凍結(jié)施工含內(nèi)蒙、寧夏地區(qū)情況

1、制冷工程處井筒凍結(jié)施工介紹唐山開灤建設(shè)（集團）制冷工程處是唐山開灤建設(shè)(集團)有限責任公司下屬企業(yè)，是國內(nèi)第一家從事井筒凍結(jié)的施工單位。自1953年建立五十余年來，開灤建設(shè)集團制冷工程處在開灤礦區(qū)、河北、遼寧、山西、山東、北京、安徽、內(nèi)蒙古、寧夏等省市先后成功凍結(jié)近百座礦井，創(chuàng)造了國內(nèi)數(shù)個第一：1987年在開灤礦區(qū)東歡坨礦引進德國技術(shù)，是國內(nèi)首家采用井筒凍結(jié)自動巡回測溫系統(tǒng)，至今在國內(nèi)廣泛應(yīng)用；在1996年淮南礦區(qū)張集中央?yún)^(qū)主、副井井筒凍結(jié)施工中，率先實現(xiàn)井筒挖“糖芯”技術(shù)，鑿井速度由32米/月提高到60米/月；2005年在淮南礦區(qū)丁集礦副井凍結(jié)施工中凍結(jié)深度565米98天交圈，創(chuàng)國內(nèi)565米

2、凍結(jié)深度凍結(jié)孔交圈時間最短紀錄；同時丁集礦主、副井井筒凍結(jié)工程榮獲煤炭行業(yè)工程質(zhì)量“太陽杯”獎；由我單位研究的科研項目深厚沖積層特厚膨脹粘土快速凍結(jié)技術(shù)研究與應(yīng)用被煤炭工業(yè)技術(shù)委員會評為2005年度煤炭工業(yè)十大科技成果獎；2009年率先在內(nèi)蒙地區(qū)成功凍結(jié)了白堊系地層的察哈素礦副立、風立井,井筒已順利掘進到底；2009年在紅一煤礦主、副、風井凍結(jié)施工中又開拓了寧夏地區(qū)的首個凍結(jié)法施工的井筒；2010年成功完成了山西龐龐塔礦二號副斜井凍結(jié)工程。公司在以后的發(fā)展中，將不斷地研究與探索，奉獻給業(yè)主更加滿意、科技含量更高的產(chǎn)品。開灤建設(shè)集團制冷工程處19552011年礦井井筒施工業(yè)績簡表序號井筒名稱凈直

3、徑（m）凍結(jié)深度開凍日期備 注1開灤林西礦風井5.01051955.01國內(nèi)第一凍結(jié)井2開灤唐家莊礦風井5.0601956.073開灤唐山礦風井5.01531957.024開灤范各莊礦副井6.5851958.065開灤范各莊礦主井5.5851958.086開灤荊各莊礦主井5.51621958.087開灤徐家樓主井5.01251958.098開灤荊各莊礦副井6.51621958.119開灤徐家樓副井5.0125.51958.1110開灤范各莊礦風井4.6154/93195911開灤呂家坨礦風井4.690/70195912開灤呂家坨礦主井5.5751959.0613開灤呂家坨礦副井6.277195

4、9.0814開灤唐山礦新風井6.21651966.0915開灤徐家樓新井7.71101969.0816河北昌黎主井4.5501969.1017河北三河主井5.01401970.0818河北三河副井5.01431970.0919開灤林南倉礦主井5.0200197120開灤林南倉礦副井6.5210/200197121河北三河風井4.5181/1651971.0922開灤范各莊礦新提升井7.8130/851974.1123開灤唐山礦2#回風井7.81701977.0124開灤錢家營礦東風井6.5324/2751977.0825開灤錢家營礦主井6.5242/1051978.1026開灤錢家營礦副井8.

