深厚冲积层冻结法凿井技术研究现状与展望
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我国冻结法施工技术及其发展
一
公 式已考虑 了冻土流变 （ 参数 ｍ， 和掘砌工 艺（ Ａ） 参数 ， ｔ ｈ， ，
施工 中在支设 时 ， 必须做 到大 头朝下 、 证垂 直度误 差小 于 ［ ］ Ｂ ５０ ５２ ０ ， 保 １Ｇ ０ ０ —０ ３ 木结构设计规 范［ ］ Ｓ．
５Ｉ ａ 底部 支 座要 牢 固 ， 用的 支撑 应材 质 均匀 、 弯 曲 、 陷 ［］ ｉ ， ／ ｒ 选 无 缺 ２ 周国瑾． 建筑力学［ ． Ｍ］上海： 同济大学出版社，００４－１ ２０ ． ４ ． ０ 少， 使木支撑尽量符合最 佳 的受力 状况 ， 这样 才能确 保结 构 的安 ［］ ３ 刘昭培 ， 张韫 美． 结构 力 学（ 、 上 下册） Ｍ］ 天津 ： 津 大学 出 ［ ， 天
施工 中也是顺利 的。 当然也遇到了无数 的困难 。其 中， 两淮施工 中经常遇 到的冻结 管 的 ， 前述两个公式都是 基于与时 间有 关的弹性或 弹塑性理 论 ， 后 断管 ， 井壁破 裂漏水 ， 至淹井 等事故 ， 甚 不仅 危及井筒 施工安 全 ，
还大 大推迟 了工期 ， 经济 损失惨 重。教训是深 刻 的， 但也 激励 了
上冻结法可在各类土层 中应 用 ； ） 法适应 性 强 ， ２该 可与许 多边 界
பைடு நூலகம்
１ 计算 公式 。我 国冻 结法 凿井 的主要 地层 为冲 积层 。冻 结 ） 条件及要求相适应 ；） ３ 该法 封水可靠 ， 可实现人工干挖施 工 ， 利 壁的设计是指 满足 砂性 土 的强 度 和粘 性 土 中变形 要求 的厚度 。 有 于保证各类结构的施工 质量 ； ） ４ 该法 对环 境保 护有 利， 异物 进 其厚度计算主要是根 据地 压 、 无 冻土 热学 和力学 性质 、 筒掘进 直 井
深厚表土层冻结法凿井井壁冻结压力特征分析
中可 见，浅部与 深部 冻结压 力 的发 展趋 势 阶段 、各 阶段 的本相近。 ２ ２ １ 副井 ２ ６ ． ． ０ ｍ处的冻结 压力分析
副 井 开 挖 到 ２６ 处 ，井 帮 温 度 为 ３ ～３ ５ ，冻 结 ０ｍ ℃ ．℃
井帮 的蠕变变 形量 大 ，此 时 ，外井 壁承受 的压 力主要 由一 部分 未冻土蠕 变产生的压力引起 ，由于未 冻土蠕变速 率快 ，
为冻结压力加速期由于井帮温度较高井帮的蠕变变形量大此时外井壁承受的压力主要由一部分未冻土蠕变产生的压力引起由于未冻土蠕变速率快所以导致冻结压力迅速增长达到达到最大值的左右此阶段虽然冻结压力增长速率大但由于未冻土的范围不大引起的压力较小
维普资讯
２０ ０ ６年第 １ Ｏ期
２ １１ 风井 ２６ ．． ０ ｍ处 的冻结压力分析 风井开挖到 ２６ ０ ｍ处井帮温度为 ３ １ 一一 ． ℃ ，冻土 ．℃ ０２ 强度低 ，塑性 变形 大。冻结 壁对 外井 壁 的压 力随 时间变 化 见 图 １中的曲线 １。砌 外壁 后 ，冻结 压力 随时间 变化增 长
建设 的 矿 井。 井 筒 粘 土 层 ：主 井 ｌ ８层 ， 占 总 厚 度 的
『 冻土强度相对较 高 ，产生 的冻胀 力较 大。冻ｒ 土壁对外 井壁
＿ ） ４ ３ ２ ｌ Ｏ
图 ２ 副 井 各 水 平 冻 结 压 力 发 展 趋 势 １ ）０ ～２ ｄ 为 加 速 期 ， 冻 结 压 力 迅 速 增 长 ， 达 到 ０
所 以 导 致 冻 结 压 力 迅 速 增 长 ，达 到 １２ ＭＰ ，变 化 率 为 ．０ ａ
０ ０ ＭＰ ，达到最大 值 的 ３ ％左 右，此阶段 虽 然 冻结压 ．７ Ｊｄ ８ 力增长速率大 ，但 由于未 冻 土的范 围不大 ，引起 的压力较 小 。由于外井壁 的强度相对较小 ，应注意井壁 的安全 问题 。 ２ ８～１Ｏ ）１ ｌ ｄ为冻结压力缓增期 ，曲线有两个 明显的台
