城郊矿主井井筒冻结法凿井施工

井筒冻结工程一、冻结方案由于本矿井主、副、风井井筒净直径均较大，且冻结深度大，根据其实际地质情况并参照附近龙固、赵楼等矿井冻结设计、施工情况，三个井筒均采用三圈孔加辅助孔冻结方案。

其主要优点为冻结效率高，综合工期短，适于早日开挖、快速施工，且安全可靠。

二、冻结设计1、冻结深度的确定本矿井井筒冻结深度分别为：主井井筒894m，副井井筒840m，风井井筒840m。

2、冻结壁设计（1）冻结壁设计原则按两种极限状态设计，一是冻结壁的极限承载能力；二是冻结壁极限允许变形状态。

前者对砂层较合适，因为砂层冻结壁由于冻砂具有脆性断裂的特性，因此其承载能力必须得到满足，否则可能出水冒砂。

后者适用于深厚粘土层，因为对于粘土层最终决定冻结壁厚度的是必须满足变形条件，在隔水粘土层中不会涌砂冒水，但过大的变形会导致冻结管断裂，从而影响冻结壁安全。

（2）基本设计计算参数冻结壁基本设计计算参数见表3-2-1。

表3-2-1 冻结壁基本设计计算参数表注：※掘砌荒半径不含壁后泡沫塑料板厚。

（3）冻结壁厚度设计根据现有公式计算、有限元分析及经验工程类比并结合万福实际工程情况，确定万福矿井各控制层冻结壁厚度见表3-2-6。

表3-2-6 万福矿井主、副、风井各控制层冻结壁厚度表（4）冻结壁（强度）平均温度校核结合国内现有冻结制冷工艺，立足现实，在确保安全运转的前提下，盐水温度在-30～-37℃之间较为合适，在龙固、丁集等矿井已经实现-36℃的盐水温度，若达到-40℃不但制冷设备的效率大大降低，由此带来的冻结管及制冷系统的管道材质问题将很难解决，即便解决费用也难以承受。

因此计算最低盐水温度按-36℃。

多圈孔冻结施工国外及国内均没有现成的公式可以计算，冻结壁平均温度计算采用四种方法计算：①采用单排孔冻结壁平均温度计算公式——成冰公式，加修正值；②采用作图法计算；③采用有限元分析方法；④工程类比法。

冻结壁平均温度计算结果见表3-2-7。

表3-2-7 万福矿井冻结壁平均温度计算结果表经过校核可知，冻结壁平均温度均能达到设计要求，强度可以满足施工安全。

施工组织设计目录第一章概况一、工程概况二、工程内容及工程技术特征三、井筒地质及水文地质第二章施工准备一、技术准备二、施工队伍准备三、施工现场准备四、施工技术装备与材料供应安排第三章施工方案的选择一、冻结表土及风化基岩段施工方案二、冻结基岩段施工方案三、与井筒相连接的相关工程施工方案第四章施工工艺一、采用“四新”加快施工速度二、利用永久井塔凿井施工三、试挖及临时锁口施工四、井筒冻结表土及风化基岩段施工五、井筒冻结基岩段及基岩段施工（一）冻结基岩段外壁及基岩段施工（二）内壁浇筑（三）内外井壁夹层注浆六、与井筒连接处相关工程施工七、关键部位施工技术及处理特殊地质变化技术措施（一）基岩段防治水措施（二）井筒通过不稳定岩层及断层破碎带的施工（三）井筒揭煤施工八、突发事件应急措施第五章施工辅助系统一、提升系统二、井筒悬吊设施三、井口及地面辅助设施第六章井筒施工凿井设施选型计算一、提升设备的选型二、悬吊设备的选型第七章施工组织与管理一、施工组织管理机构二、施工管理第八章施工进度计划与进度控制一、工期安排二、工期保证措施第九章施工技术安全措施、灾害预防和安全保证体系一、安全工作目标二、安全管理体系三、安全管理措施四、施工安全技术措施五、灾害预防六、本工程需编制的分项和专项措施第十章工程质量检测管理措施和质量保证体系一、施工质量保证措施二、质量保证体系第十一章文明施工及环境、职业健康保证措施一、文明施工及环境保护措施二、文物保护措施三、职业健康保护措施第十二章冬雨季施工措施及地下管线等保护加固措施一、冬雨季施工措施二、地下管线及其它地上地下设施保护加固措施前言编制本施工组织设计大纲的指导思想是：贯彻执行国家及本行业部门有关建设方针和技术政策，采用先进的科学技术，充分利用本处的施工能力和技术经验，提高矿井建设的综合效益，在确保安全和工程质量的前提下，合理安排施工顺序及工程进度。

