冻结法凿井技术在立井开拓中应用及其注意事项
冻结法凿井技术在立井开拓中的应用及其注意事项
摘要：冻结法凿井在井筒特殊施工中被大量应用。
其优点在于：适应性强、支护结构灵活、易控制、隔水性好、对环境影响小，尤其在不稳定表土层中施工井筒。
自90年代中期，随着冻结法凿井技术的逐渐推广，我国已是世界上用冻结法凿井穿过表土层最厚的国家之一。
但是在立井井筒冻结法施工中，仍然存在一些问题。
介绍了冻结法施工技术、存在的问题及其注意事项。
关键词: 冻结法施工；井筒；主要问题；注意事项
中图分类号：td265文献标识码： a 文章编号：
在立井井筒开挖之前，必须在开挖井筒的周围打一定数量的冻结孔，孔内安装冻结器。
低温盐水在冻结器中流动，吸收其周围地层的热量，形成冻结圈并逐渐扩大连接成封闭不透水的冻结壁，用于抵抗地压、隔绝地下水。
然后，在其保护下进行掘砌施工，待掘砌到预计的深度后，停止冻结，进行拔管和充填工作。
立井井筒冻结法施工主要工艺过程包括冻结孔施工、井筒冻结和井筒掘砌等主要工作。
由于地下空间的不确定性，冻结法在井筒的施工中还存在很多的不确定性，从而引起了很多问题，像冻结管断裂、冻结井壁破裂、工作面底鼓、冻结壁变形、风动机具的冻结堵塞以及地表冻融危害等问题。
现结合多年来的工作实践，就以上相关问题作简要分析，重点阐述了施工过程中的注意事项。
1 冻结孔偏斜及其注意事项
1.1 原因分析
一方面，随着施工的推进，钻机天轮、立轴和钻孔已不在一条垂直线上，或者钻具发生了弯曲，或者使用的泥浆过浓或过稀，这些问题只要认真检查是可以避免的。
另一方面就是地质条件的变化因素引起的，随着钻孔深度的变化，地层中岩石的性质也在不断变化，无论是由硬变软还是由软变硬，若不改变原来的钻进参数和采取相应的措施，就容易发生冻结孔偏斜。
1.2 注意事项
首先要根据工程地质实际情况合理选择钻具，φ89mm钻杆使用方便、纠斜较好，应是冻结孔施工的首选，其次适当加重管的长度和重量也可有效防止偏孔；其三是钻头选择，一般而言，上部采用四翼钻头，下部采用牙轮钻头较为合理。
其四是要依据地质变化及时调整钻进参数：钻压，最理想的钻压是钻头牙齿或刮刀吃入岩石，进尺均匀，钻具运转平稳，不颤抖、不摆动；钻速，不宜过大，一般控制在150~200r/min为宜。
2 冻结管的断裂及其注意事项
2.1 原因分析
在冻结井筒掘进中，冻结管断裂现象时有发生。
主要是冻结深度越来越深，遇到厚粘土层的机会越来越多，冻结管断裂的现象也就会越来越严重。
究其原因，主要有冻结壁的变形过大，冻结孔偏斜大，冻结管接头焊接质量差或丝扣连接时扣形不适。
2.2 注意事项
1）要合理确定冻结孔布置圈直径。
如冻结孔布置圈过小，虽然井帮温度较低，但其整体厚度不够，可能造成井壁变形过大。
因此，应合理确定冻结孔的布置圈径，以保证冻结壁的厚度。
2）要正确选用管材和连接方式。
冻结管一般选用优质低碳钢、中碳钢或低合金钢无缝管材，采用低碳钢无缝钢管时，宜用外箍焊接，而采用中碳钢或低合金钢时，宜用外箍丝扣连接。
同时，要保证冻结管的连接质量。
3）要控制掘进段高和井帮暴露时间，特别是深厚黏土层要严格控制。
由于段高小暴露时间短，有利于控制冻土的蠕变和冻胀力的发展,避免断管。
4）要降低盐水温度以控制井帮温度，使深部粘土层的强度达到设计要求。
3 冻结井壁破裂及其注意事项
3.1 原因分析
冻结壁发生破裂在国内冻结井筒施工中是一种较为普遍的现象。
究其原因，有以下几个方面：对地层土体性质掌握不全面，尤其是含有膨胀性矿物的地层；冻结壁强度低，黏土蠕变胀裂外层井壁；低温下混凝土早期强度低，在其未达到最终强度前井壁破裂；因冻结壁形状不规则和厚度不同等造成冻胀力不均匀以及在掘砌过程中，由于冻结壁流变量的不均匀，造成砌筑壁前冻结壁冻胀量释放不均匀，致使作用在外壁上的冻胀力不均匀；施工质量不复合要求。
