548m深立井全基岩冻结施工技术

118 科技资讯 科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2009 NO.17 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 工 业 技 术 1 工程概况 胡家河煤矿是由陕西彬长矿区开发建 设有限公司开发的矿井，设计生产能力为 500万吨/年，立井开拓，工业场地内布置 主、副、风三个井筒。我单位承建风井井筒 冻结工程。风井净直径7m，深538.4m，表土 层埋深17.51m（含7m回填土），根据风井井 筒地质特征，风井井筒需全基岩冻全深，冻 结深度为548m（含7m回填土）。 2 冻结施工设计 针对胡家河煤矿风井井筒的地质特 征，为了保证冻结壁有效厚度，以冻结壁能 够保证连续安全掘砌施工为原则，采用主 冻结孔加防片帮孔的冻结方式。冻结设计 参数见表1。　　　　　　　 3 冻结施工 3.1钻孔施工 风井冻结孔施工于2007年10月26日开 钻，于2008年4月9日竣工，采用2台DZJ- 500/1000冻注钻机和2台TSJ-2000E水源钻 机作业，完成钻孔54个，总进尺21721m， 200m以上最大孔间距为1.993m,终孔最大 孔间距为2.854m,均小于“设计”要求，主冻 结孔下置冻结管规格为：200m以上为Φ140 ×5mm无缝钢管，200m至300m为Φ140× 6mm无缝钢管，300m以下为Φ140×7mm无 缝钢管。防片帮孔下置冻结管规格为Φ140 ×5mm无缝钢管，经打压试漏，全部合格。 3.2冻结站安装 (1)胡家河煤矿风井冻结站采用新型螺 杆压缩机双级压缩制冷，安装HJLGⅢ TA250型螺杆冷冻机6台作为低压机，安装 HLG20ⅢDA185型螺杆压缩机6台作为高 压机，设备总装标准制冷能力为1038万大 卡/小时。附属设备见表2。 盐水系统：管路采用Φ377×9mm无缝 钢管单去单回方式。盐水泵选择12SH-6型 水泵2台，备用一台。盐水总循环量608m3/h， 其中主冻结孔盐水流量为12m3/h～14m3/ h，防骗帮冻结孔盐水流量为10m3/h。 (2)冻结站运转及监测：冻结站于2008 年6月17日开机运转，运转后，合理调节机 组及附属设备运行，是盐水温度降温符合 “设计”和“规范”要求；为了保证冻结站设 备及盐水系统正常运转，按照设计使理想 的冻结壁早日形成，确保施工安全，在施工 中及时对各项指标进行检测，主要有：①盐 水温度检测，在盐水去、回路干管上各安装 一个温度计，以检测去回路温度，检查整个 盐水系统的工作状况。②各冻结器检测，在 每个冻结孔回路上安装一个温度计，以检 测每个冻结孔回路温度，检查每个冻结器 工作状况。③盐水流量检测，使用流量计对 每个冻结孔的盐水流量进行检测，以保证 每个冻结孔的流量在满足设计要求下运 转。④测温孔温度检测，使用CW-2型计算 机测温系统对测温孔温度进行实测，以掌 握各水平不同时间冻结壁温度场及其变化 规律。⑤水文孔水位检测，通过水文孔水位 检测，与参考井水位相比较，掌握冻结状况 及水位变化情况。⑥纵向温度检测，使用点 温计对冻结管内盐水进行纵向温度检测， 反应冻结器是否畅通，掌握各水平上的整 体扩展状况。⑦井帮温度监测，在每个掘进 段高，使用半导体单点数字温度计，实测测 井帮温度，以直观掌握冻结状况，判断冻结 壁的可靠性，预测工作面以下冻土发展情 况，及时调整冷量，为掘进创造良好、安全 的施工条件。 3.3冻结效果 胡家河风井冻结站于2008年6月17日运 转，水文孔孔深117m，报道117m以上含水 层交圈情况，于2008年7月21日水文孔水位 冒出地面管口。经 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，冻结壁厚度和强度 达到设计要求，满足掘砌需要，于2008年7 月28日开挖，较设计提前14天。开挖后，为 确保掘砌多挖“糖心”，且确保下部冻结壁 548m深立井全基岩冻结施工技术① 李军贤 李鑫 刘龙敬 （中煤第一建设公司特殊凿井处 河北邯郸 056003） 摘 要：胡家河煤矿风井冻结深度548m，冲积层只有17.51m，属全基岩冻结，通过科学设计，精心施工，提前达到开挖条件，满足井 筒连续掘砌施工。