我国特殊凿井技术对比分析
英国
９ ３ ０
加拿大
９１ ５
波兰
８ ６ ０
前 苏 联 比利 时
８ ０ ０ ６ ３ ８
德 国 法 国 中 国
６ ２ ８ ５ ５ ０ ８ ０ ０
术 。 目前我 国立 井井 简普 遍采 用 的特殊 凿井 法施 工 工 艺 主要有 冻结 法施 工 、 钻 井法 施工 和注 浆法 施工 。 其 他特 殊凿 井法 如 沉井 法施 工 、 混 凝 土 帷 幕 法施 工 等 由于成井 深度 较浅 ， 技术 上受 到一 定 限制 ， 目前 一 般 不再 采用 。本 文 只对 冻结 法 施 工 、 钻 井 法 施 工 的 应 用状 况 和适用 条 件进 行介 绍 ， 以期 对 同类 矿 井 施
决， 标 志着我 国煤 矿 冻 结 法 立井 工 程 设 计 与 施 工 技 术 均达 到 了 国际先进 水 平 。我 国 目前 冻 深超 过 ５ ０ ０
生 破裂 等现 象 ， 这 是 由于 白垩 系 地 层 主要 由风 化 的 泥 质粉砂 岩 和泥岩 组成 ， 遇水 迅速 崩解 和泥化 ， 这些 泥 质类 岩层存 在 冻结 膨 胀 的现 象 ， 由于膨 胀 压 力 导 致 冻结井 壁 发生破 裂 ， 当然 也 与 井 筒采 用 的冻 结 工 艺有 关 。随 着 西 部 地 区冻 结 法 凿 井 井 筒 越 来 越 多 和凿井 过程 中经 验 的积 累 ， 该方 法 在 西 部地 区成 为 穿过不 稳定 地层 的最 主要 的特殊 凿井 方法 。
和 冷水 循环 系统 将立 井井 筒周 围不 稳定 的岩 土层 冷 却 冻结 ， 使之 形成 一个 既 封闭 又坚 固 的圆筒 ， 即冻 结 圈（ 壁） ， 用来 抵抗 地压 和 阻 止地 下 水 涌入 井 筒 的 特 殊 凿 井 方法 Ｊ 。我 国 自 １ ９ ５ ５年首 次 采 用冻 结 法 开 凿 开滦 林西 矿 风井 并 取 得 了成 功 Ｊ 。到 目前 为止 ，
９ ３ ０
加拿大
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波兰
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前 苏 联 比利 时
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德 国 法 国 中 国
６ ２ ８ ５ ５ ０ ８ ０ ０
术 。 目前我 国立 井井 简普 遍采 用 的特殊 凿井 法施 工 工 艺 主要有 冻结 法施 工 、 钻 井法 施工 和注 浆法 施工 。 其 他特 殊凿 井法 如 沉井 法施 工 、 混 凝 土 帷 幕 法施 工 等 由于成井 深度 较浅 ， 技术 上受 到一 定 限制 ， 目前 一 般 不再 采用 。本 文 只对 冻结 法 施 工 、 钻 井 法 施 工 的 应 用状 况 和适用 条 件进 行介 绍 ， 以期 对 同类 矿 井 施
决， 标 志着我 国煤 矿 冻 结 法 立井 工 程 设 计 与 施 工 技 术 均达 到 了 国际先进 水 平 。我 国 目前 冻 深超 过 ５ ０ ０
生 破裂 等现 象 ， 这 是 由于 白垩 系 地 层 主要 由风 化 的 泥 质粉砂 岩 和泥岩 组成 ， 遇水 迅速 崩解 和泥化 ， 这些 泥 质类 岩层存 在 冻结 膨 胀 的现 象 ， 由于膨 胀 压 力 导 致 冻结井 壁 发生破 裂 ， 当然 也 与 井 筒采 用 的冻 结 工 艺有 关 。随 着 西 部 地 区冻 结 法 凿 井 井 筒 越 来 越 多 和凿井 过程 中经 验 的积 累 ， 该方 法 在 西 部地 区成 为 穿过不 稳定 地层 的最 主要 的特殊 凿井 方法 。