3.2 注意事项
1）必须弄清土层的物理力学性质并进行合理的设计。
在井筒施工前，应弄清井筒穿过的土层矿物成分及有关的物理力学性质。
为此，必须进行施工专门的井检孔，对井筒穿过的主要土层，特别是厚度较大的黏土层，应尽量保证取样完整，精确测定其有关的物理力学参数，特别是与土体膨胀有关的参数，以便于冻结方案的确定。
根据地层土的性质、含水层的情况以及冻结站冻结能力合理确定冻结孔的大小、深度及间距，进一步提高冻结孔垂直质量，形成合理的孔圈结构，以减少冻结壁厚度的不均匀性。
2）要加强冻结,尽可能降低冻结温度。
在冻结法施工中，应适当加强冻结，或降低盐水温度或延长冻结时间。
有关资料统计分析认为，井筒开挖时，井帮温度应保证在-10℃以下。
在外壁和冻结壁共同作用的承压结构中，加强冻结能够使冻结壁厚度和强度远远地超过一般的设计规定，使冻结壁几乎可以成为一个弹性结构，从而减小变形，缓解作用在外壁上的压力。
3）要提高井壁混凝土的早期强度。
设计混凝土强度一般是以28d 强度计算的，但混凝土早期强度增大速率往往滞后于冻结压力增大速率，两者不相适应。
为此，可以在混凝土中掺入适量外加剂，以使不同龄期的混凝土强度增长超前于冻结压力的增长。
4）改善冻结壁和外壁之间夹层的保温缓压功能。
通常在冻结壁与外壁间加入泡塑板，其主导作用是延长外壁混凝土的养护时间，让压作用是辅助的。
对于砂质土层，这种泡塑板尚能达到预想的效果，但对于深厚易膨胀粘土层，冻结压力很大，已不能满足完全卸
压的目的。
为真正起到缓压目的，宜在冻结壁与外壁之间砌1层预制混凝土块，在预制混凝土块之间放可缩木板，或者先砌1层预制混凝土块，再铺层泡塑板，这样既可以起到保温作用，又可有效防止外壁破坏。
此外，也可选用fs新型防水膨胀剂掺入内壁混凝土，这样混凝土具有一定的膨胀量，在作用机理上起到了塑料板的作用，取消了双层井壁间的塑料板，加快了井筒的施工进度。
5）加强施工管理。
施工过程中要保证施工质量、改进施工工艺、提高施工速度是防止井壁破坏的有效措施。
井筒的开挖时间要选择适时，即当冻结壁已形成而又尚未冻至井筒范围以内时最为理想，此时，既便于掘进又不会造成涌水冒砂事故。
切忌为赶工期，在冻结壁强度与厚度未完全达到设计要求时便匆匆开挖；合理控制制冷量，不能过早停机及进入维持冻结，尤其在膨胀性大的粘土层中井帮温度必须达到-10℃以下；加大监控力度，保证混凝土设计强度及井壁的厚度，必要时应在已砌好的井壁段取芯检验；宜采用短段掘砌，小段高快速掘砌的作业方式，尤其在膨胀性大的黏土层中。
4 工作面底鼓及其注意事项
4.1原因分析
井筒掘进中,工作面底鼓现象时有发生。
少量底鼓属正常现象，这主要是由冻土的流变特性所决定的，但大量的底鼓对工程而言却是不允许的。
造成底鼓的主要原因：当井筒未冻实时，因井帮径向超前变形导致底鼓；当水位观察孔堵塞，地下冻胀力无出处时，可能导致底鼓；井壁交圈不好，有窗口时，涌砂冒泥和冻结管断裂、
盐水漏失，都会导致底鼓。
4.2 注意事项
采取措施降低冻结壁内的平均温度，提高冻结壁强度和稳定性，底鼓现象也随之减少。
一般导通的水位观察孔，地下水顺畅放出，底鼓程度就会明显减轻。
5 冻结壁变形及其注意事项
5.1原因分析
冻结井壁的变形问题主要是由冻结壁的强度不够、段高过大或井帮暴露时间过长引起的。
5.2 注意事项
要控制冻结壁的变形，控制办法是降低冻结壁平均温度，提高冻结壁的强度和稳定性，加快掘进速度，减小段高，减少井帮暴露时间。
6 风动机具冻结堵塞及其注意事项
6.1原因分析
目前，我国冻结井筒掘进，几乎全部使用风动机具，在低温环境，压风中的水分结冰会很快堵塞机具气孔通道，使机具无法使用，大大影响掘进速度。
6.2 注意事项
应当采取：①过滤干燥法，即压风入井前通过活性炭和无水氯化钙过滤除湿；②压风入井前通过冷凝器，使压风中的水蒸汽凝结成水放出；③根据冻结井筒掘进特点，最好使用液压动力机具，从而
