资源描述
制冷工程处井筒冻结施工介绍唐山开滦建设（集团）制冷工程处是唐山开滦建设(集团)有限责任公司下属企业，是国内第一家从事井筒冻结的施工单位。自1953年建立五十余年来，开滦建设集团制冷工程处在开滦矿区、河北、辽宁、山西、山东、北京、安徽、内蒙古、宁夏等省市先后成功冻结近百座矿井，创造了国内数个第一：1987年在开滦矿区东欢坨矿引进德国技术，是国内首家采用井筒冻结自动巡回测温系统，至今在国内广泛应用；在1996年淮南矿区张集中央区主、副井井筒冻结施工中，率先实现井筒挖“糖芯”技术，凿井速度由32米/月提高到60米/月；2005年在淮南矿区丁集矿副井冻结施工中冻结深度565米98天交圈，创国内565米冻结深度冻结孔交圈时间最短纪录；同时丁集矿主、副井井筒冻结工程荣获煤炭行业工程质量“太阳杯”奖；由我单位研究的科研项目深厚冲积层特厚膨胀粘土快速冻结技术研究与应用被煤炭工业技术委员会评为2005年度煤炭工业十大科技成果奖；2009年率先在内蒙地区成功冻结了白垩系地层的察哈素矿副立、风立井,井筒已顺利掘进到底；2009年在红一煤矿主、副、风井冻结施工中又开拓了宁夏地区的首个冻结法施工的井筒；2010年成功完成了山西庞庞塔矿二号副斜井冻结工程。公司在以后的发展中，将不断地研究与探索，奉献给业主更加满意、科技含量更高的产品。开滦建设集团制冷工程处19552011年矿井井筒施工业绩简表序号井筒名称净直径（m）冻结深度开冻日期备 注1开滦林西矿风井5.01051955.01国内第一冻结井2开滦唐家庄矿风井5.0601956.073开滦唐山矿风井5.01531957.024开滦范各庄矿副井6.5851958.065开滦范各庄矿主井5.5851958.086开滦荆各庄矿主井5.51621958.087开滦徐家楼主井5.01251958.098开滦荆各庄矿副井6.51621958.119开滦徐家楼副井5.0125.51958.1110开滦范各庄矿风井4.6154/93195911开滦吕家坨矿风井4.690/70195912开滦吕家坨矿主井5.5751959.0613开滦吕家坨矿副井6.2771959.0814开滦唐山矿新风井6.21651966.0915开滦徐家楼新井7.71101969.0816河北昌黎主井4.5501969.1017河北三河主井5.01401970.0818河北三河副井5.01431970.0919开滦林南仓矿主井5.0200197120开滦林南仓矿副井6.5210/200197121河北三河风井4.5181/1651971.0922开滦范各庄矿新提升井7.8130/851974.1123开滦唐山矿2#回风井7.81701977.0124开滦钱家营矿东风井6.5324/2751977.0825开滦钱家营矿主井6.5242/1051978.1026开滦钱家营矿副井8.0245/1371979.0927唐山毕各庄矿回风井6.52701980.0728唐山毕各庄矿进风井6.52701982.0129河北昌黎风井2.5501983.0830河北邯郸云家岭矿主井51641983.1031河北邯郸云家岭矿主井5.51641983.1032开滦荆各庄矿风井6.01901984.1033开滦吕家坨矿混合井8.3801986.1134开滦东欢坨矿风井6.51901987.0535开滦东欢坨矿副井8.01951987.09与西德合作36开滦唐山矿10井8.01801989.0337开滦东欢坨矿主井6.51951989.0438开滦钱家营矿西风井8.03241990.0839开滦钱家营矿东风井7.03241990.1140开滦东欢坨矿新风井7.01871991.1041张家口蔚县南留庄副井5.01611992.0842张家口蔚县南留庄主井4.5173.51992.1143山东高阳铁矿主井4.01001994.0344淮南张集矿主井7.03731996.02获安徽省科技进步三等奖45淮南张集矿副井8.03741996.0446唐山刘官屯矿主5.53281997.1147唐山刘官屯矿副井6.03241998.0148张家口老虎头矿兴源井4.51