_斜井井筒斜孔冻结施工技术

竖孔冻结法开凿斜井井筒竖孔冻结法开凿斜井井筒【规程条文】第四十六条采用竖孔冻结法开凿斜井井筒时，应当遵守下列规定：(一)沿斜长方向冻结终端位置应当保证斜井井筒顶板位于相对稳定的隔水地层5m以上，每段竖孔冻结深度应当穿过斜井冻结段井筒底板5m以上。

(二)沿斜井井筒方向掘进的工作面，距离每段冻结终端不得小于5m。

(三)冻结段初次支护及永久支护距掘进工作面的最大距离、掘进到永久支护完成的间隔时间必须在施工组织设计中明确，并制定处理冻结管和解冻后防治水的专项措施。

永久支护完成后，方可停止该段井筒冻结。

【执行说明】(一)冻结终端位置应保证斜井井筒顶板进入相对稳定的隔水地层垂距5m以上，见图1。

为保证斜井井筒底板冻土厚度及强度，每一个冻结竖孔深度应穿过斜井井筒底板5m以上，见图2。

(二)在采用竖孔冻结法开凿斜井井筒时，通常采用分段打钻、分段冻结施工工艺。

沿斜井井筒方向，当掘进工作面距离每段冻结终端5m前，必须停止掘进，待下一分段完成冻结后且具备掘进条件时，方可继续掘进，见图3、图4。

1井口;2冲积层及风化带起始端冻结竖孔;3冲积层及风化带终端冻结竖孔;4地面;5基岩含水层起始端冻结竖孔;6基岩含水层终端冻结竖孔;7冲积层及风化带;8隔水层;9基岩;10基岩含水层;11斜井井筒;12停掘工作面位置图4基岩含水层竖孔冻结示意图(三)在每一分段冻结范围内，应当根据冻结壁情况，明确初次支护、永久支护距掘进工作面的最大距离，以及掘进到永久支护完成的间隔时间，确保施工安全。

在掘进过程中，将会揭露部分冻结管，且需在初次支护前完成冻结管的切割拆除工作，因此应当提前制定处理冻结管和解冻后防治水的专项措施。

当每一分段永久支护全部完成后，方可停止该段井筒冻结，防止提前停止冻结造成事故。

井筒冻结法施工工艺和风险分析【摘要】冻结法具有适应性强、支护结构灵活、隔水性好等特点，在深厚表土层中井筒施工主要采用冻结法。

本文介绍冻结法的施工工艺进行介绍，为深厚表土层冻结施工提供经验。

【关键词】井筒冻结设计；冻结施工；冻结原理【Abstract 】Freezing method has strong adaptability and flexible support structure ，impermeable and good features，in deep alluvium Shaft Construction mainly freezing method. This article describes the method to freeze the construction process will be introduced to freeze the construction of deep topsoil provide experience.【Key words 】Freeze wellbore design；Freeze construction；Freeze principle1.引言由于我国地层条件比较复杂，在华东、华北、西北地区井筒建设无法采用普通凿井法凿井，需要采用冻结法、沉降法和盾构法等特殊凿井技术进行建设。

当建设井筒地层为不稳定厚表土层时，采用的施工方法主要以冻结法为主。

并且煤矿向深部开采延伸，其井筒往往要穿过特殊地层，如过含水丰富或碎破的基岩，都要采用冻结法施工。

因此，冻结法施工是广泛采用行之有效的技术方法之一。

2.冻结原理在地下工程施工之前，采用人工技术制冷，将地下工程周围的含水或者含有松散碎石岩层冻结，形成冻土结构物一一冻结壁，用来承受来自地层中压力和隔绝砂子和地下水涌入，然后在形成冻土结构中进行开挖、支护的特殊施工方法称为人工冻结法(简称冻结法) 。

3.冻结设计在深厚表土层采用冻结法建设井筒，冻结壁设计是关键问题之一。

井筒冻结造孔纠偏技术浅析井筒冻结造孔纠偏技术是一种钻井施工技术，它主要是通过液氮等低温介质，将钻井场地周围的土壤、岩石等介质冻结成为一体，然后通过钻孔的方式将钻头钻入所需深度，从而达到修正井筒偏斜的目的。