和 冷水 循环 系统 将立 井井 筒周 围不 稳定 的岩 土层 冷 却 冻结 ， 使之 形成 一个 既 封闭 又坚 固 的圆筒 ， 即冻 结 圈（ 壁） ， 用来 抵抗 地压 和 阻 止地 下 水 涌入 井 筒 的 特 殊 凿 井 方法 Ｊ 。我 国 自 １ ９ ５ ５年首 次 采 用冻 结 法 开 凿 开滦 林西 矿 风井 并 取 得 了成 功 Ｊ 。到 目前 为止 ，
深厚冲积层冻结井筒防冻结管断裂技术
２２ 冻 结壁厚 度 的设计 ． ２２１ 设 计指 导思 想 ．． （ ） 结 壁 既能 满足 强 度 条件 又 能满 足 变形 １冻
条件 的要 求 ；
（） ２ 运用冻结壁的有效厚度 、 有效平均温度、
２ １ 年第 ４期 ０ １
刘文民 ， 等
深 厚 冲积层 冻 结井 简 防冻结 管 断裂技 术
浅 ５ ８ｍ。 ～
１ 深厚 冲 积层 地 层特 点及 冻 结管 断 裂 的 弯 曲以及 泥 浆 沉 淀等 造 成 下 冻结 管 深 度 的减 少 ， 主 要 原 因
深厚 冲积层 的地层 特 点 ：华东 地 区的深 厚 冲 积层 具有 第 三系厚 度 大 ，粘性 土层 多且 单层 厚度 大 、 藏 深度 大 、 水 量 低 和呈 半 固结 状 、 埋 含 固结 状
大 ， 压 和 水压 增 大 ， 地 地温 升 高 ， 别 是 深部 粘 土 特
深度大 ， 地压大 ， 起始冻结温度低 ， 承压能力小 ， 蠕 变特 性 显著 ， 于产 生 径 向位 移 ； 掘 砌 段 高大 ， 易 ③
冻结 壁裸 露 时间长 ， 位移 大 ， 冻 结管 处在 冻结 壁 使
有重 要 的意 义 。
施工。 根据 国内深井冻结 的实践经验 ， 冻结进入不 透水基岩的深度宜考虑下列因素 ： ①钻孔提供的 风 化带深 度 与井筒 横 断面 实际 穿过 的风 化带 最大
深度之间的误差 ， 一般取 ２ ②钻孔偏斜或钻杆 ｍ； 按 冲积层深度 １ ％估算 ；③冻结段底部采用爆破 时 要考 虑爆 破对 冻土 松动 范 围的影 响 ，按爆 破 松 动圈实测范 围 １ ～ ．ｍ分析取值 ； 《 ． １ ２ ８ ④ 矿山井巷 工 程施 工及 验收 规范 》 ４２２ 第 ． ６规定 ， 结法 施工 ． 冻 的井筒 ，冻结段的掘砌深度应 比井筒 的冻结深度
论我国深井快速建井综合技术
论我国深井快速建井综合技术[摘要]文章结合深井快速建井的几个代表性工程介绍钻井法和冻结法凿井技术在深井建设中的应用，探讨了深井建设中支护技术、通风降温技术、防治水技术、施工工艺与装备技术等问题。
[关键词]深井建井技术；千米立井；“三同时”；中图分类号：ts124.7 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）20-0541-011 国内发展现状近年来我国在深井开发建设中，先后完成了淄博唐口矿同一井场3个超千米井（筒）的建设，研究开发了邢台邢东矿深井“三同时”快速凿井新技术，都属国际深井建设的先进水平。
在巷道支护、深部动力灾害和深井降温等方面，通过引进国外先进技术，也取得了长足进步，但由于我国地质条件复杂，在解决深井快速建井技术上，还需结合我国的地层特点，深入系统的研究。
2 我国深井快速建井的几个代表性工程2.1 唐口千米立井淄博唐口矿井，位于山东省济宁市西侧，设计年生产能力300万t采用立井开拓，主、副、风3个超千米井筒，深度为1030m、1061m 和1045m，净直径为7.5 m、7.0 m和6.0 m，布置在同一工业广场内。
井筒穿过冲积层210 m，主要由粘土、砂质粘土及砂层组成，基岩属侏罗系和部分二叠系岩层，基岩段共有6个含水层，预计涌水量分别为122.9 m3/h， 623.41 m3/h和223.98 m3/h（表1）。
唐口矿主、副、风井筒分别于2002年4月、2002年1月和2001年10月正式开工，表土段采用冻结法施工，掘进用hz-6型中心回转抓岩机直接破土装罐，辅以人工铁锹、g11风镐挖掘和刷帮。