从根本上解决压风机具容易冻死的缺点。
7 地表冻融危害及其注意事项
7.1原因分析
凡是采用冻结法施工的井筒，在冻结与融冻期间，井口附近地表往往因土层冻融而发生升降起伏，从而影响凿井井架的升降。
由于井架一般是在冻结的同时进行安装的，井架会因地表的冻胀上升而发生变化。
7.2 注意事项
为了控制地表的冻融危害，确保施工安全，必须采取：①提高井架的承载能力，特别是偏心承载能力，加大安全系数，施工组织设计中，对井架的选型，要加以考虑；②合理布置悬吊与提升设施，尽可能使井架承受较为均匀的荷载；③简化悬吊设施，尽可能采用井壁吊挂方式，以减少井架承受的施工荷载；④加强对井架基础沉降的观察和井架变形的观察，发现异常情况，应及时采取加固措施。
8 小结
冻结法在立井井筒开拓施工中得到了广泛的应用，尽管冻结法施工技术与工艺在不断提高，但是由于不同地域的地质条件千差万别，所以在施工中总会遇到的一些技术难点与质量控制重点，因此必须引起我们的高度重视，以推动冻结法在矿井建设工程领域发挥更大的作用。
作者简介：魏奎（1982-），男，技术员。
毕业于安徽理工大学测绘工程专业，现在中煤第三建设集团有限责任公司钻井工程处从事
工程项目管理工作，发表专业论文1篇。
局部冻结法在西部大型矿井立井凿井中的应用
・
山 西 焦 煤 科 技
Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ Ｃｏ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｃｏ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｎｏ ．１ ０ ０ｃ ｔ 。 ２ ０ｌ ３
试验研 究 ・
局部冻结法在西部大型矿井立井凿井中的应用
止水位标高 １ １ ０ ３ ． ３ ４ ｍ， 水柱 高度 １ ７ ６ ． ２ ２ ｍ， 含水层 厚度 １ ２ ０ ． １ ６ ｍ， 水位 降深 ｌ ９ ． ６ ８ ｍ， 涌 水量 １ ． ５ １ ９
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３—０ ７—０ ６
基金项 目： 国家科技支撑计划课 题（ ２ ０ １ ２ Ｂ Ａ Ｂ １ ３ Ｂ ０ ２ ） ； 中国中煤 能源重点科技项 目（ Ｚ Ｍ —ＭＤ Ｋ Ｙ—Ｆ ｗ（ ２ ０ １ １ ）一 ０ １ ８ ） 作者简介 ： 王 黔（ １ ９ ８ Ｏ 一） ， 男， 山东邹城人 ， ２ ０ ０ ３年毕业 于中国矿业 大学 ， 工程师 ， 主要从事采煤安全技术管理和矿井建设技术管理工作
１ ． １ 井筒概 况
１ ． ２ 水 文 地 质
１ ． ２ ． １ 含 水层 水文 地 质状况 根 据 矿井水 文 地质勘 探结 果 ， 按照 地下 水 的赋存 条件 、 水力 特 征及含 水 层 的纵 向分 布 结构 ， 将 矿井 地 下水划 分 为 ４层 。详细情 况 如下 ： １ ）第 四系萨拉 乌素 组孔 隙潜 水含 水层 。 岩性 为 灰 黄色 、 灰 绿 色 粉 细砂 ， 下 部 夹 有 黄 土状 亚砂 土薄层 ， 含 钙质 结核 ， 疏 松 。水 位埋 深 １ ８ ． ２ ２ ｍ， 含 水层 厚度 ４ ３ ． ６ ８ ｍ， 静止水位标高 １ １ １ ０ ． ４ ８ ｍ， 水 柱 高度 ４ ３ ． ６ ８ ｍ， 水 位 降深 ６ ． ０ ２ ｍ， 涌水 量 １ ８ ． ０ ６ Ｌ ／ ｓ ， 单位 涌水量 ３ ． ２ ９ ９ Ｌ ／ ｓ・ｍ（ 统 降 单 位 涌 水 量 ０ ． ４ ５ ０ ７ Ｌ ／ ｓ・ｍ） ， 渗 透 系数 １ ２ ． ２ ６ ｍ／ 天， 富 水 性