5、0245/1371979.0927唐山畢各莊礦回風井6.52701980.0728唐山畢各莊礦進風井6.52701982.0129河北昌黎風井2.5501983.0830河北邯鄲云家?guī)X礦主井51641983.1031河北邯鄲云家?guī)X礦主井5.51641983.1032開灤荊各莊礦風井6.01901984.1033開灤呂家坨礦混合井8.3801986.1134開灤東歡坨礦風井6.51901987.0535開灤東歡坨礦副井8.01951987.09與西德合作36開灤唐山礦10井8.01801989.0337開灤東歡坨礦主井6.51951989.0438開灤錢家營礦西風井8.03241990.0839

6、開灤錢家營礦東風井7.03241990.1140開灤東歡坨礦新風井7.01871991.1041張家口蔚縣南留莊副井5.01611992.0842張家口蔚縣南留莊主井4.5173.51992.1143山東高陽鐵礦主井4.01001994.0344淮南張集礦主井7.03731996.02獲安徽省科技進步三等獎45淮南張集礦副井8.03741996.0446唐山劉官屯礦主5.53281997.1147唐山劉官屯礦副井6.03241998.0148張家口老虎頭礦興源井4.51752002.0449山東高陽鐵礦副井4.01352002.0650唐山宏林煤礦主井5.01552002.0951唐山宏林煤礦

7、副井5.01752003.0152淮南顧橋礦主井7.53252003.0853淮南顧橋礦風井7.53702003.0754邢臺邢盛煤礦主井5.02402003.1255邢臺邢盛煤礦副井5.52432003.1256唐山宏林煤礦新風井6.02162003.0457唐山劉莊煤礦風井6.53432003.0758淮南丁集煤礦副井8.05702004.02獲煤炭工業(yè)協(xié)會十大成果獎；唐山市科技進步一等獎59淮南丁集煤礦主井7.55702004.0360開灤蔚州單侯礦風井5.51542004.0161開灤蔚州單侯礦副井7.01542004.0462淮南潘北礦風井7.03952004.1063淮南顧北礦副井

8、8.15002004.12序號井筒名稱凈直徑（m）凍結(jié)深度開凍日期備 注64張家口宣東風井6.51152005.165淮北界溝礦風井5.03282006.666淮北袁店礦主井5.02982007.367淮北袁店礦副井6.53052007.368淮南顧橋礦南區(qū)回風井7.23502007.469淮南顧橋礦南區(qū)進風井8.63452007.670唐山孟家屯鐵礦混合井6.51602007.1171唐山孟家屯鐵礦風井5.01602007.1272祁東礦南區(qū)進風井6.5460米20080973開灤北陽莊礦主井5.5190米2008.1274開灤北陽莊礦副井7.0190米2009.0175淮南潘一東礦第二副井

9、8.6276米2009.0276皖北朱集西礦副井8.0540米2009.0377內(nèi)蒙古察哈素礦副井9.2463米2009.0778內(nèi)蒙古察哈素礦風井7.2395米2009.0979寧夏紅一煤礦風井6.0450米2009.1080山西龐龐塔礦二號副斜井凍結(jié)工程113米2009.0981寧夏紅一煤礦副井8.0450米2010.0382寧夏紅一煤礦主井6.0450米2010.0283山東星村煤礦西風井5.5290米2009.0784開灤林南倉新風井6.5245米2009.1085冀中能源磁西主井7.0200米2011.0186冀中能源磁西副井8.0245米87冀中能源磁西風井7.0245米2011.

10、0388淮南潘三新西風井7.0508米2011.0189山東龍祥煤礦主井5.0410米90山東龍祥煤礦副井6.0448米91寧夏紅二煤礦風井6.0374米內(nèi)蒙、寧夏地區(qū)采用凍結(jié)法施工井筒情況地層特點及施工難點內(nèi)蒙地區(qū)根據(jù)察哈素礦有關(guān)地質(zhì)資料顯示及描述，該地區(qū)重點層位為白堊系巖層段，白堊系地層巖石天然狀態(tài)下抗壓強度較低，數(shù)值范圍在011.0MPa之間，大部分為3.06.0 MPa，其特點是：（1）巖性為礫巖，含礫粗砂巖，粗砂巖，泥巖等，該巖性抗壓強度較低，屬軟弱巖層。（2）該巖性遇水、空氣易出現(xiàn)崩解，砂化和泥化現(xiàn)象。（3）沒有明顯的隔水層。針對這些特點，我們在察哈素礦風立井、副立井凍結(jié)施工中，就