752002.0449山东高阳铁矿副井4.01352002.0650唐山宏林煤矿主井5.01552002.0951唐山宏林煤矿副井5.01752003.0152淮南顾桥矿主井7.53252003.0853淮南顾桥矿风井7.53702003.0754邢台邢盛煤矿主井5.02402003.1255邢台邢盛煤矿副井5.52432003.1256唐山宏林煤矿新风井6.02162003.0457唐山刘庄煤矿风井6.53432003.0758淮南丁集煤矿副井8.05702004.02获煤炭工业协会十大成果奖；唐山市科技进步一等奖59淮南丁集煤矿主井7.55702004.0360开滦蔚州单侯矿风井5.51542004.0161开滦蔚州单侯矿副井7.01542004.0462淮南潘北矿风井7.03952004.1063淮南顾北矿副井8.15002004.12序号井筒名称净直径（m）冻结深度开冻日期备 注64张家口宣东风井6.51152005.165淮北界沟矿风井5.03282006.666淮北袁店矿主井5.02982007.367淮北袁店矿副井6.53052007.368淮南顾桥矿南区回风井7.23502007.469淮南顾桥矿南区进风井8.63452007.670唐山孟家屯铁矿混合井6.51602007.1171唐山孟家屯铁矿风井5.01602007.1272祁东矿南区进风井6.5460米20080973开滦北阳庄矿主井5.5190米2008.1274开滦北阳庄矿副井7.0190米2009.0175淮南潘一东矿第二副井8.6276米2009.0276皖北朱集西矿副井8.0540米2009.0377内蒙古察哈素矿副井9.2463米2009.0778内蒙古察哈素矿风井7.2395米2009.0979宁夏红一煤矿风井6.0450米2009.1080山西庞庞塔矿二号副斜井冻结工程113米2009.0981宁夏红一煤矿副井8.0450米2010.0382宁夏红一煤矿主井6.0450米2010.0283山东星村煤矿西风井5.5290米2009.0784开滦林南仓新风井6.5245米2009.1085冀中能源磁西主井7.0200米2011.0186冀中能源磁西副井8.0245米87冀中能源磁西风井7.0245米2011.0388淮南潘三新西风井7.0508米2011.0189山东龙祥煤矿主井5.0410米90山东龙祥煤矿副井6.0448米91宁夏红二煤矿风井6.0374米内蒙、宁夏地区采用冻结法施工井筒情况一、 地层特点及施工难点1、 内蒙地区根据察哈素矿有关地质资料显示及描述，该地区重点层位为白垩系岩层段，白垩系地层岩石天然状态下抗压强度较低，数值范围在011.0MPa之间，大部分为3.06.0 MPa，其特点是：（1）岩性为砾岩，含砾粗砂岩，粗砂岩，泥岩等，该岩性抗压强度较低，属软弱岩层。（2）该岩性遇水、空气易出现崩解，砂化和泥化现象。（3）没有明显的隔水层。针对这些特点，我们在察哈素矿风立井、副立井冻结施工中，就不单单是基岩冻结的概念，与基岩冻结的区别是不仅仅是堵水，同样还要重视冻结壁的厚度和强度，以确保掘砌安全。因为该井筒穿过的地层没有明显的隔水层，水文孔的多层报导易串水，给冻结带来一定的困难。不同深度的水文孔之间也容易串水，不但给冻结带来影响，也给冻结交圈判断增加了难度。2、 宁夏地区通过本次井筒检查孔施工资料分析，影响红一矿井井筒施工的含水层依次为第四系孔隙水含水层、古近系及基岩风化带孔隙裂隙含水层、石炭系土坡组砂岩裂隙孔隙含水层及奥陶系克里摩里组灰岩裂隙含水层，其中对井筒施工影响较大的有古近系及基岩风化带孔隙裂隙含水层、石炭系土坡组砂岩裂隙孔隙含水层和奥陶系克里摩里组灰岩裂隙含水层。第四系、古近系地层岩性以粘性土和砂性土为主，根据实验室土工试验结果大多为为高液限土体，抗风化能力较差，吸水后具有低中等膨胀性，易崩解，多为不良工程土体；砂性土以粉砂和粉土为主，掘进揭露后易产生流砂、涌水、坍塌等工程地质现象。工程地质条件较差。石炭系土坡组地层岩性以粉砂岩、细砂岩、泥岩和页岩为主，自然状态下力学强度较差，特别是泥岩、页岩层理发育，遇水易膨胀。