冻结法凿井快速施工技术在工程中的应用
冻结法凿井快速施工技术在工程中的应用冻结法凿井快速施工技术在工程中的应用摘要：结合某煤矿中央回风立井冻结表土段凿井施工工程, 该井筒深1005m, 其中冻结段深618m。
介绍了在冻结法施工中所采用的综合机械化配套方案和多项新技术、新工艺、新设备, 实现了快速施工。
关键词: 冻结法；立井井筒；机械化配套设备；快速施工中图分类号: 262 文献标识码: A文章编号:近年来，冻结法凿井施工技术应用越来越广泛，尤其对于冲积层较厚的煤矿建井施工能有效起到安全快速的作用。
所谓冻结凿井法（），即是采用制冷技术暂时冻结加固井筒周围不稳定地层并隔绝地下水后再进行凿井的特殊施工方法。
1862年英国首先将人工制冷方法用于基础工程，1883年德国最早用人工冻结法开凿立井，我国是1955年首次在开滦林西煤矿开凿风井中开始应用。
冻结法是特殊凿井的主要方法之一，虽然需用设备较多，工期较长，成本较高，但安全可靠，施工技术较成熟。
现结合工程实例，就实现快速施工所采取的相关技术措施作简要探讨。
该煤矿中央回风立井, 井筒净直径7.5m, 深度1005m, 其中冻结段深度618m, 基岩段深度387m。
冻结段为双层钢筋混凝土井壁, 混凝土强度等级C50～C75。
井筒冻结段穿过第四系表土层, 主要以粘土和砂土为主。
1 凿井施工综合机械化配套方案井筒冻结表土段快速施工的关键环节是掘进、提升运输和砌壁；应根据井筒表土层实际情况和合同要求，合理选用能满足相应工序要求的施工设备。
选用综合机械化配套设备如下：55型挖掘机掘进，多台风镐、凿岩机、铁锹等刷帮6型中心回转式抓岩机装矸。
主提升为24.0×2.1(Ⅱ)E型提升机，配单钩5.0m3 吊桶提升。
副提升为2.8/15.5型提升机，配单钩4.0m3吊桶提升，座钩式自动翻矸；矸石落地后，铲车装载，自卸式汽车排矸。
设置3 层吊盘, 采用4台德国产25/1300 型稳车悬吊, 提落集中控制。
另外, 根据需要, 布置了多台225/1300和16/1300 型稳车。
斜井井筒冻结法凿井的施工关键问题分析
2015年第5期（总第320期）NO.5.2015 ( CumulativetyNO.320)冻结凿井的技术来自于德国，主要是针对地下含水量不稳定的地质情况，随着技术发展我国将其应用在斜井上。
随着西部开发的拓展，其地质情况不允许采用注浆法进行施工，所以冻结法被应用于孔隙大且含水丰富的地层上，在实践中获得了一定的成果。
1 冻结施工的关键问题分析1.1 缓凝水泥浆的配置在实际的施工中水泥浆是关键的辅助材料，因此在实践中应当对水泥浆的配置进行设计，保证水泥浆的初凝时间，同时保证终凝的强度。
此时应根据实际的施工情况配比选择水泥浆的缓凝剂比例，根据实验检测井的情况进行分析对比，最终形成稳定剂和缓凝剂的比例。
1.2 泥浆的现场配置按照试验的结果，考虑现场井深的情况以及地质复杂性，加上水泥浆注入后的失水问题，在现场拌合前应对灰水比进行调整，并在现场测试后确定最后的灰水比，根据泥浆的置换高度要求，确定单孔置换水泥浆的缓凝水泥的比例，以此形成最后的拌合比例。
1.3 冻结孔封固水泥浆在搅拌之前必须保证泥浆按照比例下料，并在拌合前对孔内的情况进行检查，保证冲孔以及清理完成，然后开始进行拌合并泵送如冻结孔中，保证一次性完成，浇筑完成后应立即将泥浆泵吸管转入到泥浆池并压入一定量的泥浆方可完成操作，随后就应将冻结管下沉。
2 斜井冻结的技术工艺措施分析2.1 表面冻结施工斜井冻结段施工采用的多为分段施工的工艺，冻结和掘砌之间相互配合，每个冻结段都会设置水文观测点，通过对温度和水文测试来了解冻结的工艺情况，掌握各个区域的冻结情况，并进行测试挖掘，此时应减量缩短掘砌的长度、通过测定孔内的温度可以了解孔内的冻结厚度，进内的温度满足连续施工的要求时才能进行施工，即转入正常的掘进。