11、不單單是基巖凍結(jié)的概念，與基巖凍結(jié)的區(qū)別是不僅僅是堵水，同樣還要重視凍結(jié)壁的厚度和強度，以確保掘砌安全。因為該井筒穿過的地層沒有明顯的隔水層，水文孔的多層報導(dǎo)易串水，給凍結(jié)帶來一定的困難。不同深度的水文孔之間也容易串水，不但給凍結(jié)帶來影響，也給凍結(jié)交圈判斷增加了難度。寧夏地區(qū)通過本次井筒檢查孔施工資料分析，影響紅一礦井井筒施工的含水層依次為第四系孔隙水含水層、古近系及基巖風化帶孔隙裂隙含水層、石炭系土坡組砂巖裂隙孔隙含水層及奧陶系克里摩里組灰?guī)r裂隙含水層，其中對井筒施工影響較大的有古近系及基巖風化帶孔隙裂隙含水層、石炭系土坡組砂巖裂隙孔隙含水層和奧陶系克里摩里組灰?guī)r裂隙含水層。第四系、古近系地

12、層巖性以粘性土和砂性土為主，根據(jù)實驗室土工試驗結(jié)果大多為為高液限土體，抗風化能力較差，吸水后具有低中等膨脹性，易崩解，多為不良工程土體；砂性土以粉砂和粉土為主，掘進揭露后易產(chǎn)生流砂、涌水、坍塌等工程地質(zhì)現(xiàn)象。工程地質(zhì)條件較差。石炭系土坡組地層巖性以粉砂巖、細砂巖、泥巖和頁巖為主，自然狀態(tài)下力學強度較差，特別是泥巖、頁巖層理發(fā)育，遇水易膨脹。所取巖芯初始較為完整，但暴露于空氣中很快即裂為碎塊，巖石的RQD值一般小于20%，工程地質(zhì)條件較差。奧陶系克里摩里組地層巖性以灰?guī)r、粉砂巖、砂巖為主，揭露各類灰?guī)r厚度占揭露該地層總厚度的50%以上，所取巖芯較為完整，巖石的RQD值一般大于70%，工程地質(zhì)條件

13、較好。井筒主要技術(shù)參數(shù)序號項目名稱單位察哈素副井察哈素風井紅一主井紅一副井紅一風井1井筒凈直徑m9.27.25.5862最大掘進荒徑m12.7108.611.359.253凍結(jié)深度m4633954094324504沖積層厚度m3.41.65305.02299.48295.155井筒全深m485.14526鉆孔工作量m20493165151579824422183207裝機制冷量萬大卡850650900150010008開鉆時間9開凍時間10開挖時間11停機時間凍結(jié)施工過程簡介1、察哈素礦副立井工期：副立井凍結(jié)工程于2009年7月21日開機送冷，2009年8月26日完成凍結(jié)交圈，歷時36天，與設(shè)

14、計工期相比提前24天時間。2009年9月17日下發(fā)正式開挖通知，2010年7月17日副井凍結(jié)竣工，停止送冷。2、察哈素礦風立井風立井凍結(jié)工程于2009年9月21日開機送冷，40天完成凍結(jié)交圈，與設(shè)計工期相比提前20天時間。2009年11月15日下發(fā)正式開挖通知，2010年3月22日井筒凍結(jié)段掘砌結(jié)束，開始二次復(fù)壁。于2010年5月8日井筒凍結(jié)段施工全部竣工，風井凍結(jié)于2010年4月26日停止送冷。3、紅一煤礦副井紅一礦副井于2010年3月18日開機送冷。水文孔W1設(shè)計深度為345米，于2010年6月3日上水，2010年6月6日井筒開始試挖，6月13日正式開挖，2011年1月2日開始套壁，201

15、1年1月21日井筒套壁至200米時正式停機。4、紅一煤礦風井紅一礦風井凍結(jié)工程于2009年10月23日開始凍結(jié)，兩個水文孔W1、W2設(shè)計深度為130米、340米，分別于2009年11月30日、12月4日開始上水，2009年12月16日井筒開始試挖，12月25日正式開挖。2010年7月8日凍結(jié)壁內(nèi)壁套壁結(jié)束，2010年8月7日風井凍結(jié)站全部停機。5、紅一煤礦主井主井凍結(jié)造孔于2009年11月1號開始造孔結(jié)束于2010年2月26日水文孔分別于2010年4月28日、2010年5月2日上水井筒正式開挖2010年5月15日凍結(jié)站停機2011年3月14日紅一煤礦風井沖積層凍結(jié)方案主要技術(shù)指標序號項目名稱取