所取岩芯初始较为完整，但暴露于空气中很快即裂为碎块，岩石的RQD值一般小于20%，工程地质条件较差。奥陶系克里摩里组地层岩性以灰岩、粉砂岩、砂岩为主，揭露各类灰岩厚度占揭露该地层总厚度的50%以上，所取岩芯较为完整，岩石的RQD值一般大于70%，工程地质条件较好。二、 井筒主要技术参数序号项目名称单位察哈素副井察哈素风井红一主井红一副井红一风井1井筒净直径m9.27.25.5862最大掘进荒径m12.7108.611.359.253冻结深度m4633954094324504冲积层厚度m3.41.65305.02299.48295.155井筒全深m485.14526钻孔工作量m20493165151579824422183207装机制冷量万大卡850650900150010008开钻时间2009.4.242009.4.242009.11.12009.10.172009.6.169开冻时间2009.7.212009.9.212010.2.282010.3.182009.10.2310开挖时间2009.9.172009.11.152010.5.152010.6.62009.12.1611停机时间2010.7.172010.4.262011.3.142011.1.212010.8.7三、 冻结施工过程简介1、察哈素矿副立井工期：副立井冻结工程于2009年7月21日开机送冷，2009年8月26日完成冻结交圈，历时36天，与设计工期相比提前24天时间。2009年9月17日下发正式开挖通知，2010年7月17日副井冻结竣工，停止送冷。2、察哈素矿风立井风立井冻结工程于2009年9月21日开机送冷，40天完成冻结交圈，与设计工期相比提前20天时间。2009年11月15日下发正式开挖通知，2010年3月22日井筒冻结段掘砌结束，开始二次复壁。于2010年5月8日井筒冻结段施工全部竣工，风井冻结于2010年4月26日停止送冷。3、红一煤矿副井红一矿副井于2010年3月18日开机送冷。水文孔W1设计深度为345米，于2010年6月3日上水，2010年6月6日井筒开始试挖，6月13日正式开挖，2011年1月2日开始套壁，2011年1月21日井筒套壁至200米时正式停机。4、红一煤矿风井红一矿风井冻结工程于2009年10月23日开始冻结，两个水文孔W1、W2设计深度为130米、340米，分别于2009年11月30日、12月4日开始上水，2009年12月16日井筒开始试挖，12月25日正式开挖。2010年7月8日冻结壁内壁套壁结束，2010年8月7日风井冻结站全部停机。5、红一煤矿主井主井冻结造孔于2009年11月1号开始造孔结束于2010年2月26日水文孔分别于2010年4月28日、2010年5月2日上水井筒正式开挖2010年5月15日冻结站停机2011年3月14日红一煤矿风井冲积层冻结方案主要技术指标序号项目名称取值及计算结果1净直径(m)6.02冲积层 (m)363.893冻结深度(m)4504井壁最大厚度/掘进最大直径(m)1.55/9.255盐水温度()/主冻结孔允许间距(m)-30/2.76冻结壁厚度计算控制土层粉砂细砂7控制土层埋深（m）298.06333.878冲积层中钻孔靶域半径（m）0.79冻结孔允许间距（m）2.710有效平均温度/井帮温度（）-12/-611厚度（m）5.712冻结壁稳定性计算控制土层粉质粘土粉土13控制土层埋深（m）187.20329.6714安全掘进段高（m）3.52.915冻结孔布置主孔/辅助孔/防片孔的深度(m)/369/21016主孔/辅助孔/防片孔的圈径(m)17.7/13.5/10.217主孔/辅助孔/防片孔的孔数(个)41/12/1218主孔/辅助孔/防片孔的开孔间距(m)1.356/3.534/2.67019主孔/辅助孔/防片孔至井帮的距离(m)4.2254.675/2.1252.575/0.6750.92520观测孔布置水位观测孔的数量/深度（个/m）1/130, 1/34021温度观测孔的数量/深度（个/m）1/450, 1/408, 1/408, 