施工中可以分为两个阶段进行，即采用台阶法。
利用工具进行掘进，并配合出料。
同时应注意的是表层开挖时应配合安全措施，利用锚网、槽钢等进行保护，防止冻结的井壁发生变形，初期挖掘应控制在一定的距离内，并进行观察，防止出现蠕变的情况。
井筒冻结相关知识
第一章术语、符号1.1冻结法凿井在井筒开凿之前，用人工制冷的方法，将井筒周围含水松散不稳定的冲积层、基岩含水层进行地层冻结，形成封闭的符合工程安全要求的起到临时保护作用的冻结壁，然后在冻结壁的保护下进行井筒掘砌工作的一种方法。
1.2冲积层覆盖于基岩露头之上的第三系、第四系地层。
1.3冻结壁用人工制冷的方法在井筒围岩中所形成的具有一定厚度和强度的冻土墙。
又称冻土帷幕。
1.4冻结壁交圈时间从地层冻结开始至井筒周围所有的冻结器单独形成的冻土圆柱均相交连接成筒形的冻结壁所需的时间。
1.5积极冻结期从地层开始冻结至井筒周围所有冻土圆柱相交、连接，且形成达到设计厚度、强度冻结壁所需的时间。
1.6维护冻结为了在井掘砌工程完工前，维护冻结壁的厚度和强度仍要继续供给一部分冷量，直至井筒掘砌工程结束，维护冻结终止，冻结壁自然融化。
1.7人工冻土用人工制冷的方法使含水松散不稳定的地层降温，达到一定的负温度，具有一定强度的冻土。
1.8冻结站在井筒附近集中设置制冷设备和设施的建筑场所，其中主要有氨制冷循环系统、盐水循环系统、冷却水循环系统及供电系统。
1.9防水性（？）井壁结构形式一般有单层、双层、双层混凝土塑料夹层复合井壁，永久井壁漏水量应不得大于0.5m3/h, 并不得有集中喷水和含砂的水孔。
1.10双层井壁由外层井壁和内层井壁纸盒而成，外层井壁由上而下随井筒短段掘砌冻结段底部，其厚度和强度应能承受井壁外层井壁施工结束后，由下而上连续一次浇筑至井口，其厚度和强度应能承受静水压或有负摩擦力的作用。
内外层井壁材料，我国采用钢筋混凝土和混凝土。
1.11双层混凝土塑料夹层复合井壁在双层混凝土井壁的内外井壁之间铺设一层或两层厚1.5mm聚乙烯塑料板而成，设置塑料板后，制止了内层井壁的温度裂缝，井壁防水性能好。
第二章勘察要求2.1井筒检查钻孔2.1.1编制立井井筒冻结法凿井施工组织设计时，必须有该井筒的“井筒检查孔地质报告”。
井筒检查钻孔执行《矿山井巷工程施工及验收规范》《GBJ213-90》中的有关规定。
煤矿冻结法开凿立井工程技术
表4.2.1-1
石灰石粉的细度、密度、水分应满足设
计要求。 3 聚苯乙烯泡沫塑料板 冻土与井壁间所采用的聚苯乙烯泡沫塑料 板物理力学性能指标应符合附录D表D中的 规定。 4 可压缩木屑板 可压缩木屑板的厚度应根据所需的压缩量 确定，一般采用6～20mm。板材性能应满 足压应力值为35N／mm2时，压缩率为30 ％～40％。
2．1．15冻土压力 pressure Of freezing wall 井壁支护后，冻结壁蠕变变形及融土回冻冻胀等因素作用 于井壁上的径向压力的统称，是临时荷载，亦称冻结压力。 2．1．16井壁 shaft lining 在井筒开挖围岩的表面构筑一定的厚度、强度和密封性好 的整体构筑物。井壁为圆形断面，材料一般采用现浇钢筋 混凝土或混凝土，混凝土应具有早强高强的特性。井壁结 构形式一般有单层、双层、双层混凝土塑料夹层复合井壁 等。 2．1．17双层井壁 double-layer lining 由外层井壁和内层井壁组合而成。外层井壁由上而下随 井简短段掘砌直至冻结段底部，其厚度和强度应能承受冻 土压力的作用；外层井壁施工结束后，内层井壁由下而上 连续一次浇筑至井口，其厚度和强度应能承受静水压或负 摩擦力的作用。内外层井壁材料，目前我国采用钢筋混凝 土和混凝土。