冻结基岩采用钻爆法施工， fjd-6.7或fjd-6a型伞钻打眼，中深孔光面爆破， t220中威力低温防冻水胶炸药， 1～5段毫秒延期电磁雷管，专用地面高频发爆器引爆。
冻结段外壁施工采用短段掘砌，段高3.6m（风井）和4.0m（主、副井），砌壁模板为： mjy-3.6/8.6 （主井）；冻结段内壁施工从下往上套砌。
井筒冻结法施工的常见问题及防治措施
井筒冻结法施工的常见问题及防治措施xxx xxx xxx（中国矿业大学建筑工程学院，江苏徐州221116）摘要：在不稳定表土层中施工井筒时，冻结法具有大量的优点，主要包括：适应性强；支护结构灵活、易控制；隔水性好；对环境影响小等。
因此，冻结法在井筒的特殊施工中被大量应用。
我国煤矿于1955年在开林西风井首次使用冻结法凿井，此后，冻结法凿井技术逐渐推广。
现在，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，但是井筒在冻结法施工中，仍然存在很多的问题，这些问题必须引起我们的高度重视。
本文主要是介绍了冻结法施工的原理及共存在的主要问题，并提出了相关的防治措施。
岩土工程冻结法通常是利用物质气化过程的吸热现象来达到将主体中的水冷却、结冰的目的。
其制冷系统多以氨作为制冷物质。
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，整个制冷系统由三大循环构成：氨循环系统、盐水系统、冷却水循环系统。
在井筒开挖之前，在欲开井筒的周围打一定数量的冻结孔。
低温盐水在冻结器中流动，吸收其周围地层之热量，形成冻结圈。
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，在其保护下进行崛砌施工，待掘砌到预计的深处后，停止冻结，进行拔管和填充工作。
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，像冻结管的断裂问冻结井壁的破裂问题、工作面底冻结壁的变形问风动机具的冻结堵塞问题和地表冻融危害问题等。
冻结法井筒施工中的常见问题及防治措施。
在冻结井筒掘进中，冻结管断裂现象时有发生。
近年来，由于冻结深度逐年增加，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。
究其问题，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。
其防治措施有：合理确定冻结孔布置圈直径。
深厚基岩段冻结孔施工技术
程
井 筒 冻 结 段 的地 层特 征 主 要 是 以下 几
点。
（） １ 风化 基 岩 裂 隙节 理 发 育 ， 石 破碎 ； 岩 （ ） 于４ ９ ５ ｍ ～５ ． ９ ２位 ９ ．６ １ ７ ｍ段 中粒 石 ３ 英砂 岩ｋ 及５ ６ ０ ｍ ～５ ７ ４ ５ ４ ．２ ５ ．ｍ段 的粗粒 砂 岩十分坚硬 ； （ ） 井 处 于永 城 腹 背 斜 西 翼 南 段 ， ３矿 井
田南 、 、 界 均被 高 角 度 正 断 层 切 割 ， 北 西 次
一
级 褶 皱 发 育 ， 层 大 体 呈 ＮＮＥ 的 单 斜 地 向
３ １ ３优 化 钻 具 组 合 ．． 由孔 底 至地 表 钻 具 组 合 为 ： 头 ——螺 钻 杆钻 — 占 ——主 动 钻 杆 。 杆 ３ １ ４增加 测 斜 次 数 ．． 正 常施 工 中 ， 照 Ⅸ 范 》 求 ， 按 规 要 每钻 进 ２ ｍ ～３ ｍＮ］ 一 次 ， 深 厚 基岩 段 钻 进 采 ０ ０ ｆ 斜 在 用 了Ｊ －５ 陀 螺 测 斜 仪 适 时 测 斜 ， 密 ＤＴ 型 加 测点 ， 握偏斜规律 。 掌 ３ １ ５钻 、 、 相 结 合 ．． 测 纠 对 偏斜 率 达 到 或 接 近 ２ 的 层 段 ， 钻 ‰ 少 勤 测 ， 时 纠 偏 。 