本文介绍了胡家河煤矿风井冻结施工的技术 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ，为今后类似地层施工提供参考。 关键词：全基岩 冻结 施工技术 中图分类号:U443.15 文献标识码:A 文章编号：1672-3791(2009)06(b)-0118-02 ①作者简介：李军贤（1965—）,男，1987年毕业于北京煤炭工业学校地质专业，工程师，现任中煤第一建设公司特殊凿井处地质副总工 程师兼地勘三项目经理。 表1 冻结设计技术参数表 表2 辅属设备选型及数量表 (下转120页) 120 科技资讯 科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2009 NO.17 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 工 业 技 术 荷作用下，钢结构骨架节点x,y向位移比较 小，z向位移比较大。除工况1外，其它3种工 况钢结构骨架节点x, y向最大位移发生在 第1层横梁上(横梁层数由下往上计)。该层 前、后横梁中部y向位移较大，梁向内侧变 形。z向最大位移和总位移最大值发生在上 支承梁上，梁向下弯曲变形。在4个工况，非 对称工况节点x向位移最大，对称满载荷工 况节点z向位移和总位移最大。对称满载荷 工况上支承梁中点挠度为-1.2161mm，小 于许用值，支承梁能满足驱动装置和传动 系统正常工作的需要。 3 电梯升降式钢结构骨架结构的优化 为保证停车库栩结构骨架具有足够的 强度、刚度和稳定性，以结构应力和节点位 移不大于许用值作为减轻结构重童设计的 约束条件，即: （1） 式中σmax(X)、Umax(X)一结构中的最大 应力和最大节点位移，[σ]、[U x ]一结构的许 应力和许用节点位移。 对20车位机械式立体停车库钢结构骨 架进行了优化设计。设计采用的许用应力 为100MPa，许用位移为4mm。对钢结构骨架 角柱、前后侧中间立柱、左右横梁、前后横 梁、上下支承梁、左右腹杆、前后腹杆的截 面积进行了优化，可使结构重量降低30%左 右。 参考文献 [1]高健.机械优化设计基础[M].北京:科学 出版社，2000. [2] 王守信.有限元法教程[M].哈尔滨:哈尔 滨工业大学出版社，1994. 表3 风井实测井帮温度数据表 厚度及强度，于2008年8月8日掘进至20m时 关闭防片帮孔，加大了主冻结孔流量。从实 测井帮温度（见表3）及井筒掘砌过程的各 项指标显示，冻结效果良好。 4 经验与体会 胡家河矿井属全基岩冻结，在保证井 筒掘砌安全的条件下，实现了井筒提前开 挖，快速施工。 （1）合理的设计是缩短工期，确保井筒 冻结质量的关键。胡家河矿布置主、副、风 三个井筒，其中主副井均采用单排孔冻结 方式，冻结管距荒径距离分别为2.5m、3m。 风井采用主冻结孔加防片帮孔方式，主冻 结孔距荒径距离为2m，防片帮孔距荒径距 离为1m。在三个井筒掘进至17m，即表土层 与基岩交接处，地层为碎石、河卵石，含水 量较大，主井出现严重偏帮现象，经处理掘 砌通过；副井不但出现偏帮现象，在砌外壁 时出现“脱裤子”情况，严重影响了施工速 度，且存在安全问题；而风井由于设计合理 未出现类似现象，掘砌正常。(2)提高钻孔质 量，严格控制钻孔偏斜是加快井筒冻结速 度的前提。(3)合理分配冷量，是加快冻结速 度的有效途径。风井施工过程中，根据测温 数据分析后，在掘进20m时准确及时的关闭 防片帮孔，以控制冻土向内发展，加大下部 地层的供冷量，即为掘进提供了良好的掘 进条件，且确保了下部冻结壁厚度及强度。 (4)工程技术人员在施工过程中，对各项指 标的认真检测、分析，发现问题及时解决， 是确保冻结质量和速度的有力保障。风井 冻结施工，由于防片帮孔与主孔孔深相差 496m,防片帮孔只有52m,盐水循环速度 快，在检测冻结孔盐水流量时，发现防片帮 孔流量远大于设计的10m3/h达到18m3/h， (上接118页) 而主孔却达不到要求，为此，采取措施降低 防片帮孔盐水流量，增大主孔盐水流量，使 之达到设计要求。(5)重视关键地层风井井 筒在509m～535m有26m深的深厚煤层，为 确保井筒掘砌安全，在该层合理调整机组， 加强冻结，并检测冻结孔纵向温度，确保该 煤层冻结质量。(6)科学管理，与甲方、监理、 掘砌单位密切配合，是施工顺利的保障。