2．1．18双层混凝土塑料夹层复合井壁 double-layer concrete composite shaft lining with a plastic-plate sandwich 在双层混凝土井壁的内外层井壁之间铺设一层或两层厚 1．5mm聚乙烯塑料板而成。设置塑料板后，制止了内层井 壁的温度裂缝，井壁防水性能好。 2．1．19砌块沥青钢板混凝土复合井壁steel-concrete-bitum sliding lining 外层井壁由混凝土预制块和可压缩板构成，内层井壁为钢筋混 凝土结构，分段构筑。内外层井壁之间设置沥青和钢板。钢 板封水性好，井壁不漏水，沥青柔性好，在外力作用时，有 缓冲均压作用。允许井壁产生一定的曲率半径。故又称柔性 井壁。 21.20装配式铸件混凝土复合井壁 shaft tubbing 装配式铸件混凝土复合井壁又称丘宾筒。由铸铁或钢带有凸 缘和加强肪的弧形板，在井下装配成筒体，并在其后充填混 凝土。
矿井井筒冻结法施工过程中的常见问题与处理
face bottom heave, and freezing wall deformation may occur, which seriously affect the shaft construction. These are also common problems
in the construction process of shaft freezing method, which are discussed in this article.
作者简介院张星宇（1986-），男，河北黄骅人，本科，现任中煤邯郸 特殊凿井有限公司丁家梁项目部技术部长。
环、氨循环三个循环系统构成。在井筒开挖之前，首先需要 在井筒开凿处的周边根据冻结范围的需要，打出一定数量 的冻结孔，然后在冻结孔内安装冻结器。低温盐水以循环 泵为动力在冻结器内循环流动，不断吸收周围土体热量使 其降温冻结并形成多个冻结圈，最后冻结圈逐渐扩大连接 在一起形成坚固稳定且不透水的冻结壁，以防止开凿区域 土体变形。在冻结圈的保护下可进行井筒及砌衬施工，待 掘砌施工到预定深度后并在井筒周围形成坚固砌体后，即 可停止冻结，撤出冻结器和冻结管。
1.2 井筒冻结法施工的技术特点 淤安全性好。冻结形成的坚固稳定的冻结壁，其强度 可达到 10MPa。可有效抵御围岩压力和防止土体变形，还 能隔绝地下水，增强施工区域地层的稳定性，确保施工安 全。于操作灵活。可根据冻结需要合理控制冻结体的形状 和范围，提高冻结效率。盂环保无污染。冻结施工仅通过温 度变化来改变土体形态，不会对施工区域造成污染；土方 施工主要为冻结孔打孔，土方作业量较小，对地层破坏影 响也较小。榆不影响工期。冻结施工可与其它矿井施工项 目平行作业，因此对工期影响较小。 2 矿井井筒冻结法施工过程中的常见技术问题与处理 由于施工区域地层情况的复杂性和地下空间的不确 定性，采用冻结法进行井筒施工时有时会遇到一些技术问 题。比如冻结井壁破裂、冻结管断裂、冻结壁变形、工作面 底鼓等，都是冻结法井筒施工时经常遇到的问题，通过采 取适当的措施即可消除问题隐患，保证顺利施工。 2.1 冻结管断裂 冻结管断裂主要是由于土层冻涨力对冻结管形成的 挤压作用所致，与冻结壁变形过大、冻结孔偏斜和冻结管 连接质量等都有一定的关系。特别是厚粘土层区域施工 时，冻结管断裂的现象更加常见。可采取以下措施予以防
冻结法凿井常见问题及其预防
冻结法凿井常见问题及其预防介绍了冻结法凿井的原理及冻结法在国内应用概况，对冻结法凿井过程中常见的问题诸如水文观测孔阻塞、冻结孔偏斜、掘进段高的确定、冻结管断裂及冻结井外壁破裂等方面进行了探讨并提出了相應的解决办法。
标签：冻结；凿井；施工；问题一、冻结法凿井原理在开凿井筒前，将井筒周围含水层用人工制冷方法，冻结成封闭的圆筒形冻结壁，以抵抗地压并隔绝地下水与井筒的联系，在冻结壁的保护下进行掘砌作业的施工方法。