本文将从井筒冻结造孔纠偏技术的原理、优缺点、井筒偏斜修正效果等方面进行深入浅出地探讨。

1. 安装冻结管。

在预定钻孔区域交叉布置充气及排气管线并预埋冻结管，用于冻结土壤和岩石。

2. 注入液氮。

将液氮通过冷凝管导入冻结管内，冷凝管可以快速制冷并将空气中的水分凝结成水滴。

3. 冻结地层。

液氮进入冻结管内，开始快速发挥冷却作用，将井筒周围的土壤、岩石等介质冻结成为一体。

冻结时间和温度要根据具体情况而定，一般需要在-150℃以下，冻结时间一般在48小时内。

4. 钻孔纠偏。

当井筒周围的土壤和岩石被冻结成固体后，钻头就可以进行修正，将井筒扭曲或弯曲的部分修正并完成钻井。

1. 可以有效地修正井筒的偏斜。

由于冻结区域类似于冰块的结构，钻头可以更容易地对井筒进行微调，在不影响钻井进度的同时，实现井筒偏斜的修正。

2. 冻结时间短。

相对于其他地质勘探技术，井筒冻结造孔纠偏技术对海拔高度和环境温度的影响比较小，因此，冻结时间可以比较快地完成。

3. 过程中干扰较少。

井筒冻结造孔纠偏技术无需动用大量机械设备，且过程中对人员和环境的干扰非常有限。

4. 可操控性强。

井筒冻结造孔纠偏技术需要的设备较少，可以精确控制冻结区域的大小和形状。

但是，井筒冻结造孔纠偏技术也存在一定的缺点，如：1. 难以应用于岩溶地貌。

由于岩溶地貌的岩石中含有大量的裂缝，冻结管容易受到挤压和破裂，导致冻结效果不理想。

2. 成本较高。

由于井筒冻结造孔纠偏技术需要液氮等低温介质，设备成本较高，运输和冻结过程也需要消耗大量的时间和人力成本。

3. 对环境产生影响。

为了保证冻结效果，井筒冻结造孔纠偏技术需要采用大量的化学制剂和低温介质，这些物质的使用可能会对环境产生影响。

超大荒断面冻结斜井井筒快速施工及应用1 前言福城煤矿新副斜井井筒设计长度1266.9m，设计倾角23°，轨面标高+1241.994m，井筒施工完粘土段累计至斜长232.375m，本冷冻段长度268.712m、巷道沿粘土段井筒方向延伸，底板标高+1151.994m～+1047m（对应地面垂深为90m～194.994m），净断面积15.7m2，净宽4.6m，净高3.9m。

该斜井冻结段岩层特征属于第三系的粘土层。

此段主要性质为：粘土、砂质粘土及细沙，浅红及棕红色，结构松散，局部夹细砂层。

针对大断面大倾角冻结斜井井筒施工，我们应用先进的施工工艺和技术，安全、优质、快速的完成福城煤矿新副斜井井筒施工。

2 施工技术特点（1）根据冻结斜井井简断面、冻结长度及地质条件来合理的配置机械化装备，特别是采用电动耙碴机出矸，工作面刷帮清底，节省了大量人工；解决了因断面大，矸石量大，倾斜角大，装载困难，出矸时间长的问题，提高工效近4倍。

（2）解决了斜井施工，工作面迎头钻超前炮眼与出矸作业平行交叉施工，缩短了循环周期，有利于实现正规循环作业。

实现了冻结斜井井筒快速施工。

（3）井筒开凿后立即进行25U型可缩性金属支架及背网喷临时支护，减少了岩层的暴露时间，确保了施工安全。

实现了井筒浇注混凝土永久支护与迎头掘进平行交叉施工，反拱施工与井筒混凝土平行交叉施工，合茬口注浆、壁后注浆与井筒平行交叉施工，缩短了循环作业时间，增强了企业的竞争力。

