斜井井筒的冻结法施工

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。

斜井冲积层冻结法施工技术作者：韩敬涛来源：《山东工业技术》2015年第14期摘要：为了完成建井任务，通过密集布置冻结孔、严格控制钻孔偏斜度、监控冻结全过程、快速掘砌、注浆封堵加固等方法，使主斜井井筒顺利穿过了第四系松散砾石层，如期高质量竣工，为破解斜井冻结难题又增加了一个成功实例，并总结了斜井冻结的要点和经验。

关键词：斜井；冲积层；冻结；凿井冻结凿井技术应用于立井，已经很成熟了，但应用于斜井还存在两个主要困难：一是与含水层斜交的特点，使斜井比立井需要的冻结壁周长更长，需要的冻结孔数量更多。

二是与立井的冻结管布置在井筒外围不同，斜井的部分冻结管需要布置在井筒内才能交圈，井筒施工会破坏部分冻结管，导致破坏冻结壁。

所以，斜井的冻结方法值得研究，斜井冻结成功的案例值得推广。

1 工程概况1.1 水文地质条件第四系地层总厚度30m，自上至下包括：杂填土0.3m；浅黄色细砂土20m；砾石4.7m；浅黄色粘土5m。

第四系地层下方为新近系棕红色粘土，厚89m，第四系与新近系平行不整合接触。

碎石松散含水层静止水位标高+1214m，单位涌水量2.402L/（s·m），渗透系数68.95m/d，影响半径830.33m。

井筒涌水量143m3/h。

1.2 井筒特征新汶矿业集团长城煤矿300万吨/年改扩建项目新建主斜井，担负全井田的煤炭提升任务。

井口标高+1225.2m，以方位87°17′17″向东施工，坡度-21.5°，长度977.1m。

半圆拱形断面，净宽4.6m，净高3.8m，净断面15.21m2。

表土段采用钢棚+钢筋混凝土支护，支护厚度350mm，表土段掘进断面21.63m2。

钢棚使用25U型钢，钢棚间距800mm；钢筋直径20mm，钢筋间距300mm；混凝土强度C30；混凝土抗渗等级P6。

新建主斜井井筒横断面如下图1所示。

2 冻结工艺及参数2.1 冻结方案冻结区域为长方体，长32.5m，宽7.8m，深30m。

冻结法在古城主斜井施工中的应用[摘要]山西潞安集团公司古城矿主斜井是全国冻结斜井最长、最深的，冻结段斜长505.5米，冻结垂深147米。

具有地质、水文情况复杂，含水层多，大断面掘砌的特点，施工难度大，通过掘砌中优化施工方案，机械化施工安全惯利通过了冻结段，工程质量优良。

[关键词]斜井；冻结法凿井；大断面掘砌施工引言古城矿井位于山西长治市西，行政区域隶属长子、屯留管辖，常村、屯留矿井南部，二岗山断层北部，主斜井井筒地面标高+940.8m，井田内广大地区被第四系黄土覆盖，地表总的趋势为西高东低。

井筒地质及水文地质地层结构根据井筒检查孔第5#、第6#孔揭露，古城主斜井地层情况从上到下划分为第四系、二迭系。

按5#和6#检查孔揭露的工程地质情况，结合晋东南区域地质分析，表土层以粉质粘土与砂土为主，富含碳酸钙，由肉眼可见的大孔隙，有孔虫及植根孔，铅直节理发育，并含有大小不一、数量不等的结核和包裹体，有的被水浸湿后在自重作用下显著沉陷（湿陷性），易产生陷穴和天然桥，岩土胶结不好，结构较疏松，稍密至中密，导致竖直方向的渗透系数是水平方向渗透系数的几倍。

另外砂层分布的不均匀性，在局部出现了明显的差异，稳定性差。

受振动后易液化，该类地层属于不稳定地层，隔水性差，导水性强，个别地段易出现涌水溃砂现象，采用普通法施工难以通过，故采用冻结法施工。

1.工程概况古城煤矿主斜井斜长2018.802米，坡度15°净宽6.0米、井筒净高：5.2m、井筒掘进宽度：7.8m、井筒掘进高度：7.0m、净断面21.33m2，0～42.5米为明槽开挖，42.5米～548米表土段、风化基岩段采用冻结法施工，冻结斜长505.5米，548.0米以下基岩段采用普通法施工。

2.冻结方案及冻结施工设计2.1方案选择及设计要点针对古城煤矿主斜井井筒穿过地层特点，冻结方案以“安全第一、优质高效、少挖冻土”，确保井筒施工安全为原则，造孔、冻结、掘砌相衔接，连续、快速、优质完成冻结段施工为目的。

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。

2015年第5期（总第320期）NO.5.2015 ( CumulativetyNO.320)冻结凿井的技术来自于德国，主要是针对地下含水量不稳定的地质情况，随着技术发展我国将其应用在斜井上。

