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深孔松动爆破技术在过地质构造中的应用1. 地质概况四台矿地质构造异常复杂，断层、冲刷、陷落柱成组成群揭露且遍布各盘区，严重影响工作面的正常掘进和回采，为改善采掘衔接紧张局面，减少搬家次数，提高煤炭回采率和巷道利用率，我矿对深孔松动爆破技术进行攻关，在实践中不断总结深孔松动爆破的各项技术参数，为我矿顺利完成各项生产指标发挥了重要的作用。
2. 问题的提出松动爆破是指充分利用爆破能量，使爆破对象成为裂隙发育体，不产生抛掷的一种爆破技术。
我矿过去在过地质构造岩体时多采用浅孔松动爆破技术，但对于掘进和综采，孔深1.5m浅孔松动爆破向前延伸破坏岩体的距离不足1.0m，在推进过程中，无法满足综采或掘进一个班的进尺，为降低机组载荷，防止机组损坏，只能频繁的打眼、爆破来降低机组截割时的负荷。
为改变这种状况，我们采用了深孔松动爆破的技术。
3. 深孔松动爆破技术参数的确定3.1 最小抵抗线的确定炸药在岩体中爆炸，根据爆炸对岩体的破碎效果可分为压碎圈、松动圈、振动圈，在松动圈内，爆破产生的冲击波和爆生气体将岩体碎裂成裂隙体。
3.1.1 径的计算式中：rp松动圈半径；p应力波初始径向应力峰值，p=ρ0d12(rc / rb)6n/8；α应力波衰减值，；d1炸药爆速，m/s；ρ0炸药密度，kg/m3；rc药包半径，mm；rb炮眼半径，mm；st岩体抗拉强度；ν泊松比；n压力增大系数，8～11。
3.1.2 最小抵抗线的确定炸药在一定深度内自由面爆破，当最小抵抗线大于松动圈半径时，形成压缩爆破（内部爆破）；当最小抵抗线不大于松动圈半径时，形成松动爆破；因此，我们在实践中确定最小抵抗线为松动圈半径。
将试验数据d1=3600m/s、ρ0=1000kg/m3、rc=25mm、rb=28.5mm、st=45kgf/cm2、ν=0.36、n=10代入上式得rp=1323mm，因此我们确定炮眼间距为1～3m。
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。
冻结法凿井井壁破裂原因分析及对策贾成刚【摘要】By briefly analyzing the geological conditions of vice mine and Aiming at the rupture causes of No.1 shaft in Chagannaoer,Inner Mongolia,the author proposed improving early strength of concrete and laying polystyrene foam board,which guaranteed shaft construction safely through the expansion of the unstable strata and gave experience for shaft freeze sinking construction of similar geological conditions.%分析内蒙查干淖尔一号井井筒破裂的原因,有针对性地采取了提高混凝土早期强度、铺设聚苯乙烯泡沫板等措施,使井筒施工安全穿过了膨胀性的不稳定地层,为相似地质条件下井筒冻结法的施工提供了经验。
【期刊名称】《江西煤炭科技》【年(卷),期】2012(000)003【总页数】2页(P90-91)【关键词】冻结法凿井;井壁破裂;施工;支护【作者】贾成刚【作者单位】中煤科工集团武汉设计研究院,湖北武汉430064【正文语种】中文【中图分类】TD265.3查干淖尔一号井位于内蒙古自治区锡林郭勒盟阿巴嘎旗南部查干淖尔镇境内，该矿井是查干淖尔矿区开发的第一对矿井，矿井设计生产能力8.0 Mt／a，采用立井开拓，中央并列式通风系统。
矿井投产时共布置3个井筒，分别为主斜井、副立井和回风立井。
主斜井净宽5.0 m，井筒倾角16°，斜长740.0 m；副立井净直径9.0 m，垂深210.0 m；回风立井净直径6.0 m，垂深210.0 m。
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。
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。
东胜地区冻结法凿井冲积层中深孔松动爆破技术研究与应
用
摘要：东胜地区泊江海子矿中央回风井在冻结法凿井过程中采用了冲积层中深孔松动爆破技术，通过选择合理的爆破参数和装药量，既保证了良好的爆破效果，又确保了冻结管的安全，极大地提高了施工效率。
关键词：冻结法凿井；快速施工；中深孔松动爆破
abstract: the east wins jianghaizi ore in the central return air tabor well in freezing method adopted during the cut well in alluvial layers deep hole loose blasting technology, through the choice of reasonable blasting parameters and charge, not only ensure the good blasting effect, and ensure the safety of the freezing pipes, and greatly improve the construction efficiency.