二、我国冻结法凿井技术应用概况我国冻结法凿井起源于开滦矿区。
1955年，我国从波兰引进冻结法凿井技术，首次应用于开滦林西风井，获得了成功。
1956年唐家庄风井，自己设计施工，用国产设备，采用冻结法凿井，又获得了成功。
这为我国特殊凿井施工方法的推广应用开辟了新的途径。
随后冻结法凿井技术在全国得到推广应用。
三、冻结法凿井常见问题1、水文观测孔堵塞在井筒开挖前要根据水文观察孔的水位变化情况确定冻结柱是否交圈、交圈是否良好。
当冻结圆柱交圈后，井筒周围便形成一个封闭的冻结圆筒，由于水变成冰后体积膨胀，水文观察孔内水位上升，以致溢出地面，水文观察孔溢水是冻结圆柱交圈的重要标志。
2、冻结孔偏斜冻结孔施工存在偏斜情况，为了达到预期的冻结效果就要对冻结孔偏斜率提出要求：位于冲积层的钻孔不宜大于0.3%，但相邻两个钻孔终孔的间距不得大于3m；位于分化带及含水基岩的钻孔，不宜大于0.5%，但相邻两个钻孔的终孔不得大于5m；对于径向偏斜，均控制在500～800mm范围内。
当相邻两个钻孔的偏斜值超过上述规定时，应补孔，防止冻结壁开窗，涌砂冒泥，造成淹井事故。
3、影响掘进段高的因素掘进段高是指掘进段未经支护的高度。
到目前为止，冻结井筒掘进段高计算理论不少，但还没有公认的可靠的计算方法。
主要原因是影响段高的因素甚多，理想模型不能真实描述复杂的现实施工情况。
目前只能采用工程类比法，按施工经验选取。
由于段高大小直接影响施工速度、施工安全、井壁质量及经济效果，所以，一直为人们所重视。
冻结法凿井快速施工技术在工程中的应用
冻结法凿井快速施工技术在工程中的应用摘要：结合某煤矿中央回风立井冻结表土段凿井施工工程, 该井筒深1005m, 其中冻结段深618m。
介绍了在冻结法施工中所采用的综合机械化配套方案和多项新技术、新工艺、新设备, 实现了快速施工。
关键词: 冻结法；立井井筒；机械化配套设备；快速施工中图分类号: TD262 文献标识码: A文章编号:近年来，冻结法凿井施工技术应用越来越广泛，尤其对于冲积层较厚的煤矿建井施工能有效起到安全快速的作用。
所谓冻结凿井法（freeze sinking method），即是采用制冷技术暂时冻结加固井筒周围不稳定地层并隔绝地下水后再进行凿井的特殊施工方法。
1862年英国首先将人工制冷方法用于基础工程，1883年德国最早用人工冻结法开凿立井，我国是1955年首次在开滦林西煤矿开凿风井中开始应用。
冻结法是特殊凿井的主要方法之一，虽然需用设备较多，工期较长，成本较高，但安全可靠，施工技术较成熟。
现结合工程实例，就实现快速施工所采取的相关技术措施作简要探讨。
该煤矿中央回风立井, 井筒净直径7.5m, 深度1005m,其中冻结段深度618m, 基岩段深度387m。
冻结段为双层钢筋混凝土井壁, 混凝土强度等级C50～C75。
井筒冻结段穿过第四系表土层, 主要以粘土和砂土为主。
1 凿井施工综合机械化配套方案井筒冻结表土段快速施工的关键环节是掘进、提升运输和砌壁；应根据井筒表土层实际情况和合同要求，合理选用能满足相应工序要求的施工设备。
选用综合机械化配套设备如下：CX55型挖掘机掘进，多台风镐、凿岩机、铁锹等刷帮,HZ-6型中心回转式抓岩机装矸。
主提升为2JK-4.0×2.1(Ⅱ)E型提升机，配单钩5.0m3 吊桶提升。
副提升为JKZ-2.8/15.5型提升机，配单钩4.0m3吊桶提升，座钩式自动翻矸；矸石落地后，铲车装载，自卸式汽车排矸。
设置3 层吊盘, 采用4台德国产JZ-25/1300 型稳车悬吊, 提落集中控制。
关于冻结法凿井冷冻孔施工技术的应用分析
关于冻结法凿井冷冻孔施工技术的应用分析作者：李长河来源：《中国·东盟博览》2013年第08期【摘要】在煤矿建井施工中，冻结法凿井施工得到广泛应用。
冻结法凿井施工具有安全性和快捷性等特点，这是目前在煤矿施工中的主要的应用技术。