用 移 动 钻 塔 纠 斜 与 及 采 ５ ｚ ６ ×７ ０ 、 Ｌ １ ０×７ ０ Ｌ １ ５ ．型 ５ Ｚ ２ ． 型螺 杆钻 和 Ｊ Ｔ－３ Ｄ Ｋ型 定 向 仪 相 结 合 的 方 法进 行 定 向 纠斜 。 ３ ２正 常钻进 施工 ． ３． １钻进 参 数 ２． 根 据 不 同 岩 石 地 层调 整钻 压 、 速 、 钻 泥 浆循 环量等 。 体参数 为 ： 具 钻压０ ８ ．Ｔ～１ ０ ．Ｔ， 转速７ ～１５ ／ ｉ ， ７ ２ 转 ｍ ｎ 泵量 ５ ０ ／ ０ Ｌ ｍｍ； 泥浆 性 能： 泥浆 比 重 １ Ｏ ～１ ０ ｇ ｃ 粘 度２ Ｓ ．３ ．５ ／ ｍ ， ０ ～ ２ Ｓ， ３ 失水量 ≤１ｒｌ ０ ｎ， ０ｎ／３ ｍｉ 含砂 量＜４ ＰＨ ％， 值 ８ ， 体 率 ≥９ ％ ， 用 螺 杆 钻具 时 ， ～９ 胶 ７ 使
井 筒 冻 结 段 的地 层特 征 主 要 是 以下 几
点。
（） １ 风化 基 岩 裂 隙节 理 发 育 ， 石 破碎 ； 岩 （ ） 于４ ９ ５ ｍ ～５ ． ９ ２位 ９ ．６ １ ７ ｍ段 中粒 石 ３ 英砂 岩ｋ 及５ ６ ０ ｍ ～５ ７ ４ ５ ４ ．２ ５ ．ｍ段 的粗粒 砂 岩十分坚硬 ； （ ） 井 处 于永 城 腹 背 斜 西 翼 南 段 ， ３矿 井
田南 、 、 界 均被 高 角 度 正 断 层 切 割 ， 北 西 次
一
级 褶 皱 发 育 ， 层 大 体 呈 ＮＮＥ 的 单 斜 地 向
３ １ ３优 化 钻 具 组 合 ．． 由孔 底 至地 表 钻 具 组 合 为 ： 头 ——螺 钻 杆钻 — 占 ——主 动 钻 杆 。 杆 ３ １ ４增加 测 斜 次 数 ．． 正 常施 工 中 ， 照 Ⅸ 范 》 求 ， 按 规 要 每钻 进 ２ ｍ ～３ ｍＮ］ 一 次 ， 深 厚 基岩 段 钻 进 采 ０ ０ ｆ 斜 在 用 了Ｊ －５ 陀 螺 测 斜 仪 适 时 测 斜 ， 密 ＤＴ 型 加 测点 ， 握偏斜规律 。 掌 ３ １ ５钻 、 、 相 结 合 ．． 测 纠 对 偏斜 率 达 到 或 接 近 ２ 的 层 段 ， 钻 ‰ 少 勤 测 ， 时 纠 偏 。 用 移 动 钻 塔 纠 斜 与 及 采 ５ ｚ ６ ×７ ０ 、 Ｌ １ ０×７ ０ Ｌ １ ５ ．型 ５ Ｚ ２ ． 型螺 杆钻 和 Ｊ Ｔ－３ Ｄ Ｋ型 定 向 仪 相 结 合 的 方 法进 行 定 向 纠斜 。 ３ ２正 常钻进 施工 ． ３． １钻进 参 数 ２． 根 据 不 同 岩 石 地 层调 整钻 压 、 速 、 钻 泥 浆循 环量等 。 体参数 为 ： 具 钻压０ ８ ．Ｔ～１ ０ ．Ｔ， 转速７ ～１５ ／ ｉ ， ７ ２ 转 ｍ ｎ 泵量 ５ ０ ／ ０ Ｌ ｍｍ； 泥浆 性 能： 泥浆 比 重 １ Ｏ ～１ ０ ｇ ｃ 粘 度２ Ｓ ．３ ．５ ／ ｍ ， ０ ～ ２ Ｓ， ３ 失水量 ≤１ｒｌ ０ ｎ， ０ｎ／３ ｍｉ 含砂 量＜４ ＰＨ ％， 值 ８ ， 体 率 ≥９ ％ ， 用 螺 杆 钻具 时 ， ～９ 胶 ７ 使
煤矿冻结法开凿立井工程技术
1 混凝土 混凝土强度设计值及有关参数应执行国家标准《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002中第4.1.1条~第4.1.8条规定。混凝土强度设计值详见表 4.2.1-1，混凝土受压或受拉的弹性模量Ec详见表4.2.1-2；对于素混凝土 结构，强度设计值应执行该规范附录A中的有关规定。
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。
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。