keywords: freezing method well cut; rapid construction; in the deep hole loose blasting
中图分类号： s277 文献标识码：a 文章编号：
简介
泊江海子矿井工业广场内设有主井、副井、中央回风井三个井筒，其中风井先行动工施工，其井口标高+1384.5m，深度583.5m，设计净直径7.6m，最大掘进直径10.1m。
采用冻结法施工，冻结深
度550m。
其冻结段主要岩性为砾岩、中、粗粒砂岩和砂质泥岩。
在井筒施工至累深90m左右时遇到一浅紫色砾岩层，砾径一般在3~30mm，少部分砾径在150mm左右，砂砾约占5%，砾石占90%。
此时冻土已扩至井筒内部，井帮温度为-5℃左右，冻结后的砾岩胶结程度较高，砾石致密而坚硬，使用风镐和高效风铲挖掘效率非常低下，每班进尺仅500mm左右，给施工进度带来了极大的影响。
因此，为了加快施工进度，安全快速地通过该砾岩层，并为副井和主井的后续施工提供参考经验，在实践中开展立井人工冻土松动爆破研究是很有必要的。
爆破参数
冻结法凿井的松动爆破施工的主要难题在于立井井筒周围有一圈按照一定半径和间距布置的冻结管，人们担心一旦爆破的震动过大，就有可能造成冻结管破裂、漏盐水，造成极大的经济损失和安全隐患。
目前，国内有大量冻结基岩段爆破施工的实践经验，而冻结表土段的爆破则多处于试验研究阶段，少数矿井进行了表土段浅孔爆破施工的尝试，而冻结表土段的中深孔爆破则少有成功的工程案例。
研究证明，由爆破震动引起冻结管破裂的几率非常小，而真正引起冻结管破裂的原因在于冻结壁的变形量过大[1]。
因此，爆破参数的确定必须综合考虑冻结管距周边眼的距离、冻结壁强度等因素，严格控制周边眼装药量和总装药量，尽量减小爆破震动对冻结壁的影响。
2.1 确定基本参数
根据爆破漏斗原理，爆破作用指数n=r/w=0.75时为松动爆破。
而研究表明，当炮眼密集系数m=e/w=1.0~2.0时，炮眼周围各个方向上的爆生裂隙都能充分发展，岩石的破碎数量和破碎质量都能达到最佳值[2]。
根据冻结砾岩的实际情况，取m=1.0，这样使得各个炮眼的间距基本一致，每个炮眼周围不存在薄弱点，爆破作用比较均匀，形成以炮眼为中心的放射状爆生裂隙，各个炮眼的裂隙交叉相连，起到松动破碎岩石的作用。
因此，结合井筒掘进断面、岩石力学性质等，拟采用6圈共150个炮眼。
风井井筒掘砌采用高度为3.8m的液压金属整体模板，采用中深孔松动爆破技术一掘一砌施工，因此岩石松动深度范围应不小于3.8m，拟定炮眼深度4.2m。
采用秒延期电磁雷管，防止震动波叠加。
t-220nd型抗冻岩石水胶炸药，其爆速≥4.0×103m/s，猛度≥12mm，规格为φ35×300mm，炮眼直径定为45mm。
2.2 确定装药量
根据风井井检孔资料，该砾岩层厚91m。
根据该砾岩层的力学性质，考虑到松动爆破的性质以及炮眼个数、密集系数等因素，第一个循环少量用药，然后通过观察爆破效果，逐步增加药量，直至达到理想的爆破效果且不对冻结壁有明显的破坏。
经过几个循环的实践，最终确定总装药量为234kg。
2.3确定周边眼参数
上面已经提到，引起冻结管破裂的主要原因是冻结壁的过度变
形，因此周边眼的参数设计至关重要。
为了避免对冻结壁造成大的破坏，必须在周边眼和井筒荒径之间留一定距离，严格控制单孔装药量，同时确定适当的密集系数也非常必要。
配套设施
采用sjz-6.9型伞钻配6部ygz-70型导轨式凿岩机打眼。
为了提高打眼速度，采用φ45mm的十字型合金钻头，打眼放炮时间基本上控制在6个小时之内。
采用2jkz-3.6a/12.96和jkz-2.8/15.5绞车配5m3大吊桶双钩提升，两台hz-6型中心回转式抓岩机同时出矸，cx75型挖掘机清底（刷帮困难时，挖掘机加装破碎头破碎岩石），通过这一系列配套设施，使每一段高出矸时间平均控制在13小时左右，极大地提高了施工效率。
保证措施
打眼前必须严格按照爆破图表，用井筒中心线精确标定眼位，严格按照标定的眼位开眼。
打眼时严格控制钎子偏斜和炮眼深度，保证各炮眼之间的平行度，确保辅助眼和周边眼眼底落在同一平面上。
采取有效的炮眼封堵措施，封泥长度不小于1m。
在炮眼施工完后，尽快装药连线，缩短炸药在炮眼内的停留时间，防止温度过低的环境降低炸药性能。
根据冻结钻孔偏斜图，及时掌握当前阶段冻结管的偏斜状况。
周边眼严禁向外扎。
对于冻结管向内偏斜较大的方位，在打眼时做好标记，必要时放炮前通知冻结站关闭偏斜较大冻结管的盐水循
环。
冻结站加强炮后对盐水循环系统的监测，发现盐水循环异常应立即查明原因，及时处理。
施工过程中密切关注井帮情况，若发现有渗水或黄色水迹，应及时通知冻结站进行检查。
实践效果
风井井筒冻结砾岩层采用中深孔松动爆破，炮后岩石块度均匀，上抛量少，采用挖掘机和中心回转抓岩机基本能够直接出矸。
周边眼痕率达到了80%以上，有效避免了对冻结壁的破坏。
帮部用人工或挖掘机破碎头破碎。
松动深度达到3.8~4.0m，满足一掘一砌的施工要求。
通过中深孔松动爆破以及其配套设施，使正规循环时间平均控制在22小时左右，月成井达109m，极大地提高了施工效率，达到了安全、快速穿过该砾岩层的目的，并且为副井和主井的施工提供了经验。
结论
通过上述研究和实践证明，在井筒冻结段进行中深孔松动爆破，只要选取的爆破参数合理，保证措施得当，能够避免对冻结壁的破坏，有效的保护冻结管。
同时极大地提高施工效率，缩短建井工期，创造巨大的经济效益。
参考文献：
[1]杨维好，黄家会. 冻结管受力分析与试验研究[j]. 冰川冻土，1999，21（1）：33-38.
[2]宗琦，傅菊根，徐华生. 立井冻土掘进爆破技术的研究与应
用[j]. 岩土力学，2007，28（9）.。
