凿井、斜井冻结井筒及地铁、隧道、桥梁基础及建筑物基坑等工程中采用地层冻结法施工时，应根据该工程的特征，工程地质及水文地质条件，结合当地的施工经验，可参照应用本规范的相关内容。1.0.4 在井壁、地层冻结设计及井筒掘砌施工时，应综合考虑地质及水文地质条件、冲积层厚度及其土的特性、基岩含水层的特征，确定合理的井壁结构、冻结方案、冻结深度及冻结壁厚度、强度。并应做到地层
8、冻结与井筒掘砌工艺协调配合，确保冻结器安全。1.0.5 煤矿冻结法开凿立井工程，除应符合本规程的规定外，还应符合国家现行的有关强制性标准的规定。说说明（明（1.0.1） ） ： ：1.我国我国冻结冻结法法凿凿井施工井施工规规模之大是世界之最，冲模之大是世界之最，冲积层积层之厚是世界上罕之厚是世界上罕见见的；的；2.冻结冻结法施工在立井中占有主要地位，法施工在立井中占有主要地位，发挥发挥了重要作用；了重要作用；3.与相关与相关规规程（范）的关系。程（范）的关系。说说明（明（1.0.2） ） ： ：1.冲冲积层积层厚厚 400m， ，冻结冻结 500m 的技的技术术装装备备是成熟的，井壁是成熟的，
9、井壁质质量、安全掘砌有保量、安全掘砌有保证证;2.2005 年前施工的井筒，冲年前施工的井筒，冲积层积层厚厚 400m 以内的占以内的占 95%;3.今后修改适用于更深的今后修改适用于更深的冻结冻结井筒。井筒。2. 术语、符号术语、符号2.1 术语术语2.1.1 冻结凿井法 freeze sinking method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凿井的特殊施工方法（煤矿科技术语 井巷工程之 3.2）。又称冻结法凿井。2.1.2 冲积层 alluvium覆盖于基岩露头之上的第三系、第四系地层。2.1.3 冻结壁 ice wall用制冷技术在井筒周围地层中形成的，有一定厚
10、度、强度和深度的封闭冻结圈（煤矿科技术语 井巷工程之 3.8）。2.1.4 冻结壁交圈时间 ice-wall closing time从地层开始冻结至井筒周围所有的冻结器单独形成的冻土圆柱均相交连接成封闭墙所需的时间。2.1.5 冻结壁形成期 formable period of freezing wall从开始冻结至达到冻结壁设计要求的时间（煤矿科技术语 井巷工程之 3.10）。2.1.6 冻结壁维持期 maintainable period of freezing wall冻结壁形成后，为维持其设计要求，继续向冻结器输送冷媒剂的时间(煤矿科技术语 井巷工程之 3.11)。又称维持冻结期。2
11、.1.7 人工冻土 artificial frozen soil用人工制冷的方法使松散不稳定含水地层冻结，使其成为含有冰的土（岩） 。2.1.8 制冷站 freezing plant在井筒附近集中设置制冷设备和设施，为地层冻结提供负温循环盐水的建筑场所，其中主要有氨、盐水、冷却水循环系统及供电系统。2.1.9 水文观测孔 water level observation hole水文观测孔(简称水文孔)布置在井筒中心附近，插入主要含水层，根据管内的水位变化来判断冻结壁是否封闭。2.1.10 温度观测孔 temperature observation hole温度观测孔(简称测温孔)布置在冻结壁厚
12、度范围内，观察冻结壁的纵向及水平温度的分布状况，获得冻结壁形成过程中的温度资料，用来计算冻土扩展速度、井帮温度，为掌握冻结壁发展状况提供资料。2.1.11 冻结孔 freezing hole安设冻结器的钻孔（煤矿科技术语 井巷工程之 3.6） 。2.1.12 冻结器 freezing apparatus安放在冻结孔内，由冻结管、供液管、回液管等组成的，用作循环冷媒剂与地层进行热交换的，带有底锥的金属管（煤矿科技术语 井巷工程之 3.7）。2.1.13 测斜 deviational survey测量冻结孔、温度观测孔、水文观测孔在不同深度上的偏斜率和偏斜方位。测斜应在钻进过程中进行并成孔后最终测
13、斜。用最终测斜成果绘制钻孔偏斜图。2.1.14 井筒掘进段高 shaft sinking section井筒开挖过程中，开挖后没有支护的井帮高度，一般应控制在25m。2.1.15 冻土压力 pressure of freezing wall井壁支护后，冻结壁蠕变变形及融土回冻冻胀等因素作用于井壁上的径向压力的统称，是临时荷载，亦称冻结压力。2.1.16 井壁 shaft lining在井筒开挖围岩的表面构筑一定的厚度、强度和密封性好的整体构筑物。井壁为圆形断面，材料一般采用现浇钢筋混凝土或混凝土，混凝土应具有早强高强的特性。井壁结构形式一般有单层、双层、双层混凝土塑料夹层复合井壁等。2.1.1
14、7 双层井壁 double-layer lining由外层井壁和内层井壁组合而成。外层井壁由上而下随井筒短段掘砌直至冻结段底部，其厚度 和强度应能承受冻土压力的作用；外层井壁施工结束后，内层井壁由下而上连续一次浇筑至井口，其厚度和强度应能承受静水压或负摩擦力的作用。内外层井壁材料，目前我国采用钢筋混凝土和混凝土。2.1.18 双层混凝土塑料夹层复合井壁 double-layer concrete composite shaft lining with a plastic-plate sandwich在双层混凝土井壁的内外层井壁之间铺设一层或两层厚 1.5mm 聚乙烯塑料板而成。设置塑料板后，制
15、止了内层井壁的温度裂缝，井壁防水性能好。2.1.19 砌块沥青钢板混凝土复合井壁 steel-concrete-bitum sliding lining外层井壁由混凝土预制块和可压缩板构成，内层井壁为钢筋混凝土结构，分段构筑。内外层井壁之间设置沥青和钢板。钢板封水性好，井壁不漏水，沥青柔性好，在外力作用时，有缓冲均压作用。允许井壁产生一定的曲率半径。故又称柔性井壁。2.1.20 装配式铸件混凝土复合井壁 shaft tubbing装配式铸件混凝土复合井壁又称丘宾筒。由铸铁或钢带有凸缘和加强肋的弧形板，在井下装配成筒体，并在其后充填混凝土。2.2 主要符号主要符号2.2.1 材料性能材料性能Ec
16、混凝土弹性模量；Es钢筋的弹性模量；cf混凝土轴心抗压强度设计值；jf混凝土容许抗剪强度；df井壁材料强度设计值；tf混凝土抗拉强度设计值；yf钢筋抗拉强度设计值； yf钢筋抗压强度设计值；c混凝土泊松比；人工冻土温度；o人工冻土瞬时单轴抗压强度值；o人工冻土瞬时单轴允许抗压强度值； s人工冻土长时单轴抗压强度值；T有效冻结壁平均温度；人工冻土蠕变应变。2.2.2 作用、作用效应及承载力作用、作用效应及承载力G壁座以上内、外壁重力计算值；1G、2GGi各层井壁重力计算值；bG壁座及壁座以上井壁重力计算值；mG每米壁座的重力计算值；nG壁座以上内层井壁重力计算值； nG壁座中内、外壁分开施工段内层井壁的重力计算值；M井壁截面弯矩计算值