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中图分类号 ： ９ ３ ＴＵ ４ 文献标识码 ： Ａ 约 ５ ０个 ， ４ 累计冻结长 度约 １０ｋ ４。进入 ２ 世 纪后 ， ２ ｍＬ Ｊ １ 新建矿井
０ 引言
０ 最 ０ 使 我国华 东 、 华北 经济发 达地 区浅层 地质 条件 好 的煤 田 ， 大 的冲积层厚 度 已突破 ４ ０ｍ， 大 冻结 深 度达 ７ ２ｍ， 我 国在 绝 ４ ０ｍ￣８ ０ｍ 冻结法凿井关键技 术方面 取得较 大进展 。但 近年 ０ ０ 部分 已得 到充分 开发 ， 中不少 煤 田已经枯 竭 ， 其 需要 开 发深厚 表
的模板支撑体系 ） 扣件 式钢 管支撑 体 系 ， 工单 位应组 织有 关 方 术人员 与安全监督人员 ， 施 还是施 工单位 与监理单位 都要 以人 的生
面专家对专项施 工方 案进行论证 审查。７ 要加 强施工过 程监管 ， 命和工程大局为 重 ， 真 实施相 关 管理 与技术 要求 ， 守作业 规 ） 认 遵
展望今后冻结 法凿 井技 术 的研 究 工作 ， 我 国的深厚 冲积 使 都要穿过 ４ ０ｍ￣８ ０ｍ 的深厚表 土层 ， ０ ０ 在这 种复 杂的 地质条 件 分 析 ， 下， 用常规的建井技术 已经 不可 能 ， 必须 考虑采 用特 殊 的凿井 技 层 冻结法凿井技术登上新 的台阶。 术 。冻结法凿井是 目前我 国立井特殊施工 的首选技术 ＿ 。 １ Ｊ
第３ ６卷 第 ２ ２期
２０ １ ０年 ８ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨ Ｉ Ｂ Ｈ Ｅ
Ｖｌ． ６ Ｎｏ． ２ ０ ３ １ ２
Ａ ｇ ２ １ ｕ ． ００
・１ ７ ・ ５
文 章 编 号 ：０ ９６ ２ ｛０ ０ ２ —１ ７０ １０ —８ ５ ２ １ ｝２０ ５ —２
１ 国 内外 冻 结法 凿井 技术 的新 进展
一
国外采 用冻结 法 凿井 较 多 的 国家有 德 国、 国、 兰 、 拿 英 波 加 大、 比利 时 和前 苏联 等 ， 表 ｌＳ。其 中井筒 冻结 深度最 大达 到 见 ［ Ｊ 定数 量的冻结孔 ， 内安装冻结 器 ， 温盐水在冻结器 中流动 ， 孔 低
土所覆盖下的煤 田。山东 、 安徽 、 河南 、 河北 等省 以及 东北 地 区 ， 来 深厚 冲积层冻结凿井 工程 中仍 频 发冻结 管 断裂和 井壁破 裂事 已经探 明深厚表土覆盖下 的煤 田储量 ９３亿 ｔ ８ 。但这 些矿井 大多 故 。因此有 必要对近年 来深 厚 冲积层 冻结 法凿 井技术 进行 总结
形 成 书 面 验 收 意 见 ， 经 验 收 合 格 的不 得 进 入 钢 筋 安 装 工 序 。 未 建 筑 ，０ ７ ３ （ ） １４１ ５ ２ ０ ，３ ２ ：３ —３ ．
各建设 、 施工 、 监理单位应严格 加强现场模板 质量控制管 理 ， 定期 程 ， 确保施工安全 。 或不定期开展现场检查 、 巡查 。施 工、 监理 单位应按程 序要求 ， 对 参考文献 ： 照有关标准 、 范和专项 施工 方案 对模 板工 程进行 检查 和验 收 ， ［ ］ 丁春静 ， 伟 ． 规 １ 张 错层 结构 现 浇剪力墙 大模 板施 工 ［］ 山 西 Ｊ．
深厚 冲 积层 冻 结 法 凿 井 技 术研 究 现 状 与展 望 周 长Fra bibliotek山 张摘
鹏
要： 总结 了近 年来深厚冲 积层冻结法凿 井技术 的发展成 果 ， 重点分析 了冻 结设计和 井壁 设计理论 与方法 ， 以及 井筒
掘砌技术现状 ， 并对深厚冲积层冻 结凿井技术今 后 的研 究工作进行 了展 望 ， 以推 动冻结法凿井技术 的发展 。 关键词 ： 深厚冲积层 ， 冻结法凿井 ， 现状 ， 建议
冻结法凿井是在井筒 开挖之前 ， 首先在欲 开挖井筒 的周 围打
