恒源煤电集团祁东煤矿新副井井筒冻结效果浅析

李 康

皖北煤电集团祁东煤矿，安徽宿州 234000

恒源煤电集团祁东煤矿新副井井筒冻结效果浅析

李 康

皖北煤电集团祁东煤矿，安徽宿州 234000

本文介绍了祁东煤矿新副井井筒的基本概况、冻结法的设计方案、冻结孔的布置设计、保证冻结效果的各种方法及该井筒的冻结效果分析。

井筒； 冻结壁； 强度；设计；流量； 效果

1 工程概述

祁东煤矿隶属于安徽恒源煤电股份有限公司，位于安徽省宿州市境内，设计生产能力240万t/年，新副井设计净直径φ6.5m，冻结深度为460m，最大掘进荒径10m，此井表土埋藏较厚，且地质条件较复杂。

2 冻结方案设计分析

1）冻结壁的形成要快速，并尽快达到设计强度，以适应快速掘进要求，考虑快速掘进且防止片帮的需要，对冻结孔的布置、冻结器的工作状况、冻结站的运行状况进行优化设计与配置，以保证井筒掘砌施工安全、工程质量优良、计划工期合理；

2）提高对钻孔质量的要求，严格控制冻结孔间距、孔斜率及防片孔向内偏值；

3）控制冻结壁的裸露时间，减少其径向位移，使冻结管处于冻结壁的弹性变形区内，防止冻结管断裂，确保安全；

4）在确保井筒安全的前提下，尽量减少冻土扩入量，协调冻结与掘砌的关系，保证冻结段安全快速施工。

3 冻结孔布置设计

结合祁东矿区地质情况，为保证冻结壁设计厚度和强度，保证施工安全，同时兼顾防止上部砂层片帮和井筒较高的建设速度，所以采用三圈孔的布孔方式，以外排冻结孔作为冻结壁形成的主冻结孔，采用差异冻结方式，长腿穿过风化带深入稳定基岩，短腿深度达到弱风化带上表面；中排孔为辅助孔，深入到冲积层底部，起辅助冻结作用；内排为防片孔，起上部防片帮的作用，这三排孔共同作用形成冻结壁（具体见下表和冻结孔布置图）。

冻结孔布置主要参数表

冻结孔布置图

4 保证井筒冻结效果的有效测试手段和方法

4.1 冻结器盐水流量检测

1）在冻结孔的供水干管上加装电磁流量计，实现流量总量控制；

2）必要时利用流量测试仪，测量单孔冻结器的流量。

4.2 冻结器盐水温度的检测与控制

1）在每个冻结器的回液管上布置一个测点；

2）冻结器单孔温度检测使用感温元件和计算机巡回检测；

3）开冻前一周进行测温仪器校验，冻结器盐水温度误差±0.5℃以内；

4）开冻后每天定时对每个冻结器的回水温度进行检测，发现问题及时处理。

4.3 水文观测孔的水位检测

从水文观测孔竣工验收合格起至管内水位上升至管口期间，定期测量水位。

4.4 冻结壁形成状况的检测

1）冻结壁形成检测主要利用测温孔采集数据进行分析，本次冻结工程利用计算机巡回检测技术测温，使用一线总线制系统；

2）按照设计的测温孔测点埋藏深度提前加工标定好测温元件，测温系统误差±0.5℃。测温孔集中检测，实时采集，进行数据分析；

3）开冻前一周，敷设好测温电缆，测温系统调整完毕，并测示不同深度地层的原始地温。

4）开冻后每天定时对测温孔内温度进行检测，并打印报表。

4.5 冻结钻孔的控制

对钻孔的质量一定要严格控制，测斜仪器要先进、精度高、本身误差小。保证钻孔偏斜率符合要求。

4.6 冻结与掘砌的配合

冻结段掘砌过程中，掘砌与冻结应密切配合，对于冻结壁扩展范围、井帮温度、冻土位移量的变化要互通信息。

凿井单位在掘砌至厚粘土层时，要注意控制掘进段高。

5 冻结效果分析

1）冻结段的两个指标，盐水温度，盐水流量在调控时，应首先降低盐水温度，加大回路温差；

2）选择合理的井筒开挖时间，可以创造很好的凿井条件，达到少挖冻土，避免开挖过早引起片帮或冻结管断裂，达到安全施工的目的及可以缩短建井总工期和井筒冻结时间；

3）严格控制掘进段高和井帮暴露时间，特别是厚粘土层。表土段施工时，掘进段高2.5m，井帮暴露时间不超过20小时，冻结管始终处于稳定状态；

4）重视信息化施工，冻结与凿井单位密切配合，加强冻结过程中的检测，按照冻结壁分析资料指导施工，是此次冻结凿井实现科学管理，提高经济效益，确保施工安全的重要措施之一；

5）从冻结施工结果来看，此井筒采用差异冻结、冻结工艺是成功的。

TD26

A

1674-6708（2010）30-0122-02