1/22022冻结管规格主冻结管（mm）210m为159723辅助冻结管（mm）210m为159724防片冻结管（mm）133625冻结孔工程量(m)2649426冻结器盐水循环量（m3/h）主冻结孔1527辅助、防片冻结孔1328冻结冷量计算冻结器传热面积/单位热流量(m2/kcal/(m2h)11142.1/25029需冷量（kcal/h）320.3410430装机标准制冷能力（kcal/h）910.4310431冷却水需用量（m3/h）1189.8232补给量（m3/h）29.7533冻结时间试挖前/正式开挖前（d）70/8034开冻至停冻（d）240红一煤矿副井冲积层冻结方案主要技术指标序号项目名称副井1净直径(m)8.02冲积层 (m)359.13冻结深度(m)4324井壁最大厚度/掘进最大直径(m)1.6/11.355盐水温度()-326冻结壁厚度计算控制土层细砂7控制土层埋深（m）340.68冲积层中钻孔靶域半径（mm）6509主冻结孔允许间距（m）2.710有效平均温度/井帮温度（）-12.5/-611厚度（m）7.212冻结壁稳定性计算控制土层粉质粘土13控制土层埋深（m）327.514安全掘进段高（m）2.53.015冻结孔布置主孔/辅助孔/防片孔的深度(m)/370/22016主孔/辅助孔/防片孔的圈径(m)22.1/16/12.617主孔/辅助孔/防片孔的孔数(个)45/27/1218主孔/辅助孔/防片孔的开孔间距(m)1.543/1.862/3.29919主孔/辅助孔/防片孔至井帮的距离(m)6.0255.375/2.9752.325/1.2750.97520观测孔布置水位观测孔的数量/深度（个/m）1/34521温度观测孔的数量/深度（个/m）1/430, 2/412, 1/230,1/38022冻结管规格主冻结管（mm）224m为1336,224m为159723辅助冻结管（mm）200m为1596,200m为159724防片冻结管（mm）145m为1596,145m为133625冻结孔工程量(m)3383926冻结器盐水循环量（m3/h）主冻结孔1527辅助、防片冻结孔1528冻结冷量计算冻结器传热面积/单位热流量(m2/kcal/(m2h)11456.3/25029总需冷量（kcal/h）425.4410430装机标准制冷能力（kcal/h）1241.8310431冷却水总需用量（m3/h）1722.4132新鲜水补给量（m3/h）43.0633冻结时间试挖前/正式开挖前（d）65/7534开冻至停冻（d）226察哈素矿井风井冻结技术参数表序号项 目单 位参数1井筒净直径m7.22最大掘进荒径m103冻结壁厚度m3.54冻结深度m3875冻结壁平均温度-146冻结孔圈径m157冻结孔数个388冻结孔深m3879冻结孔间距m1.23910最大孔间距m2.011测温孔m/个387/2；282/212水文孔m/个283/1；188/113冻结管规格mm140714测温管水文管规格mm1084.515钻孔工程量m1651516井筒需冷量万kcal/h18617冻结站装机制冷量万kcal/h75018造孔d55盐水沟槽及安装d5开机至试挖d60试挖至井筒掘到底d165总工期d28519电气设备装机容量kw3155备注察哈素矿井副井冻结技术参数表序号项 目单 位参数1井筒净直径m9.22最大掘进荒径m12.53冻结壁厚度m4.04冻结深度m452.55冻结壁平均温度-86冻结孔圈径m16.97冻结孔数个428冻结孔深m452.5/4009冻结孔间距m1.26310最大孔间距m2.211测温孔m/个452.5/2；400/212水文孔m/个180/1；276/113冻结管规格mm140714测温管水文管规格mm1084.515钻孔工程量m20063.516井筒需冷量万kcal/h226.2617冻结站装机制冷量万kcal/h85018造孔d5019盐水沟槽及安装d5开机至试挖d55试挖至井筒掘到底d195总工期d305备注
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