淮南新建矿井井筒冻结工程常见问题浅析

孔伟杰陈清敏李俊华

摘要：对冻结施工过程中容易出现问题的施工工序予以说明，以便对井筒冻结施工中的细节加强管理，提高井筒冻结施工质量。

关键词：井筒冻结施工技术现场管理

1井筒冻结方案的审查应当注意的问题

1.1井筒冻结深度。指井筒主冻结孔的深度，若主冻结孔采用差异冻结方案，则指深孔的冻结深度。合理确定井筒冻结深度，关系到井筒冻结段的施工安全和基岩段施工的连续性，因此在井筒冻结方案中应认真审核井筒冻结深度。冻结深度主要根据井筒含水层、岩性、渗透系数等地质与水文资料确定，《矿山井巷工程施工及验收规范》规定：井筒的冻结深度，必须深入不透水的稳定岩层10m以上。当基岩下部30m左右仍有含水层时，应延伸冻结深度。淮南新建矿井冻结一般穿过基岩风化带，有的井筒穿过基岩段第一含水层，后者较前者好些，具体情况在表一中予以说明。

1.2冻结机组制冷能力的复核。为了实现快速冻结，快速交圈的目标，必须确保冻结机组制冷能力满足井筒冻结的实际需要。由于井筒需冷量计算，在选定相关参数时，受经验数据的局限性和各参数选定误差及人为因素的影响和对施工环境气候条件的忽视，井筒需冷量计算结果偏小，导致冻结站实际装机能力不足。因此，冻结站装机容量应按照井筒实际需冷量的3.5~4.0倍配备冻结制冷机组，设备选型应优先选用安全高效的螺杆机组。下面以表二中朱集矸石井与谢桥箕斗井井筒冻结实例予以说明：

1.3积极冻结期盐水温度。为实现快速冻结交圈目的，应在经济实用和安全可靠的基础上尽可能降低盐水温度，一般在积极冻结期，盐水温度应尽快降至-32℃以下，强化冻结期盐水温度可保持在-32~-34℃之间，根据井筒冻结深度可作相应调整

1.4水文孔位置的确定。通过观测水文孔含水层的水位变化，可直观了解井筒不同深度冻结壁交圈时间，以便确定井筒开挖时间。因此在井筒冻结段合适的含水层合理布置水文孔的位置，就显得至关重要。表土段水文孔孔深应进入冲积层中最下部的含水层，布置在距井筒中心1m远的位置，以不影响井筒提升和测量为宜。水文观测孔报导方式一般有单孔单层报导和单管分层报导各含水层情况两种。在淮南矿区冲积层一般有3~4含水层，水文观测孔正常布置2个，报导2~3个主要含水层。

1.5深厚膨胀粘土施工段高与井帮暴露时间的确定。根据淮南矿区新井建设井筒冻结施工经验，认为段高不超过2.5m，井帮暴露时间不超过20h，施工是安全的。谢桥矿以前施工副井及矸石井在过239~300m之间的厚粘土层时发生多根冻结管断裂淹井事故，且该地区深厚粘土层位移量明显，建议在此地区段高宜控制在2m以内，井帮暴露时间不超过16h，同时保证井帮温度保持在低于-3℃。

2冻结造孔施工应当注意的问题

2.1钻场基础必须保证有足够的承载能力和平整度，以保证钻孔正常施工钻孔的竖直度和方便平移钻机。一般钻场基础厚度在700mm左右（三七灰土厚度300m，砼基础厚400mm，砼强度不宜小于C20）。谢桥矿二副井冻结钻场基础回填不实，打钻时，砼基础不均匀沉降，影响冻结孔的偏斜，造成冻结管不能下放到设计位置。

2.2冻结孔深度的检查，在终孔测斜时，由于陀螺一般放置在距离孔底5~7m的位置，因此，终孔测斜应和钻具丈量记录结合起来检查冻结孔深度。

2.3冻结管配管总量的复核、下管实际深度的确认、冻结孔测斜、冻结管焊接质量与打压，在施工中都应予以重视，本文在此不再赘述。

3冻结制冷施工过程中应注意的问题

3.1溶化氯化钙必须搅拌均匀，可根据盐水温度确定盐水浓度，预防临时停电，防止氯化钙溶液出现析冰、析盐现象。

3.2冷却水水源井位置在冻结法施工中至关重要，水源井位置选择不当，将直接影响到冻结效果。因此，为避免人为加大地下水流通，影响冻结壁交圈，水源井应布置在冻结井筒在其降水漏斗影响范围以外、地下水水流的上游，距离冻结井筒300m以上，二水源井间距应大于150m。对矿井附近500m以内的其它水源井也应派人调查登记，监测其水位变化及冻结井筒水文孔水位变化，分析二者是否有联系，以免影响井筒冻结交圈。

3.3地沟槽施工：冻结单位在确定地沟槽施工时，应与掘砌单位协商确定地沟槽建筑结构形式，以满足后期井筒掘砌岀矸和通风的需要。地沟槽地面应做防水处理，避免地表水流入地沟槽渗入井筒；作好流水坡度和泵窝，以便沟槽积水能够排净。

3.4厚粘土施工：为保证井筒掘砌施工能安全通过深厚粘土层，特别是膨胀粘土层，井筒冻结单位应加强冻结运行系统管理，预防断管事故的发生，盐水温度与盐水流量必须满足井筒安全施工的需要，确保井帮温度在-3~-5℃，控制井帮位移量。在过深厚膨胀粘土层时，冻结单位应加强冻土入荒、井帮位移量及工作面底鼓进测量。