（4）解决了冻结管路盐水回收，掘后揭露的冻结管恢复利用，反拱施工底板浇注合茬口的处理，拱顶合茬口的处理，加强了混凝土强度控制。

各工种实现专业化，按“滚班制”作业，充分调动了人的主观能动性。

掘进段长15-30m，砌砼段长10～20m，有利于交叉平行作业循环的实施，充分发挥机械化装备的优势。

3 施工操作要点（1）最合理的超大荒断面冻结井机械化快速施工综合配套设备和方案。

要确保超大荒断面冻结井斜井快速施工得以实现，前提条件之一就是要配备足够的装矸和提升能力来满足快速施工的需要。

冻结法在内蒙古查干淖尔主斜井施工中的应用摘要:本文针对内蒙古查干淖尔主斜井表土含水特性，合理选择冻结参数，进行表土冻结，效果显著。

掘砌施工中优化施工方案，采用震动炮、短掘短砌施工，取得很好效果，工程质量全优。

关键词：冻结法；主斜井；应用Abstract: this paper Nao er Lord tilt chagan Inner Mongolia surface water cut characteristics, reasonable choice frozen parameters, the surface soil freezing, the effect is remarkable. Construction optimization of build by laying bricks or stones to dig the construction scheme, the vibration cannon, short construction dig short build by laying bricks or stones, and got very good effect, straight-a project quality.Keywords: freezing method; main inclined shaft; application一、工程概况查干淖尔煤矿隶属冀中能源峰峰集团有限责任公司，设计生产能力8.0Mt/a，采用立斜混合开拓方式，即：主斜井、回风立井、副立井。

主斜井：斜长770米，倾斜角度16度；其中明槽40米，冻结段285米，基岩段445米，井筒采用半圆拱形断面，净宽度为5.0m，净高度3.9m,净断面积为16.8m2。

冻结段采用双层井壁，外层井壁采用钢筋网+16#工字钢喷射混凝土联合支护，支护厚度150mm；内层井壁为单层钢筋混凝土砌碹支护，横竖及环筋均为υ20@250，混凝土支护厚度450mm, 混凝土铺底厚度600mm，砌碹及底板砼强度等级C40二、冻结方案及冻结施工设计1. 冻结技术方案设计（1）冻结方式针对查干淖尔一号井主斜井井筒穿过地层特点情况，确定采用垂直冻结与局部冻结相结合的冻结方式。

阐述副斜井已冷冻段的掘进施工根据明槽转暗硐以及冻结后的现场实际情况，经与矿方技术部门研究决定，采用全断面一次挖掘，人工风镐掘进。

采用29U棚支护25m后，进行一次钢筋混凝土浇筑永久支护。

人工装碴，绞车、矿车运输。

当冷冻效果差，顶板或两帮出现垮塌及顶板淋水大等现象时，永久支护可适当提前，若顶板或两帮出现压力，迎头立即停掘，进行钢筋混凝土浇筑永久支护。

1 冲基层的施工工艺1.1 在支设U型棚的基础上浇筑混凝土砌碹支护首先进行中腰线及断面尺寸的复测，局部不规格处采用人工处理至合格。

铺底前要清理干净基础内的矸石和积水，然后开始浇筑钢筋混凝土基础。

1.2 浇筑井筒铺底部分采用混凝土浇筑，混凝土经矿车送到浇筑地点入模。

水沟位于井筒下行右侧，水沟净规格为200×200mm，浇筑前先支设好水溝模板，固定牢固后再进行混凝土浇筑。

水沟模板采用10#槽钢加工，上沿与铺底上沿平齐，模板之间采用直径20的螺纹钢加工的水沟撑子固定，水沟撑子按间距200mm布置。

模板支设并经验收合格后，即进行混凝土的浇筑，混凝土强度等级为C30。

1.3 混凝土振捣使用插入式振捣棒要快插慢拔，插点要均匀排列，逐点移动，顺序进行不得遗漏，振捣棒插入下层砼中50～100mm，振捣砼表面出浆，无气泡上浮为止。

移动间距不大于振动棒的作用半径。

振捣上一层时要插入下一层50～100mm，以消除两层间的接缝。

混凝土浇筑振捣完毕，若浮浆过多要及时清除。

1.4 施工缝的处理施工缝处须待已浇筑混凝土的抗压强度不小于1.2MPa时才能继续浇筑。

在施工缝处继续浇筑混凝土时，要把已硬的混凝土表面的水泥薄膜和松动石子以及软弱混凝层清除干净并加以充分润湿和冲洗干净且不得积水，在浇筑混凝土前先在施工缝处铺设一层与混凝土配比成分相同的约50mm厚的水泥砂浆，然后浇筑混凝土。

2 冲基层的施工方法根据现场情况确定人工开挖29U型棚轮廓断面，在保留核心土的基础上满足支棚需要。

超长冻结斜井井筒井壁防治水施工技术摘要：“超长冻结斜井井筒井壁防治水施工技术”项目，围绕超长冻结斜井井筒设计混凝土强度高、防水等级高、施工难度极大、井壁接茬多易漏水等问题，对井筒防治水施工的整个工艺过程进行全面优化，提出一套适用于超长冻结斜井井筒施工的防治水施工技术。