本着工期短、效率高、质量优、效益好的原则，建设本矿井。

对井筒冻结法矿建施工技术的相关探讨摘要：井筒冻结法有着较强的适应力，容易掌控井架结构，影响环境范围小，具有灵活性，能够看出此方法有着许多优点。

在井筒施工过程中应用井筒冻结发，特别是在不稳定表土层施工过程被应用，此种技术虽然灵活、先进，但依旧存在问题，有待解决。

关键词：井筒冻结法；矿建施工技术；冻结钻孔伴随着经济的发展，冻结法被井筒广泛使用，这也加速了冻结法的快速发展。

但在冻结法发展过程中，依旧存在许多不足，需要有关措施解决。

此篇文章主要阐述井筒冻结法的定义、原理、存在的问题以及对应的解决措施。

一、井筒冻结法概念和模式1.1井筒冻结法定义岩土工程冻结法是通过物理现象将土中的水先冷却再冻结。

这种系统需要使用到氨元素，此种智能系统是有三部分组成，包括氨循环系统、冷却水循环系统和盐水系统。

在开挖之前，应该钻取冻结孔在井筒四周。

低温度盐水可吸收四周的热量，从而变成冻结圈，冻结圈再扩大为冻结壁。

在底下水设施工程中，因为冻结法施工存在不确定性，容易引发冻结管破裂、工作面冻结壁变形等情况。

1.2井筒冻结模式第一，差异冻结法处理。

差异冻结是指不同地层深度对冻结壁做出的冻结模式，俗称长短管冻结法。

冲积层下方的基岩围岩稳定、风化带厚度大，其次是含水层靠近风化带，最后是井筒内部包含多层含水层，除差异冻结法可通过，使用其他方法均得不到显著效果。

使用差异法应将长冻结管穿过基岩，再将短冻结法穿过风化带和冲积层。

为保证长孔底部冻结的厚度，需要把握长孔之间的距离，要小于4.5米，方可确保长孔部分的冻结壁可符合短孔底部要求。

为加速冻结壁形成，应先开挖，确保可早日完成冻结壁，此时长冻结孔和短冻结孔可同时冻结。

第二，局部冻结处理法。

若冲击层下部是含水层，则需要冻结上部，若是含水层在冲积层上部和下部，则无需冻结中部。

假如含水层所处地势复杂，则使用普通法即可，因为土层稳定，局部冻结时间短，消耗量小，节省成本。

第三，分期冻结法。

分期冻结是分段处理井筒，构成冻结壁，再进行挖掘工作，这主要依附于冻结器操作。

井筒冻结法施工的常见问题及防治措施xxx xxx xxx（中国矿业大学建筑工程学院，江苏徐州221116）摘要：在不稳定表土层中施工井筒时，冻结法具有大量的优点，主要包括：适应性强；支护结构灵活、易控制；隔水性好；对环境影响小等。

