李 康

皖北煤電集團祁東煤礦，安徽宿州 234000

恒源煤電集團祁東煤礦新副井井筒凍結(jié)效果淺析

李 康

皖北煤電集團祁東煤礦，安徽宿州 234000

本文介紹了祁東煤礦新副井井筒的基本概況、凍結(jié)法的設計方案、凍結(jié)孔的布置設計、保證凍結(jié)效果的各種方法及該井筒的凍結(jié)效果分析。

井筒； 凍結(jié)壁； 強度；設計；流量； 效果

1 工程概述

祁東煤礦隸屬于安徽恒源煤電股份有限公司，位于安徽省宿州市境內(nèi)，設計生產(chǎn)能力240萬t/年，新副井設計凈直徑φ6.5m，凍結(jié)深度為460m，最大掘進荒徑10m，此井表土埋藏較厚，且地質(zhì)條件較復雜。

2 凍結(jié)方案設計分析

1）凍結(jié)壁的形成要快速，并盡快達到設計強度，以適應快速掘進要求，考慮快速掘進且防止片幫的需要，對凍結(jié)孔的布置、凍結(jié)器的工作狀況、凍結(jié)站的運行狀況進行優(yōu)化設計與配置，以保證井筒掘砌施工安全、工程質(zhì)量優(yōu)良、計劃工期合理；

2）提高對鉆孔質(zhì)量的要求，嚴格控制凍結(jié)孔間距、孔斜率及防片孔向內(nèi)偏值；

3）控制凍結(jié)壁的裸露時間，減少其徑向位移，使凍結(jié)管處于凍結(jié)壁的彈性變形區(qū)內(nèi)，防止凍結(jié)管斷裂，確保安全；

4）在確保井筒安全的前提下，盡量減少凍土擴入量，協(xié)調(diào)凍結(jié)與掘砌的關(guān)系，保證凍結(jié)段安全快速施工。

3 凍結(jié)孔布置設計

結(jié)合祁東礦區(qū)地質(zhì)情況，為保證凍結(jié)壁設計厚度和強度，保證施工安全，同時兼顧防止上部砂層片幫和井筒較高的建設速度，所以采用三圈孔的布孔方式，以外排凍結(jié)孔作為凍結(jié)壁形成的主凍結(jié)孔，采用差異凍結(jié)方式，長腿穿過風化帶深入穩(wěn)定基巖，短腿深度達到弱風化帶上表面；中排孔為輔助孔，深入到?jīng)_積層底部，起輔助凍結(jié)作用；內(nèi)排為防片孔，起上部防片幫的作用，這三排孔共同作用形成凍結(jié)壁（具體見下表和凍結(jié)孔布置圖）。

凍結(jié)孔布置主要參數(shù)表

凍結(jié)孔布置圖

4 保證井筒凍結(jié)效果的有效測試手段和方法

4.1 凍結(jié)器鹽水流量檢測

1）在凍結(jié)孔的供水干管上加裝電磁流量計，實現(xiàn)流量總量控制；

2）必要時利用流量測試儀，測量單孔凍結(jié)器的流量。

4.2 凍結(jié)器鹽水溫度的檢測與控制

1）在每個凍結(jié)器的回液管上布置一個測點；

2）凍結(jié)器單孔溫度檢測使用感溫元件和計算機巡回檢測；

3）開凍前一周進行測溫儀器校驗，凍結(jié)器鹽水溫度誤差±0.5℃以內(nèi)；

4）開凍后每天定時對每個凍結(jié)器的回水溫度進行檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

4.3 水文觀測孔的水位檢測

從水文觀測孔竣工驗收合格起至管內(nèi)水位上升至管口期間，定期測量水位。

4.4 凍結(jié)壁形成狀況的檢測

1）凍結(jié)壁形成檢測主要利用測溫孔采集數(shù)據(jù)進行分析，本次凍結(jié)工程利用計算機巡回檢測技術(shù)測溫，使用一線總線制系統(tǒng)；

2）按照設計的測溫孔測點埋藏深度提前加工標定好測溫元件，測溫系統(tǒng)誤差±0.5℃。測溫孔集中檢測，實時采集，進行數(shù)據(jù)分析；

3）開凍前一周，敷設好測溫電纜，測溫系統(tǒng)調(diào)整完畢，并測示不同深度地層的原始地溫。

4）開凍后每天定時對測溫孔內(nèi)溫度進行檢測，并打印報表。

4.5 凍結(jié)鉆孔的控制

對鉆孔的質(zhì)量一定要嚴格控制，測斜儀器要先進、精度高、本身誤差小。保證鉆孔偏斜率符合要求。

4.6 凍結(jié)與掘砌的配合

凍結(jié)段掘砌過程中，掘砌與凍結(jié)應密切配合，對于凍結(jié)壁擴展范圍、井幫溫度、凍土位移量的變化要互通信息。

鑿井單位在掘砌至厚粘土層時，要注意控制掘進段高。

5 凍結(jié)效果分析

1）凍結(jié)段的兩個指標，鹽水溫度，鹽水流量在調(diào)控時，應首先降低鹽水溫度，加大回路溫差；

2）選擇合理的井筒開挖時間，可以創(chuàng)造很好的鑿井條件，達到少挖凍土，避免開挖過早引起片幫或凍結(jié)管斷裂，達到安全施工的目的及可以縮短建井總工期和井筒凍結(jié)時間；

3）嚴格控制掘進段高和井幫暴露時間，特別是厚粘土層。表土段施工時，掘進段高2.5m，井幫暴露時間不超過20小時，凍結(jié)管始終處于穩(wěn)定狀態(tài)；

4）重視信息化施工，凍結(jié)與鑿井單位密切配合，加強凍結(jié)過程中的檢測，按照凍結(jié)壁分析資料指導施工，是此次凍結(jié)鑿井實現(xiàn)科學管理，提高經(jīng)濟效益，確保施工安全的重要措施之一；

5）從凍結(jié)施工結(jié)果來看，此井筒采用差異凍結(jié)、凍結(jié)工藝是成功的。

TD26

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1674-6708（2010）30-0122-02