采用整体式液压模板台车，一次全断面浇筑；在外壁接茬处设置壁贴式橡胶止水带、内壁接茬处中埋式止水钢板，在内壁接茬缝预埋可重复式环形注浆管，内壁每模中间预埋镀锌钢管制注浆管，进行接茬缝和壁间注浆，充填壁间缝隙，提高接茬处混凝土接茬质量和强度，阻止压力水从接茬薄弱处渗入，提高井壁结构整体性和止水性能，避免了井筒出水，渗水等情况发生，有效防范了超长冻结斜井井筒水害事故发生，保证了井筒安全，填补了我国开凿超长冻结斜井井筒防治水方面的空白。

成果在首钢滦南马城矿业有限责任公司马城铁矿采选工程主斜坡道工程，取得了显著的经济、安全和社会效益，具有广阔的推广应用前景。

关键词：超长冻结斜井；接茬漏水；防治水；全断面一次浇筑引言我国华北地区蕴藏着丰富的矿产资源，是近期我国正在建设的重要能源基地。

在部分地区表土砂层和孔隙富水岩层深达100～200m，且地下水位较高，含水丰富，这些复杂的地质条件使得井筒建设面临着较大困难。

在矿山开采中，由于地质条件的特点以及开采技术的进步，矿井设计产量往往较大，很多都是千万吨级的矿井，下井设备和材料运输要求高，立井往往满足不了要求，需要建设大量斜井。

斜井开拓具有掘进技术难度小、井筒装备简单、投资少等优点，特别是皮带斜井能很好的满足大型矿井提升的需要，是我国西北部地区首选和主要的开拓方式。

斜井开拓与立井开拓相比，具有投资省、、效率高、成本低、产量高等优点。

随着矿井设计大型化，生产集中化、运输机械化和自动化等需求，有条件的国内外大型矿井趋向采用斜井开拓或斜井—立井联合开拓方式。

1存在的问题我国自1955年应用冻结法凿井以来，立井冻结施工井筒已达400多个,冻结总长度超过5万米。

主斜井冻结段施工补充安全技术措施一、工程概况：1、主斜井经我方前两天的工作，明槽段的清淤已结束，冻结段由于冻结时间不足加之是原施工明槽段的回填土，土质较为松软，经现场实测松软段约为2m，为平安优质完成本段工程特编写该措施。

全部施工人员必需严格执行本措施2、主斜井按倾度20°掘进，掘进长度113.57米。

断面为拱形，规格为：宽×高=5800mm×4800mm，掘进断面24.32m2，净断面16.81m2；水沟位于巷道的右侧，人行台阶位于巷道的右侧，在井筒右侧每40米设置一个躲避硐室。

排水管、压风管和供水管托梁间距均为6m，排水管托管梁预留孔尺寸为250mm（宽）×300mm（高）×450mm（深），压风及供水管托管梁预留孔尺寸为200mm（宽）×250mm （高）×450mm（深）。

主斜井每隔20m设置地辊坑一个。

地辊坑规格暂定 400（长）×300（宽）mm，现场依据实际地辊尺寸适当调整深度；安装地辊后，地辊超出轨面高度尺寸必需小于 50mm。

井筒内每隔60m 设置横向水沟，规格100mm×60mm(宽×深)，主水沟流水坡度为3‰。

3、主斜井冻结段为单层钢筋+25#U型钢棚+砼支护，铺底厚度为150mm，水沟规格为宽×深=250×230mm，台阶规格为600×420×120mm。

二、施工方法1）首先精确探定松软段长度。

2）清理施工现场两侧的侧滑土。

3）接近工作面架设两架碹骨，碹骨之间焊接坚固，在原巷道轮廓匀称打眼固定20#膨胀螺栓，与碹骨焊接坚固，碹骨与原地坪上预留的防倒橛联接坚固。

碹骨与原巷道轮廓之间用木背板、斜头木楔塞实，确保接顶坚固，碹骨固定生根。

4）两架碹骨分别用三道锚链吊挂三根前探梁用以固定顶板。

（前探梁平、剖面图附后）5）用长柄工具找顶找帮，清理工作面，摸索性的掘进。

斜井冻结工程技术和施工控制要点摘 要：关键词：中图分类号：TU712 文献标识码：B 文章编号：1007-4104(2015)11-0080-04孙同仁（中煤陕西中安项目管理有限责任公司， 陕西 西安 710054）结合李家坝煤矿斜井冻结工程，简要介绍了斜井冻结工程技术要点，并总结提出了斜井冻结工程DE 施工控制要点。