因此，冻结法在井筒的特殊施工中被大量应用。

我国煤矿于1955年在开林西风井首次使用冻结法凿井，此后，冻结法凿井技术逐渐推广。

现在，我国已是世界上用冻结法凿井穿过表土层最厚的国家之一，但是井筒在冻结法施工中，仍然存在很多的问题，这些问题必须引起我们的高度重视。

本文主要是介绍了冻结法施工的原理及共存在的主要问题，并提出了相关的防治措施。

岩土工程冻结法通常是利用物质气化过程的吸热现象来达到将主体中的水冷却、结冰的目的。

其制冷系统多以氨作为制冷物质。

为了使氨由液态变成气态，由气态又变为液态，如此循环进行，整个制冷系统由三大循环构成：氨循环系统、盐水系统、冷却水循环系统。

在井筒开挖之前，在欲开井筒的周围打一定数量的冻结孔。

低温盐水在冻结器中流动，吸收其周围地层之热量，形成冻结圈。

冻结圈并逐渐扩大连接成封闭不透水的冻结壁，用于抵抗地压、隔绝地下水。

然后，在其保护下进行崛砌施工，待掘砌到预计的深处后，停止冻结，进行拔管和填充工作。

井筒冻结法施工主要工艺过程包括冻结孔施工、井筒冻结和井筒掘砌等主要工作。

由于地下空间的不确定性，冻结法在井筒井筒的施工中还存在很多的不确定性，从而引起了很多问题，像冻结管的断裂问冻结井壁的破裂问题、工作面底冻结壁的变形问风动机具的冻结堵塞问题和地表冻融危害问题等。

冻结法井筒施工中的常见问题及防治措施。

在冻结井筒掘进中，冻结管断裂现象时有发生。

近年来，由于冻结深度逐年增加，遇到厚粘土层的机会越来越多，冻结管断裂的现象也就会越来越严重。

究其问题，主要有：冻结壁的变形过大，冻结孔偏斜大，冻结管接头焊接质量差或丝扣连接时扣形不适。

其防治措施有：合理确定冻结孔布置圈直径。

主井冻结井筒快速掘砌施工技术摘要：对于冻结井筒深埋冲击层、粘土层和高压高温施工，实现了冻结系统优化到精心检测的许多技术参数，对深井冻结技术的实施具有重要意义。

关键词：井帮温度；冻结壁；冻结技术某煤矿采用立井开拓，工业现场有主、副井，表土厚度为496.1米，弱风化带为520.7米，最大井壁厚度为1.9米，荒径9.45米，冻结540米。

一、施工分析1.水文地质。

主井为0-496.1m表土深，其中土黄、褐黄色砂质粘土、粘土和砂层主要为0-119.85m，砂层为65.05m厚度，占系统厚度的54.28%。

砂层集中22.60～44.80，54.45～82.15，111.10～119.85m，砂为土、锈黄色，好透水性;低粘土密度，高塑性，低膨胀。

2.冻结分析。

由于主井冲击层厚度大，为保证有效的冻结井壁厚和强度，设计采用开挖井筒快速和掘砌施工，通过冻结井壁和掘进、井筒掘至各水平分析，设计采用三圈孔和防片帮孔方式冻结。

3.冻结施工。

主井冻结内外圈在15天内冻结，24台机组满负荷启动，盐水温度和冷却速度按要求确定。

盐水的内圈温度从冷冻日期5天的0°C，冷冻第66天，到温度-30°C，盐水温度-32.80°C，在设计温度范围内，保持盐水温度的时间差逐渐从4.50到2.30°C，开机温度从84°C到-32°C，由于外圈热交换，回路温度逐渐从原来的7°C到目前的4.3°C，证明热交换量逐渐减慢;主井浅水文孔在-294m深度的120米处冻结54天冒水，冒水前9天达到294米深水温孔，并在浅水文孔冒水后第三天开始挖锁口。

锁口为-7.5m，294 m(开机冻结60天)深水文孔冒水，井筒试挖深度为30米，井正式冻结78天。

由于初期开挖，冻土尚未进入荒径，片帮现象为了减少发生，掘砌单位采用高掘砌1.1m小段，后来为了加快施工速度，其不断更换模板，从2.5m到3.6m大段高掘砌转换,掘砌至181.4m，细沙层。

浅谈冻结法井筒掘进施工摘要:至20世纪末,我国已在安徽、江苏等地采用冻结法共施工了约450个立井井筒,冻结总长度超过75公里,成为国内安全通过不稳定地层施工的主要工法。

