凍結法井筒施工和防結冰

李洋之

（七臺河技師學院，黑龍江七臺河154600）

凍結法井筒施工和防結冰

李洋之

（七臺河技師學院，黑龍江七臺河154600）

凍結法鑿井是在地面按設計鉆孔到預計需凍結的深度，然后在凍結鉆孔內下凍結管，利用凍結站內的制冷設備壓縮低溫鹽水在凍結鉆孔內循環流動，形成凍結帷幕，當凍結帷幕達到設計強度后，就可以在凍結帷幕的保護下進行井筒掘砌。

凍結法；井筒；施工；防結冰

隨著煤礦建井技術的發展，特殊鑿井技術也有了長足的進步，特別是凍結法施工深厚沖積層井筒的掘砌技術得到了快速發展，形成了鉆孔、凍結、掘進、砌壁等一系列完整的技術系統，目前已成為施工深厚沖積層立井井筒主要的施工方法。

1 凍結法井筒施工

1.1 凍結井筒適時開挖的條件

凍結井筒施工適時開挖，是加快井筒施工速度、縮短工期的重要一環。開挖過早會發生片幫甚至涌砂透水。開挖過遲，隨著凍土墻的不斷擴展，會增加施工難度，影響施工進度。因此，井筒開挖時間應遵循以下原則：第一，當水文觀測孔內的水位已有規律地上升并冒水。第二，測溫孔的溫度已降至設計值，證實凍結壁已全部澆固，其強度具備開挖條件。第三，開挖前的準備工作均已就緒，完全具備井筒施工條件。

1.2 井筒施工

1.2.1 鎖口

鎖口按其支護結構與井壁結構的區別可分為臨時鎖口和永久鎖口兩種。鎖口掘進一般采用人工倒臺階式挖掘，即先沿井筒周邊開始挖掘，再向井筒中心擴展，留出中心土，作為井筒外土壁片幫時打撐生根點，待鎖口砌壁完成后再挖取中心土。鎖口段砌壁施工時要預留封口盤、激光粱和固定盤梁窩，鎖口施工完成即可進行封口盤、固定盤、激光粱的安裝。

1.2.2 凍結井筒施工

第一，掘進。凍土墻挖掘。開挖初期，在凍土墻未進入荒徑時，應采用短段臺階環形輻射分區劃片的方法挖掘，并在井筒中心挖超前小井，先挖取井筒徑內的土，再分片對稱開挖幫壁土。為防止井壁整體下沉，在刷幫時可在井壁厚度外錯100mm，對稱砌筑6～8個1 500mm×300mm的料石垛，以后隨著凍土進入荒徑逐步減少和取消。在施工措施中應明確規定段高高度、小井直徑及臺階規格等，此段以人工挖掘為主。凍土墻進入荒徑后的挖掘。當凍土墻已進入荒徑，以人工風鎬、風鏟直接破碎凍土進行全斷面一次挖掘，根據不同土層，適當調整段高，當凍土墻全部進入井筒或風化基巖段施工時，可采用鉆爆法施工，施工時要編制切實可行的爆破安全技術措施。第二，切壁。外壁采用1m× 1m金屬塊裝模板，吊桶下放砼至吊盤下層盤，人工入模，插入式振動棒振搗。內壁采用液壓滑升模板自下而上澆筑，吊桶下放砼，至吊盤上層盤分灰漏斗內由竹節管入模，插入式振動棒振搗。

1.3 凍結井筒施工應注意的問題

第一，選擇合適的開挖時間。凍結井筒適時開挖，是加快施工速度、縮短工期的重要一環，開挖過早會發生片幫甚至涌砂透水，開挖過遲隨著凍土墻的不斷擴展，會增加施工難度，影響施工進度。

第二，選擇合適的施工段高。凍結井筒在施工過程中要根據凍土進入荒徑的距離、土層性質確定合理的施工段高，以保證施工安全。

第三，對鈣質黏土層要采取切實可行的措施。鈣質黏土層具有含水率低、不易凍結、膨脹性大等不利施工的特點，因此施工時，在確定合理的施工段高、盡量縮短井幫暴露時間、延長井壁的拆模時間等，要編制切實可行的施工措施，以保證施工安全和井壁質量。

第四，內壁施工采用滑模套壁施工。為保證井壁質量，應掌握好滑升速度，滑升過快，井壁尚未初凝，易造成砼表面下墜打皺，甚至局部塌落露筋；反之則脫模困難。

2 凍結井施工井筒防結冰

凍結井筒隨著井筒掘砌深度和凍結時間的增加，井筒內的空氣溫度也會隨著下降，最低可達-10℃～-15℃，造成井壁和提升穩繩結冰，增加立井防墜安全管理的難度和妨礙提升滑架的正常運行，嚴重時滑架受阻與吊桶間距達到100m以上。然后突然下降，給安全生產帶來巨大威脅，同時惡劣的勞動環境也會影響施工人員的身心健康。于是我們采用在固定盤上方安設遠紅外線電發熱板的方法解決這個問題。

在固定盤上方均勻安設24組遠紅外線電發熱板，每組2塊，每塊功率2kW，遠紅外線電發熱板通電后發出的熱量使其附近的井筒空氣溫度上升，開動抽風機熱空氣就會沿著井筒向下流動，使整個井筒內的空氣溫度上升。該方法在某礦回風井井筒凍結段施工時試驗成功，并在該礦主、副、風三井井筒的凍結段施工中得以推廣使用，有效地提高了井筒內的空氣溫度，消除了墜冰的重大安全隱患，改善了井筒內的工作環境。

3 凍結井筒施工脫水防凍

立井凍結法施工隨著井筒掘砌深度的增加、凍結時間的加長，井筒內的空氣溫度也會隨之下降，最低可達-10～-15℃，這就會使掘進的主要動力——壓縮空氣內所含水結冰，輕則影響風動工具的正常運轉，降低勞動效率，重則將整個壓風管凍實，需拆除化冰，嚴重影響施工進度和施工安全。為了解決壓風凍結的難題，我們將從壓風機房出來的壓風干管通過冷凍溝槽，再向井下供風，較好地解決了壓風凍結的問題。

［1］東兆星，吳士良.井巷工程［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2009.

［2］呂建青.井巷工程［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2009.

［3］胡湘宏.巷道施工技術［M］.北京：煤炭工業出版社，2014.

［4］張恩強，勾攀峰，陳海波.井巷工程［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2010.

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2015-10-29