斜井冻结；局部冻结；分段冻结；施工控制0 引 言斜井冻结虽然作为穿越井筒不良地质段的一种比较先进有效的施工技术方法，但在煤矿斜井施工中尚未得到普遍应用。

其原因主要是斜井冻结与立井冻结技术相比还未趋于成熟，斜井冻结壁的设计无规范可依，现行的规范只针对立井冻结凿井实施；斜井冻结造孔和冻结工程量巨大，斜井冻结占地面积大、施工技术复杂、冻结费用高昂等，斜井冻结成功案例还不多。

李家坝煤矿三条斜井井筒工程均采用冻结法施工，成功地实现了冻结工程的目标，保证了斜井工程的安全质量和工期要求。

笔者就李家坝煤矿斜井冻结工程技术和施工控制要点进行简要介绍，为同类工程项目提供一些相关经验供参考和借鉴。

1 斜井冻结工程概述李家坝煤矿位于宁夏回族自治区银川市东南约 120 km 处。

矿井设计规模为 0.9 Mt/a ；矿井采用斜井开拓方式，布置主、副、风三条斜井穿越第四系表土层、古近系地层和侏罗系延安组地层等。

主斜井斜长 1 462 m ，倾角 20°；副斜井斜长 1 462 m ，倾角 20°；回风斜井斜长 1 345 m ，倾角 24°。

李家坝煤矿三条斜井井筒穿过古近系地层中部(90 m ～143 m 之间)有厚度 36 m 的巨厚含水砂层，在井筒掘进过程中极易出现冒顶、涌水、涌砂等严重事故，其施工难度和安全风险巨大。

经专家多次论证，李家坝煤矿确定三条斜井井筒穿越古近系中部厚砂层段，均采用冻结法施工。

李家坝煤矿斜井冻结工程的设计和施工由天地科技股份有限公司承担，斜井井筒支护设计由中国煤炭科工集团武汉设计院设计，斜井井筒掘砌施工由中煤第 71 工程处承担。

浅谈斜井冻结提前开挖施工技术摘要：斜井冻结一般采用分段冻结，根据掘进速度，在合适的时间提前开冻下一个冻结段，达到满足井筒连续掘进的要求。

本文通过对里必矿井主斜井第一段进行优化及开冻时间调整，达到井筒提前开挖及安全连续掘进的目的，为以后斜井冻结提供了新的思路。

关键词：斜井冻结；提前开挖；明槽段；最大孔间距；1.工程概况里必煤矿隶属于中煤华晋集团晋城能源有限公司，工程位于晋城市沁水县东部约7km处，行政区划为沁水县龙港镇的马邑-里必-郑庄镇陈家南-小老君一带，行政隶属沁水县龙港镇管辖。

主斜井冻结工程由河南煤炭建设集团有限责任公司（以下简称河南煤建）承建，并编制施工组织设计。

主斜井井筒冻结钻孔施工于2013年10月份开始，2014年7月份施工完成后因故停工。

2016年9月国投煤炭公司煤炭板块整体划归中煤集团，2018年10月河南煤建退出里必煤矿主斜井冻结工程项目施工。

2019年1月份里必煤矿又进行邀请招标，由中煤邯郸特殊凿井有限公司中标承揽了该项工程，主斜井冻结站安装LG25L250/20S220-YZ型冷冻机6套，总装机容量1038万kcal/h。

2.井筒概况里必矿井主斜井井心坐标：X=3952626.852m，Y=37616706.220m，Z=+769.00m，井筒倾角16°，井筒斜长1770.807m，井筒水平长1703.289m，井筒采用局部冻结法施工，井筒技术参数见表1：表1 主斜井井筒技术参数表3、设计优化情况（1）明槽段钻孔设计优化：原设计第1、2段采取全断面冻结，第一段最大斜距3.73m，最大边排距2.4m，计算开冻至开挖需冻结75天。

为保证井筒明转暗开挖的安全顺利施工。

在原设计第1段钻孔基础上，以进入地表3m划分为明槽段，水平距离为16.006m，斜长为16.651m，另施工封头孔、封尾孔及两侧孔，以确保明槽段开挖的安全。

1）冻结孔：距离原外排孔1m，两侧各布置1排，每侧11个孔，孔间距1.601m，孔深超过井筒荒底9m，孔深13.34~17.93m，共22个孔。