本文就冻结法井筒掘进的开挖条件、开挖前的准备、段高的确定、挖掘方法、风动工具的防冻措施等方面谈了谈笔者的认识。

关键词:井筒冻结法掘进0 引言冻结法井筒施工指的是在井筒开凿之前,用人工制冷的方法,将井筒周围含水松散不稳定的冲积层、基岩含水层进行地层冻结,形成封闭的符合工程安全要求的起到临时保护作用的冻结壁,然后在冻结壁的保护下进行井筒掘砌工作的一种方法。

本文就冻结法井筒掘进的开挖条件、开挖前的准备、段高的确定、挖掘方法、风动工具的防冻措施等方面谈了谈笔者的认识。

1 试挖与正式开挖的条件及时间估算1.1 冻结壁厚度冻结壁厚度是按照冻结地层的最大地压计算的,最大地压值一般是在冻结段的下部。

而上部的地压较小,要求冻结壁的厚度也相应的小些。

若等到冻结壁的厚度达到设计厚度时才进行开挖,那么随着冻结的继续,冻结壁不断增厚,当开挖到最大地压时,冻土将扩展到荒经以内很多,甚至使井筒冻实,这将给工作带来困难。

一般要求冻结壁交圈后,浅部冻结壁的厚度或强度足以抵抗该处的地压时就可以进行开挖,并继续进行积极冻结。

使冻结壁进一步扩展,以适应深部地压的要求。

1.2 井筒开挖的条件及时间估算1.2.1 试挖过程中①条件 a水文观测孔内的水位已有规律的上升并冒水;b测温孔的温度降至设计要求值,证实含水层的冻结壁已全部交圈;c按不同地区,不同底层的冻结速度以及冻结壁的平均温度推算,在井筒掘砌过程中,每一岩层的冻结壁厚度和温度均能符合设计要求。

②时间估算 ts=t0+z1式中:ts—估算井筒试挖时间,天;t0—不同孔距的冻结壁交圈时间;z1—冻结壁交圈后至开始试挖时间,一般取10～20天。

1.2.2 正式开挖时①条件 a根据水文孔和测温孔资料,确定全部含水层的冻结壁均以交圈;b通过试挖已证实冻结壁已有一定的厚度,按冻土扩展速度推荐,不同深度的冻结壁厚度和强度可以适应掘进速度要求;c正式开挖前的准备工作已全部就绪。

