煤矿建设项目冻结法立井施工环境影响评价要点

2019-02-19高思源

城市建设理论研究（电子版） 2019年8期

高思源

河北省众联能源环保科技有限有限公司河北石家庄 050011

一、冻结法概况

冻结法是指用人工制冷的方法，将天然岩土变为冻土，用于抵抗土体、隔绝地下水，是有效穿越不稳定岩层、地下水含水层的特殊施工方法[1]，是在煤矿立井施工中广泛应用。

冻结法制冷系统一般由地面冻结站及地下制冷管路组成，制冷过程包括三个循环系统，即冷媒循系统、盐水循环系统和冷却水循环系统。冻结站制出的盐水通过进液干管与各冻结孔进液管相连，各冻结孔回液管连接回液干管，返回盐水箱；储罐内冷媒首先进入蒸发器，与盐水循环系统回水换热后对盐水回水制冷，冷媒吸收热量后变成气态进入压缩机，经压缩机压缩后形成高温高压的过热蒸气，进入冷凝器后与冷却水循环系统水换热凝结为液态，并返回储罐循环使用；冷却水循环系统水吸收冷媒循环系统热量后经冷却塔冷却后循环使用。

二、冻结法立井施工工艺流程

1、井口施工

首先建设锁口，在临时位置开挖表土，砌筑砖墙，锁口砌筑厚锁口外侧用表土回填，并在锁口上方安设井架。

2、冻土施工

在立井施工之前首先需进行冻土施工，首先按照设计钻孔位置在沿锁扣周边搭建钻塔，并利用钻机向下施工钻孔。待钻进至设计深度，将钻杆取出，安设冻结管路，并拆除钻塔。搭建冻结站，并将冷冻液循环注入冻结管路，将冻结孔周围岩土冻结。

3、表土段立井施工

表土段施工一般采用挖掘机配合人工的方式在井底按照每段井壁设计直径将土方挖出，并将土方通过吊桶将表土提升至地面临时堆存。表土段施工每挖出表土到达一定深度后，需对井壁支护，一般在井壁内侧用木质模板连续拼接，并在模板内侧利用井圈固定。表土段每施工一定深度后，需要施工井壁作为永久性支护，井壁一般按照由下向上的顺序分段施工，直至表土段井壁施工完毕。

4、基岩段立井施工

基岩段施工由上至下分阶段爆破施工，首先用散钻在井底按照设计的位置钻孔，钻屑通过吊桶并提升至地面。钻孔每钻到一定深度后，在钻孔内填充炸药并封孔、爆破。爆破后将井壁残留不稳定岩层清理，岩石通过抓岩机装至吊桶内提升至地面。每段爆破岩石清理完毕后施工下一段立井，直至设计井底标高，随后由上向下分段施工基岩段井壁，直至基岩段井壁施工完毕。

5、附属设施安装

井筒施工完成后，在立井内安设附属设施，并在地面建设附属设施。

6、施工设施移除

各阶段施工结束后，需要将相应设施移除。

（1）每个冻结孔钻孔施工后，将钻塔拆除并移至下一个冻结孔施工位置搭建使用，待冻结孔全部施工结束后将所有钻塔拆除后由施工单位回收。

（2）表土段施工结束后，需要将冻土设施移除，首先将冻结站停止运行，冻结站设施拆卸后由施工单位回收。冻结站净环水、盐水等收集利用，冷冻站设施、冷冻介质回收，冻结孔回填，场地平整。

（3）立井段施工结束后，将其他地面临时设施拆除，由施工单位回收，并将场地平整。

三、主要环境影响及治理措施

冻结法立井施工影响主要包括废气、废水、噪声、固体废物、环境风险、生态影响等。

（1）废气：主要为施工扬尘，通过施工场地洒水抑尘，表土、建筑材料等覆盖，施工区设置围挡等方式抑尘。

（2）废水：井壁渗水、冷冻站净环水系统排水、钻孔泥浆等施工废水经沉淀净化后优先用于场地抑尘及外供周边单位回用，无法利用部分外排至地表水体；冷冻站盐水全部外供周边企业利用或由施工单位回收。

（3）噪声：施工设备通过选用低噪声设备降噪。

（4）固体废物：施工废石部分用于回填钻孔，剩余通过制砖、回填矿山在采空区等其他途径利用；开挖表土用于施工场地生态恢复覆土使用。

（5）环境风险：液氨等冷媒采用密闭设施储存、运输，设备、管道、管件等密封。

（6）生态影响：施工结束后施工临时占地等地表破坏区域覆土绿化，生态恢复。

四、环境影响评价要点

冻结法立井施工相对于普通施工方法增加了一套制冷系统，制冷系统运行环境影响是冻结法施工环境影响评价过程中需要重点关注的问题，主要包括冷冻剂的选择与处置、浓盐水处置、井壁渗水处理与利用三方面。

1、冷冻剂的选择及处置

根据《消耗臭氧物质管理条例》，传统的氟立昂类制冷剂已禁止使用，目前冻结站常采用液氨作为制冷剂，现场需要配备氨罐，液氨等冷冻剂的环境风险是评价的重点。

2、浓盐水处置

盐水循环系统常使用食盐或二氯化钙的浓盐水溶液，一般需要现场配制。在制冷系统运行过程中，盐水循环使用，一般无浓盐水外排。当冻结段施工结束后，制冷系统拆除，需要将盐水循环系统内浓盐水溶液在盐水箱内收集处置，一般需处置浓盐水水量可达到数十吨，浓盐水中盐分含量一般可达到300～400g/L。若直接排放至外环境，将会对地表水、土壤等造成不利影响，需要结合实际情况提出处置途径，做到浓盐水不外排。由于总水量不大，一般不需要配套建设水处理设施，可优先考虑将该部分浓盐水就近送耗水量大，且对水质要求较低的企业利用，如洗煤厂、电厂、钢铁厂等。若无合适的利用途径，该部分浓盐水应由施工单位用盐水罐运走处置，或者在下一处冻结施工作业使用。

3、井壁渗水处理与利用

冻结法施工穿越含水层时，地下水在将通过井壁渗出，施工的过程中需要将井壁渗水排出。井壁渗水为涌出地下水，主要掺杂泥土等杂质，井壁渗水中主要污染物为悬浮物。为处理及利用井壁渗水，在施工场地内设置沉淀池，井壁渗水经沉淀后即可综合利用，优先用于场地抑尘及外供周边单位通过外供区域洗煤厂、电厂等其他途径回用，无法利用部分外排至地表水体。