冻结法井筒施工和防结冰

李洋之

（七台河技师学院，黑龙江七台河154600）

冻结法井筒施工和防结冰

李洋之

（七台河技师学院，黑龙江七台河154600）

冻结法凿井是在地面按设计钻孔到预计需冻结的深度，然后在冻结钻孔内下冻结管，利用冻结站内的制冷设备压缩低温盐水在冻结钻孔内循环流动，形成冻结帷幕，当冻结帷幕达到设计强度后，就可以在冻结帷幕的保护下进行井筒掘砌。

冻结法；井筒；施工；防结冰

随着煤矿建井技术的发展，特殊凿井技术也有了长足的进步，特别是冻结法施工深厚冲积层井筒的掘砌技术得到了快速发展，形成了钻孔、冻结、掘进、砌壁等一系列完整的技术系统，目前已成为施工深厚冲积层立井井筒主要的施工方法。

1 冻结法井筒施工

1.1 冻结井筒适时开挖的条件

冻结井筒施工适时开挖，是加快井筒施工速度、缩短工期的重要一环。开挖过早会发生片帮甚至涌砂透水。开挖过迟，随着冻土墙的不断扩展，会增加施工难度，影响施工进度。因此，井筒开挖时间应遵循以下原则：第一，当水文观测孔内的水位已有规律地上升并冒水。第二，测温孔的温度已降至设计值，证实冻结壁已全部浇固，其强度具备开挖条件。第三，开挖前的准备工作均已就绪，完全具备井筒施工条件。

1.2 井筒施工

1.2.1 锁口

锁口按其支护结构与井壁结构的区别可分为临时锁口和永久锁口两种。锁口掘进一般采用人工倒台阶式挖掘，即先沿井筒周边开始挖掘，再向井筒中心扩展，留出中心土，作为井筒外土壁片帮时打撑生根点，待锁口砌壁完成后再挖取中心土。锁口段砌壁施工时要预留封口盘、激光粱和固定盘梁窝，锁口施工完成即可进行封口盘、固定盘、激光粱的安装。

1.2.2 冻结井筒施工

第一，掘进。冻土墙挖掘。开挖初期，在冻土墙未进入荒径时，应采用短段台阶环形辐射分区划片的方法挖掘，并在井筒中心挖超前小井，先挖取井筒径内的土，再分片对称开挖帮壁土。为防止井壁整体下沉，在刷帮时可在井壁厚度外错100mm，对称砌筑6～8个1 500mm×300mm的料石垛，以后随着冻土进入荒径逐步减少和取消。在施工措施中应明确规定段高高度、小井直径及台阶规格等，此段以人工挖掘为主。冻土墙进入荒径后的挖掘。当冻土墙已进入荒径，以人工风镐、风铲直接破碎冻土进行全断面一次挖掘，根据不同土层，适当调整段高，当冻土墙全部进入井筒或风化基岩段施工时，可采用钻爆法施工，施工时要编制切实可行的爆破安全技术措施。第二，切壁。外壁采用1m× 1m金属块装模板，吊桶下放砼至吊盘下层盘，人工入模，插入式振动棒振捣。内壁采用液压滑升模板自下而上浇筑，吊桶下放砼，至吊盘上层盘分灰漏斗内由竹节管入模，插入式振动棒振捣。

1.3 冻结井筒施工应注意的问题

第一，选择合适的开挖时间。冻结井筒适时开挖，是加快施工速度、缩短工期的重要一环，开挖过早会发生片帮甚至涌砂透水，开挖过迟随着冻土墙的不断扩展，会增加施工难度，影响施工进度。

第二，选择合适的施工段高。冻结井筒在施工过程中要根据冻土进入荒径的距离、土层性质确定合理的施工段高，以保证施工安全。

第三，对钙质黏土层要采取切实可行的措施。钙质黏土层具有含水率低、不易冻结、膨胀性大等不利施工的特点，因此施工时，在确定合理的施工段高、尽量缩短井帮暴露时间、延长井壁的拆模时间等，要编制切实可行的施工措施，以保证施工安全和井壁质量。

第四，内壁施工采用滑模套壁施工。为保证井壁质量，应掌握好滑升速度，滑升过快，井壁尚未初凝，易造成砼表面下坠打皱，甚至局部塌落露筋；反之则脱模困难。

2 冻结井施工井筒防结冰

冻结井筒随着井筒掘砌深度和冻结时间的增加，井筒内的空气温度也会随着下降，最低可达-10℃～-15℃，造成井壁和提升稳绳结冰，增加立井防坠安全管理的难度和妨碍提升滑架的正常运行，严重时滑架受阻与吊桶间距达到100m以上。然后突然下降，给安全生产带来巨大威胁，同时恶劣的劳动环境也会影响施工人员的身心健康。于是我们采用在固定盘上方安设远红外线电发热板的方法解决这个问题。

在固定盘上方均匀安设24组远红外线电发热板，每组2块，每块功率2kW，远红外线电发热板通电后发出的热量使其附近的井筒空气温度上升，开动抽风机热空气就会沿着井筒向下流动，使整个井筒内的空气温度上升。该方法在某矿回风井井筒冻结段施工时试验成功，并在该矿主、副、风三井井筒的冻结段施工中得以推广使用，有效地提高了井筒内的空气温度，消除了坠冰的重大安全隐患，改善了井筒内的工作环境。

3 冻结井筒施工脱水防冻

立井冻结法施工随着井筒掘砌深度的增加、冻结时间的加长，井筒内的空气温度也会随之下降，最低可达-10～-15℃，这就会使掘进的主要动力——压缩空气内所含水结冰，轻则影响风动工具的正常运转，降低劳动效率，重则将整个压风管冻实，需拆除化冰，严重影响施工进度和施工安全。为了解决压风冻结的难题，我们将从压风机房出来的压风干管通过冷冻沟槽，再向井下供风，较好地解决了压风冻结的问题。

［1］东兆星，吴士良.井巷工程［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2009.

［2］吕建青.井巷工程［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2009.

［3］胡湘宏.巷道施工技术［M］.北京：煤炭工业出版社，2014.

［4］张恩强，勾攀峰，陈海波.井巷工程［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2010.

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2015-10-29