浅谈冻结法与钻井法凿井论文导读：冻结法与钻井法凿井介绍立井井筒工程是矿井建设的关键工程。

在不稳定表土层中施工立井井筒，用普通的施工方法是不可以通过其表土层的，必须采用特殊的施工方法，如冻结法、钻井法、沉井法、注浆法、和帷幕法等。

我国目前主要以冻结法和钻井法为主。

2主要施工设备工作原理分析2.1冻结法人工制冷设备冻结法凿井分为钻冻结孔、形成冻结壁和井筒掘砌三大工序。

关键词：立井井筒，冻结法，钻井法，制冷设备，钻进设备1.冻结法与钻井法凿井介绍立井井筒工程是矿井建设的关键工程。

我国立井井筒的主要特点是井筒深度大、断面积大、表土层厚、水文地质条件复杂，导致其施工难度大、施工技术复杂、施工周期长。

立井井筒表土段施工方法是由表土层的地质及水文条件决定的。

立井井筒穿过的表土层，按其掘砌施工的难易程度分为稳定表土层和不稳定表土层。

在不稳定表土层中施工立井井筒，用普通的施工方法是不可以通过其表土层的，必须采用特殊的施工方法，如冻结法、钻井法、沉井法、注浆法、和帷幕法等。

我国目前主要以冻结法和钻井法为主。

冻结法凿井就是在井筒掘进之前，在井筒周围钻冻结孔，用人工制冷的方法将井筒周围的不稳定表土层和风化岩层冻结成一个封闭的冻结圈。

以防止水或流砂涌入井筒抵抗地压，然后在冻结圈的保护下掘砌井筒。

待掘砌到预计的深度后，停止冻结，进行拔管和充填工作。

钻井法是用钻头刀具破碎岩石，用洗井液进行洗井排渣和护壁，直到将井筒钻到设计直径和深度后，进行支护的机械化凿井方法。

2主要施工设备工作原理分析2.1冻结法人工制冷设备冻结法凿井分为钻冻结孔、形成冻结壁和井筒掘砌三大工序。

首先在未开凿的井筒周围打一定数量的冻结孔，其深度穿过不稳定岩层进入稳定岩层，在孔内安装冻结器。

形成冻结壁是冻结法凿井的中心环节，是岩层冷冻的结果。

人工制冷是通过冻结站的氨循环系统、盐水循环系统、和冷却水循环系统来实现的。

通常使用氨作为制冷剂。

利用氨由液态变为气态吸热的原理达到制冷。

冻结法井筒施工顺序主要包括以下步骤：
施工准备阶段：包括冻结站安装、冻结管路连接、冻结系统调试等。

冻结阶段：开始冻结，形成人工冻土帷幕，一般分积极冻结和消极冻结。

融沉注浆阶段：当井筒掘进到冻结壁交圈并基本趋于稳定时，可对井筒外壁采用单液水泥浆封水，停止冻结后人工进行注浆，以达到堵住透水点的目的。

井筒掘砌作业：在冻结壁达到设计厚度后，即可进行井筒掘砌作业，直到顺利穿过不稳定地层为止。

拆除冷冻站，拔出冻结管，充填冻结孔，冻结壁自然解冻，恢复地层初始状态。

此外，还需要注意井口安装和提升系统安装。

具体施工顺序可能根据实际情况有所调整，建议查阅相关工程案例以获取具体信息。

深厚含水复杂岩土层冻结法凿井井筒支护关键技术说到深厚含水复杂岩土层的冻结法凿井井筒支护技术，那可真是个头疼的事情。

就拿我们常见的那些土质复杂的地方来说，想要凿井，简直是“难上加难”。

你看吧，这些地方地质条件特别复杂，一方面土层水多，另一方面岩石坚硬，稍不小心就可能让整个施工过程陷入困境。

所以，要想做好这些地方的井筒支护，靠简单的办法可远远不行。

话说，冻结法就是其中一个“杀手锏”。

这技术你要问我怎么理解，我就用最简单的比喻给你讲讲。

就好像是把周围的土和水都给“冷冻”起来，冻成一块硬邦邦的“冰砖”，然后你就能在这块坚硬的“冰砖”中间安安心心地凿井了。

这么做的好处大了去了，不仅能稳定井壁，防止土层坍塌，还能减少水流渗漏。

是不是听着有点酷？冻土层的形成就像是给土壤打了个“防护针”，把它从外部给“冻”住，完全不给你留机会发生滑坡或者坍塌。

可是，这么一说，你可能会觉得，哎呀，这冻土得多麻烦啊，能行吗？其实你完全不用担心。

虽然冻结法听起来好像有点“高冷”，但它其实有着很强的“耐性”。

冻结的过程就是通过在地下埋设冷却管道，让冷媒（那就是冰冷的液体）不断流动，把周围的土层和水分都给冻住。

说起来简单，做起来可一点也不容易。

这一冷却，得需要一定的时间和耐心，你得确保冻土层能均匀地冻结，不然一旦局部没冻好，整片冻结效果就全都泡汤。

这时候可就得看你用什么“冷媒”了。

现在市面上用的冷却液一般都不是那种普通的冰水，而是一些化学物质，能够在低温下依然保持流动性。

想象一下，你去冰箱拿冷冻食品的时候，外面是结冰的，但冰箱里面的空气却冷得“透心凉”。

这就像冷却液对土层的“冷冻”作用一样，不是单纯的低温就能搞定的，它还得保持一定的流动性，确保冷却效果能够持续进行。

再来说说这冻结法的“妙处”。

在复杂的岩土层下打井，你遇到的麻烦事可就多了去了。

水位高，土层松软，不说别人，光是防水这件事就够你忙活的了。

而冻结法的好处就是可以在冻结土层的同时，把这些麻烦问题给挡在外面。