吸收其周 围地层 的热量 ， 松散 、 在 含水 不稳 定地 层 中形成 冻结 圆 ９０ｍ， ３ 冻结井筒穿 过的冲积层最 大厚度 未超 过 ４０ｍ ０ 。近 ２ 年 ０
柱， 冻结圆柱逐渐扩大 并连 接成封 闭 的、 足设计 厚度 和 强度 的 来一些经济 发达的国家 由于能源结构 的变化 ， 满 已很少 有大 型冻 结 圆筒一冻结壁 ， 以抵 抗 土、 压力 ， 水 隔绝地下 水 和井筒 的联系 ， 并 井筒开工 了， 冻结技术发展基本 上处于停滞状态 。 在冻结壁 的保护下进 行井 筒掘砌 ， 以便 安全 穿过含 水地 层 ， 是一 我 国于 １ ５ ９ ５年首次在开滦矿务 局林西 风井施工 中使 用人 工 种特殊 的凿井方法 ＿ 。人 工地层 冻结 法原 则上可 适用 于任 何含 冻结技 术 ， ２ Ｊ 并获 得成功 。随后 ， 冻结 法在煤 矿井筒 施工 中广泛应 水地层 ， 无论是砾石层 、 砂层还 是黏性土层 ， 当具有一定 含水量时 用 。此后 ， 双鸭山 、 在 铁法 、 开滦 、 兖州 、 邯郸 、 庄 、 州 、 枣 滕 大屯 、 徐 均可通过人工制冷 的方法 临 时改变 岩土性 质 以固结 地层 。完善 沛 、 Ｅ 淮南 、 顶山 、 夏等主要煤炭基 地建设 中 ， 淮ｊ 、 平 永 冻结 法得 到 和发展 人工地层冻结理 论和技 术体 系将 不仅 具有 重要 的社会 效 了广泛 的应用 ， 因此 在井 巷特 殊施 工方 法 中 ， 结法所 占比例最 冻 益， 而且具有 良好 的经济前景 Ｊ 。 大 ， 为我 国井筒 特殊施 工 的最主要 方法 。至今 ， 国采 用冻结 成 我 据初 步统计 ， 目前为 止 ， 国采 用冻 结法 施工 的立井 井 筒 法施 工的立井井筒约 ５ ０个 ， 到 我 ４ 累计冻结长度超过 １０ｋ ２ ｍ。 １ 或施工总荷载大于 １ Ｎ／ ， 集 中线荷载 大于 １ Ｎ／ ８ｍ， ０ｋ ｍ２或 ５ｋ ｍ 理 人 员 实施 质 量 与 安 全 控 制 的 重 点 。 因此 ， 论 是 企 业 内 部 的 技 不
０ 引言
０ 最 ０ 使 我国华 东 、 华北 经济发 达地 区浅层 地质 条件 好 的煤 田 ， 大 的冲积层厚 度 已突破 ４ ０ｍ， 大 冻结 深 度达 ７ ２ｍ， 我 国在 绝 ４ ０ｍ￣８ ０ｍ 冻结法凿井关键技 术方面 取得较 大进展 。但 近年 ０ ０ 部分 已得 到充分 开发 ， 中不少 煤 田已经枯 竭 ， 其 需要 开 发深厚 表
的模板支撑体系 ） 扣件 式钢 管支撑 体 系 ， 工单 位应组 织有 关 方 术人员 与安全监督人员 ， 施 还是施 工单位 与监理单位 都要 以人 的生
面专家对专项施 工方 案进行论证 审查。７ 要加 强施工过 程监管 ， 命和工程大局为 重 ， 真 实施相 关 管理 与技术 要求 ， 守作业 规 ） 认 遵
展望今后冻结 法凿 井技 术 的研 究 工作 ， 我 国的深厚 冲积 使 都要穿过 ４ ０ｍ￣８ ０ｍ 的深厚表 土层 ， ０ ０ 在这 种复 杂的 地质条 件 分 析 ， 下， 用常规的建井技术 已经 不可 能 ， 必须 考虑采 用特 殊 的凿井 技 层 冻结法凿井技术登上新 的台阶。 术 。冻结法凿井是 目前我 国立井特殊施工 的首选技术 ＿ 。 １ Ｊ
第３ ６卷 第 ２ ２期
２０ １ ０年 ８ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨ Ｉ Ｂ Ｈ Ｅ
Ｖｌ． ６ Ｎｏ． ２ ０ ３ １ ２
Ａ ｇ ２ １ ｕ ． ００
・１ ７ ・ ５
文 章 编 号 ：０ ９６ ２ ｛０ ０ ２ —１ ７０ １０ —８ ５ ２ １ ｝２０ ５ —２
１ 国 内外 冻 结法 凿井 技术 的新 进展
一