随着西部开发的拓展，其地质情况不允许采用注浆法进行施工，所以冻结法被应用于孔隙大且含水丰富的地层上，在实践中获得了一定的成果。

1　冻结施工的关键问题分析1.1　缓凝水泥浆的配置在实际的施工中水泥浆是关键的辅助材料，因此在实践中应当对水泥浆的配置进行设计，保证水泥浆的初凝时间，同时保证终凝的强度。

此时应根据实际的施工情况配比选择水泥浆的缓凝剂比例，根据实验检测井的情况进行分析对比，最终形成稳定剂和缓凝剂的比例。

1.2　泥浆的现场配置按照试验的结果，考虑现场井深的情况以及地质复杂性，加上水泥浆注入后的失水问题，在现场拌合前应对灰水比进行调整，并在现场测试后确定最后的灰水比，根据泥浆的置换高度要求，确定单孔置换水泥浆的缓凝水泥的比例，以此形成最后的拌合比例。

1.3　冻结孔封固水泥浆在搅拌之前必须保证泥浆按照比例下料，并在拌合前对孔内的情况进行检查，保证冲孔以及清理完成，然后开始进行拌合并泵送如冻结孔中，保证一次性完成，浇筑完成后应立即将泥浆泵吸管转入到泥浆池并压入一定量的泥浆方可完成操作，随后就应将冻结管下沉。

2　斜井冻结的技术工艺措施分析2.1　表面冻结施工斜井冻结段施工采用的多为分段施工的工艺，冻结和掘砌之间相互配合，每个冻结段都会设置水文观测点，通过对温度和水文测试来了解冻结的工艺情况，掌握各个区域的冻结情况，并进行测试挖掘，此时应减量缩短掘砌的长度、通过测定孔内的温度可以了解孔内的冻结厚度，进内的温度满足连续施工的要求时才能进行施工，即转入正常的掘进。

施工中可以分为两个阶段进行，即采用台阶法。

利用工具进行掘进，并配合出料。

同时应注意的是表层开挖时应配合安全措施，利用锚网、槽钢等进行保护，防止冻结的井壁发生变形，初期挖掘应控制在一定的距离内，并进行观察，防止出现蠕变的情况。

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。

井筒冻结法施工的常见问题及防治措施摘要：冻结法在井筒不稳定表土层的施工中得到了广泛的应用，同时，随着社会经济的不断发展，人口的不断增长和空间的相对缩小，开发地下空间己经成为人类扩大生存空间的重要手段和发展趋势，目前，在其他地下工程的施工中，冻结法也得到了大量的使用。

但随着掘进技术的不断发展和作业深度的不断增加冻结法施工的一些技术缺陷也逐渐暴露出来,给提高井筒建设质量带来了不少困难,必须应引起建设者们的高度重视。

本文分析了当前冻结法施工中较为常见问题,并针对其产生原因,提出相应的防治措施。

关键词：井筒冻结法；常见问题；防治措施由于我国地层条件比较复杂，在一些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。

以某矿为例，在建井时期，由于井检孔资料涌水量情况测定不准确，井筒下部涌水量较小，故上部井筒施工采用冻结法，下部采用普通法凿井，当井筒掘砌至下部时，井下涌水量较大，无法继续进行掘砌，只能再次使用冻结法冻结，随后进行施工。

1、井筒冻结法的概述所谓的冻结法是指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、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）。

一般岩土工程冻结法通常是以氨为制冷工质,通过其气化过程吸收热量的物理现象实现冻结井筒周围含水松散、不稳定的冲积层及基岩含水层的目的,以形成达到工程安全标准的冻结壁,并在其临时保护作用下进行掘砌作业的施工方法,其关键工艺分为冻结孔设计及处理、冻结过程和掘砌作业等部分。

由于冻结法具有支护结构灵活、适应性强、可控性高、隔水性好等优点,因此广泛应用于不稳定表土层的井筒施工中,但随着掘进技术的不断发展和作业深度的不断增加,地下空间的不确定性也使该方法的技术缺陷逐渐暴露了出来。

◎【本人上传文件声明】1、[本人]上的所有软件和资料均为软件作者提供和网友推荐收集整理而来，仅供学习和研究使用。

如有侵犯你版权的，请来信指出，本人将立即改正。

2、访问[本人软件和资料]的用户必须明白，[本人]对提供下载的软件等不拥有任何权利，其版权归该下载资源的合法拥有者所有。

3、[本人]本人提供的所有可下载资源（软件等等）都是按“原样”提供，本站未做过任何改动；但本人不保证本人提供的下载资源的准确性、安全性和完整性；同时本人也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的损失或伤害。

4、未经[本人]的明确许可，任何人不得大量链接本站下载资源；不得复制或仿造本链接。

本人对其自行开发的或和他人共同开发的所有内容、技术手段和服务拥有全部知识产权，任何人不得侵害或破坏，也不得擅自使用。

井筒冻结法施工的常见问题及防治措施薛玉庭李向阳李阳光（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。

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。

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。