16、值及計算結(jié)果1凈直徑(m)6.02沖積層 (m)363.893凍結(jié)深度(m)4504井壁最大厚度/掘進最大直徑(m)1.55/9.255鹽水溫度()/主凍結(jié)孔允許間距(m)-30/2.76凍結(jié)壁厚度計算控制土層粉砂細砂7控制土層埋深（m）298.06333.878沖積層中鉆孔靶域半徑（m）0.79凍結(jié)孔允許間距（m）2.710有效平均溫度/井幫溫度（）-12/-611厚度（m）5.712凍結(jié)壁穩(wěn)定性計算控制土層粉質(zhì)粘土粉土13控制土層埋深（m）187.20329.6714安全掘進段高（m）3.52.915凍結(jié)孔布置主孔/輔助孔/防片孔的深度(m)/369/21016主孔/輔助孔/防片孔的圈徑(

17、m)17.7/13.5/10.217主孔/輔助孔/防片孔的孔數(shù)(個)41/12/1218主孔/輔助孔/防片孔的開孔間距(m)1.356/3.534/2.67019主孔/輔助孔/防片孔至井幫的距離(m)4.2254.675/2.1252.575/0.6750.92520觀測孔布置水位觀測孔的數(shù)量/深度（個/m）1/130, 1/34021溫度觀測孔的數(shù)量/深度（個/m）1/450, 1/408, 1/408, 1/22022凍結(jié)管規(guī)格主凍結(jié)管（mm）210m為159723輔助凍結(jié)管（mm）210m為159724防片凍結(jié)管（mm）133625凍結(jié)孔工程量(m)2649426凍結(jié)器鹽水循環(huán)量（m3/

18、h）主凍結(jié)孔1527輔助、防片凍結(jié)孔1328凍結(jié)冷量計算凍結(jié)器傳熱面積/單位熱流量(m2/kcal/(m2h)11142.1/25029需冷量（kcal/h）320.3410430裝機標準制冷能力（kcal/h）910.4310431冷卻水需用量（m3/h）1189.8232補給量（m3/h）29.7533凍結(jié)時間試挖前/正式開挖前（d）70/8034開凍至停凍（d）240紅一煤礦副井沖積層凍結(jié)方案主要技術(shù)指標序號項目名稱副井1凈直徑(m)8.02沖積層 (m)359.13凍結(jié)深度(m)4324井壁最大厚度/掘進最大直徑(m)1.6/11.355鹽水溫度()-326凍結(jié)壁厚度計算控制土層細砂7

19、控制土層埋深（m）340.68沖積層中鉆孔靶域半徑（mm）6509主凍結(jié)孔允許間距（m）2.710有效平均溫度/井幫溫度（）-12.5/-611厚度（m）7.212凍結(jié)壁穩(wěn)定性計算控制土層粉質(zhì)粘土13控制土層埋深（m）327.514安全掘進段高（m）2.53.015凍結(jié)孔布置主孔/輔助孔/防片孔的深度(m)/370/22016主孔/輔助孔/防片孔的圈徑(m)22.1/16/12.617主孔/輔助孔/防片孔的孔數(shù)(個)45/27/1218主孔/輔助孔/防片孔的開孔間距(m)1.543/1.862/3.29919主孔/輔助孔/防片孔至井幫的距離(m)6.0255.375/2.9752.325/1.

20、2750.97520觀測孔布置水位觀測孔的數(shù)量/深度（個/m）1/34521溫度觀測孔的數(shù)量/深度（個/m）1/430, 2/412, 1/230,1/38022凍結(jié)管規(guī)格主凍結(jié)管（mm）224m為1336,224m為159723輔助凍結(jié)管（mm）200m為1596,200m為159724防片凍結(jié)管（mm）145m為1596,145m為133625凍結(jié)孔工程量(m)3383926凍結(jié)器鹽水循環(huán)量（m3/h）主凍結(jié)孔1527輔助、防片凍結(jié)孔1528凍結(jié)冷量計算凍結(jié)器傳熱面積/單位熱流量(m2/kcal/(m2h)11456.3/25029總需冷量（kcal/h）425.4410430裝機標準制冷能力（kcal/h）1241.8310431冷卻水總需用量（m3/h）17