冷冻孔施工技术对于冻结法凿井施工有着至关重要的作用。
【关键词】冻结法；冷冻孔；冷冻孔施工文章编号：1673-0380（2013）08 -0195-01用冻结法建井施工最早源于西伯利亚。
西伯利亚人在进行金矿勘探工作中发现，含有金的砂石、矿层一般都深藏在附着着砂或粘土的冲基层下。
这些冲基层往往含有很多的水分，这为开采带来麻烦。
于是，西伯利亚人想到利用自然的冷冻来帮助矿井的建设和开采工作。
随后，人工冻结法就逐渐的代替了自然冻结法以完成矿井的建设。
1883年，德国率先运用了冻结法凿井技术，使矿业开采进入到了冻结法凿井时代。
在1955年，中国的矿业开采也引入了冻结法凿井技术。
并在1956年，完成了运用自己的国产设备，自己设计凿井施工，将冻结法邹静技术在全国范围内进行了推广，并得到广泛的应用。
目前，冻结法施工技术仍然是我国主要的矿业凿井技术。
在冻结法凿井施工中对于冷冻孔施工技术的要求十分重要，因此本文将对于冷冻孔施工技术的应用进行细致分析。
冻结法凿井施工技术的机理，主要是通过对施工工程周围岩层中的水进行防治侵入的一个过程，通过形成临时的冻土墙来起到隔离水的作用。
而冷冻孔施工技术就是为保证形成冻土墙而做的前期准备工作。
为了更好的形成冻土墙，需要在施工范围内的井筒周围钻孔，在钻孔内放入冻结管，所有冻结管与供液管组合成冻结器，通过盐液的循环，最终形成冻土墙已达到开采的过程。
一、冷冻孔数目要控制在合理范围内在设计施工中对于井筒周围冻结管所形成的冻土圆柱要精心核算，冻土圆柱构成冻土墙，而冻土墙的设计必须要能够承受井筒周围岩石与水对于井筒所产生的压力。
根据岩石的热物理性和岩石的成分、粒度，岩层含水的性质和含量，以及冻土墙需要的冻结时间、冻土墙需要冻结的温度进行认真测量计算最终确定冻土墙的厚度。
冻结法凿井施工技术探析
冻结法凿井施工技术探析作者：管玉华来源：《中国科技纵横》2014年第12期【摘要】本文论述了冻结法凿井的施工技术，其中，主要包括对井简冻结方案进行审查、冻结造孔施工的开展，以及控制冻结制冷施工的整个过程。
【关键词】冻结法凿井施工技术1 冻结法凿井原理及在我国的应用冻结凿井法是用制冷技术暂时冻结加固井筒周围不稳定地层并隔绝地下水后再凿井的特殊施工方法，又称冻结法凿井。
冻结法凿井在我国煤矿立井井筒施工中被广泛采用，为了满足目前冻结法施工的迫切需要，中国煤炭建设协会组织制定了“煤矿冻结法开凿立井工程暂行技术规范”，现已发布施行。
岩土工程冻结法通常是利用物质由液态变为气态，即气化过程的吸热现象来达到将土体中的水冷却、结冰的目的。
其制冷系统多以氨作为制冷工质。
为了使氨由液态变成气态，由气态又变为液态，如此循环进行，整个制冷系统是由三大循环构成：一是氨循环系统，二是盐水循环系统，三是冷却水循环系统。
这三种制冷系统一般可以获得-30℃～ -35℃的低温盐水。
冻结法的特点是技术可靠，安全性高，特别适用于在松散含水表土层的土木工程施工。
缺点是准备的时间比较长，需要的设备比较多，需要的成本较高。
我国煤矿立井冻结法凿井法采用的是传统的氨循环制冷技术。
它是在开挖井筒之前，采用人工制冷的方法，将井筒周围含水地层冻结成一个封闭的不透水的冻结壁，用于抵抗地压、水压，隔绝地下水与井筒之问的联系。
然后，在其保护下进行掘砌施工，待掘砌到预计的深度后，停止冻结，进行拔管和充填工作。
为形成冻结壁，首先在欲开挖井筒的周围打一定数量的冻结孔，孔内安装冻结器。
低温盐水在冻结器中流动，吸收其周围地层之热量，形成冻结圆柱并逐渐扩大连接成封闭的冻结壁，直至达到其设计厚度和强度为止，以便安全穿过含水地层。
冻结法凿井主要工艺过程包括：冷冻站安装、钻孔施工、井筒冻结和井筒掘砌四大内容。
2 对井简冻结方案进行审查第一，确定井帮暴露时间与深厚膨胀粘土施工段高。