国外采 用冻结 法 凿井 较 多 的 国家有 德 国、 国、 兰 、 拿 英 波 加 大、 比利 时 和前 苏联 等 ， 表 ｌＳ。其 中井筒 冻结 深度最 大达 到 见 ［ Ｊ 定数 量的冻结孔 ， 内安装冻结 器 ， 温盐水在冻结器 中流动 ， 孔 低
土所覆盖下的煤 田。山东 、 安徽 、 河南 、 河北 等省 以及 东北 地 区 ， 来 深厚 冲积层冻结凿井 工程 中仍 频 发冻结 管 断裂和 井壁破 裂事 已经探 明深厚表土覆盖下 的煤 田储量 ９３亿 ｔ ８ 。但这 些矿井 大多 故 。因此有 必要对近年 来深 厚 冲积层 冻结 法凿 井技术 进行 总结
形 成 书 面 验 收 意 见 ， 经 验 收 合 格 的不 得 进 入 钢 筋 安 装 工 序 。 未 建 筑 ，０ ７ ３ （ ） １４１ ５ ２ ０ ，３ ２ ：３ —３ ．
各建设 、 施工 、 监理单位应严格 加强现场模板 质量控制管 理 ， 定期 程 ， 确保施工安全 。 或不定期开展现场检查 、 巡查 。施 工、 监理 单位应按程 序要求 ， 对 参考文献 ： 照有关标准 、 范和专项 施工 方案 对模 板工 程进行 检查 和验 收 ， ［ ］ 丁春静 ， 伟 ． 规 １ 张 错层 结构 现 浇剪力墙 大模 板施 工 ［］ 山 西 Ｊ．
深厚 冲 积层 冻 结 法 凿 井 技 术研 究 现 状 与展 望 周 长Fra bibliotek山 张摘
鹏
要： 总结 了近 年来深厚冲 积层冻结法凿 井技术 的发展成 果 ， 重点分析 了冻 结设计和 井壁 设计理论 与方法 ， 以及 井筒
掘砌技术现状 ， 并对深厚冲积层冻 结凿井技术今 后 的研 究工作进行 了展 望 ， 以推 动冻结法凿井技术 的发展 。 关键词 ： 深厚冲积层 ， 冻结法凿井 ， 现状 ， 建议
冻结法凿井是在井筒 开挖之前 ， 首先在欲 开挖井筒 的周 围打
吸收其周 围地层 的热量 ， 松散 、 在 含水 不稳 定地 层 中形成 冻结 圆 ９０ｍ， ３ 冻结井筒穿 过的冲积层最 大厚度 未超 过 ４０ｍ ０ 。近 ２ 年 ０
柱， 冻结圆柱逐渐扩大 并连 接成封 闭 的、 足设计 厚度 和 强度 的 来一些经济 发达的国家 由于能源结构 的变化 ， 满 已很少 有大 型冻 结 圆筒一冻结壁 ， 以抵 抗 土、 压力 ， 水 隔绝地下 水 和井筒 的联系 ， 并 井筒开工 了， 冻结技术发展基本 上处于停滞状态 。 在冻结壁 的保护下进 行井 筒掘砌 ， 以便 安全 穿过含 水地 层 ， 是一 我 国于 １ ５ ９ ５年首次在开滦矿务 局林西 风井施工 中使 用人 工 种特殊 的凿井方法 ＿ 。人 工地层 冻结 法原 则上可 适用 于任 何含 冻结技 术 ， ２ Ｊ 并获 得成功 。随后 ， 冻结 法在煤 矿井筒 施工 中广泛应 水地层 ， 无论是砾石层 、 砂层还 是黏性土层 ， 当具有一定 含水量时 用 。此后 ， 双鸭山 、 在 铁法 、 开滦 、 兖州 、 邯郸 、 庄 、 州 、 枣 滕 大屯 、 徐 均可通过人工制冷 的方法 临 时改变 岩土性 质 以固结 地层 。完善 沛 、 Ｅ 淮南 、 顶山 、 夏等主要煤炭基 地建设 中 ， 淮ｊ 、 平 永 冻结 法得 到 和发展 人工地层冻结理 论和技 术体 系将 不仅 具有 重要 的社会 效 了广泛 的应用 ， 因此 在井 巷特 殊施 工方 法 中 ， 结法所 占比例最 冻 益， 而且具有 良好 的经济前景 Ｊ 。 大 ， 为我 国井筒 特殊施 工 的最主要 方法 。至今 ， 国采 用冻结 成 我 据初 步统计 ， 目前为 止 ， 国采 用冻 结法 施工 的立井 井 筒 法施 工的立井井筒约 ５ ０个 ， 到 我 ４ 累计冻结长度超过 １０ｋ ２ ｍ。 １ 或施工总荷载大于 １ Ｎ／ ， 集 中线荷载 大于 １ Ｎ／ ８ｍ， ０ｋ ｍ２或 ５ｋ ｍ 理 人 员 实施 质 量 与 安 全 控 制 的 重 点 。 因此 ， 论 是 企 业 内 部 的 技 不