凍結(jié)法井筒施工和防結(jié)冰

李洋之

（七臺(tái)河技師學(xué)院，黑龍江七臺(tái)河154600）

凍結(jié)法井筒施工和防結(jié)冰

李洋之

（七臺(tái)河技師學(xué)院，黑龍江七臺(tái)河154600）

凍結(jié)法鑿井是在地面按設(shè)計(jì)鉆孔到預(yù)計(jì)需凍結(jié)的深度，然后在凍結(jié)鉆孔內(nèi)下凍結(jié)管，利用凍結(jié)站內(nèi)的制冷設(shè)備壓縮低溫鹽水在凍結(jié)鉆孔內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，形成凍結(jié)帷幕，當(dāng)凍結(jié)帷幕達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，就可以在凍結(jié)帷幕的保護(hù)下進(jìn)行井筒掘砌。

凍結(jié)法；井筒；施工；防結(jié)冰

隨著煤礦建井技術(shù)的發(fā)展，特殊鑿井技術(shù)也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，特別是凍結(jié)法施工深厚沖積層井筒的掘砌技術(shù)得到了快速發(fā)展，形成了鉆孔、凍結(jié)、掘進(jìn)、砌壁等一系列完整的技術(shù)系統(tǒng)，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(jié)法井筒施工

1.1 凍結(jié)井筒適時(shí)開挖的條件

凍結(jié)井筒施工適時(shí)開挖，是加快井筒施工速度、縮短工期的重要一環(huán)。開挖過早會(huì)發(fā)生片幫甚至涌砂透水。開挖過遲，隨著凍土墻的不斷擴(kuò)展，會(huì)增加施工難度，影響施工進(jìn)度。因此，井筒開挖時(shí)間應(yīng)遵循以下原則：第一，當(dāng)水文觀測(cè)孔內(nèi)的水位已有規(guī)律地上升并冒水。第二，測(cè)溫孔的溫度已降至設(shè)計(jì)值，證實(shí)凍結(jié)壁已全部澆固，其強(qiáng)度具備開挖條件。第三，開挖前的準(zhǔn)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(hù)結(jié)構(gòu)與井壁結(jié)構(gòu)的區(qū)別可分為臨時(shí)鎖口和永久鎖口兩種。鎖口掘進(jìn)一般采用人工倒臺(tái)階式挖掘，即先沿井筒周邊開始挖掘，再向井筒中心擴(kuò)展，留出中心土，作為井筒外土壁片幫時(shí)打撐生根點(diǎn)，待鎖口砌壁完成后再挖取中心土。鎖口段砌壁施工時(shí)要預(yù)留封口盤、激光粱和固定盤梁窩，鎖口施工完成即可進(jìn)行封口盤、固定盤、激光粱的安裝。

1.2.2 凍結(jié)井筒施工

第一，掘進(jìn)。凍土墻挖掘。開挖初期，在凍土墻未進(jìn)入荒徑時(shí)，應(yīng)采用短段臺(tái)階環(huán)形輻射分區(qū)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(nèi)的土，再分片對(duì)稱開挖幫壁土。為防止井壁整體下沉，在刷幫時(shí)可在井壁厚度外錯(cuò)100mm，對(duì)稱砌筑6～8個(gè)1 500mm×300mm的料石垛，以后隨著凍土進(jìn)入荒徑逐步減少和取消。在施工措施中應(yīng)明確規(guī)定段高高度、小井直徑及臺(tái)階規(guī)格等，此段以人工挖掘?yàn)橹?。凍土墻進(jìn)入荒徑后的挖掘。當(dāng)凍土墻已進(jìn)入荒徑，以人工風(fēng)鎬、風(fēng)鏟直接破碎凍土進(jìn)行全斷面一次挖掘，根據(jù)不同土層，適當(dāng)調(diào)整段高，當(dāng)凍土墻全部進(jìn)入井筒或風(fēng)化基巖段施工時(shí)，可采用鉆爆法施工，施工時(shí)要編制切實(shí)可行的爆破安全技術(shù)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(dòng)棒振搗。內(nèi)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(nèi)由竹節(jié)管入模，插入式振動(dòng)棒振搗。

1.3 凍結(jié)井筒施工應(yīng)注意的問題

第一，選擇合適的開挖時(shí)間。凍結(jié)井筒適時(shí)開挖，是加快施工速度、縮短工期的重要一環(huán)，開挖過早會(huì)發(fā)生片幫甚至涌砂透水，開挖過遲隨著凍土墻的不斷擴(kuò)展，會(huì)增加施工難度，影響施工進(jìn)度。

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

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

第四，內(nèi)壁施工采用滑模套壁施工。為保證井壁質(zhì)量，應(yīng)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(jié)井施工井筒防結(jié)冰

凍結(jié)井筒隨著井筒掘砌深度和凍結(jié)時(shí)間的增加，井筒內(nèi)的空氣溫度也會(huì)隨著下降，最低可達(dá)-10℃～-15℃，造成井壁和提升穩(wěn)繩結(jié)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(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)滑架受阻與吊桶間距達(dá)到100m以上。然后突然下降，給安全生產(chǎn)帶來(lái)巨大威脅，同時(shí)惡劣的勞動(dòng)環(huán)境也會(huì)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(shè)遠(yuǎn)紅外線電發(fā)熱板的方法解決這個(gè)問題。

在固定盤上方均勻安設(shè)24組遠(yuǎn)紅外線電發(fā)熱板，每組2塊，每塊功率2kW，遠(yuǎn)紅外線電發(fā)熱板通電后發(fā)出的熱量使其附近的井筒空氣溫度上升，開動(dòng)抽風(fēng)機(jī)熱空氣就會(huì)沿著井筒向下流動(dòng)，使整個(gè)井筒內(nèi)的空氣溫度上升。該方法在某礦回風(fēng)井井筒凍結(jié)段施工時(shí)試驗(yàn)成功，并在該礦主、副、風(fēng)三井井筒的凍結(jié)段施工中得以推廣使用，有效地提高了井筒內(nèi)的空氣溫度，消除了墜冰的重大安全隱患，改善了井筒內(nèi)的工作環(huán)境。

3 凍結(jié)井筒施工脫水防凍

立井凍結(jié)法施工隨著井筒掘砌深度的增加、凍結(jié)時(shí)間的加長(zhǎng)，井筒內(nèi)的空氣溫度也會(huì)隨之下降，最低可達(dá)-10～-15℃，這就會(huì)使掘進(jìn)的主要?jiǎng)恿Α獕嚎s空氣內(nèi)所含水結(jié)冰，輕則影響風(fēng)動(dòng)工具的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，降低勞動(dòng)效率，重則將整個(gè)壓風(fēng)管凍實(shí)，需拆除化冰，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度和施工安全。為了解決壓風(fēng)凍結(jié)的難題，我們將從壓風(fēng)機(jī)房出來(lái)的壓風(fēng)干管通過冷凍溝槽，再向井下供風(fēng)，較好地解決了壓風(fēng)凍結(jié)的問題。

［1］東兆星，吳士良.井巷工程［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.

［2］呂建青.井巷工程［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.

［3］胡湘宏.巷道施工技術(shù)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2014.

［4］張恩強(qiáng)，勾攀峰，陳海波.井巷工程［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2010.

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2015-10-29