煤矿冻结法开凿立井工程技术

冻结法凿井快速施工技术在工程中的应用作者：孙蕾蕾赵明河魏奎来源：《城市建设理论研究》2013年第10期摘要：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。

浅谈冻结法与钻井法凿井论文导读：冻结法与钻井法凿井介绍立井井筒工程是矿井建设的关键工程。

在不稳定表土层中施工立井井筒，用普通的施工方法是不可以通过其表土层的，必须采用特殊的施工方法，如冻结法、钻井法、沉井法、注浆法、和帷幕法等。

我国目前主要以冻结法和钻井法为主。

2主要施工设备工作原理分析2.1冻结法人工制冷设备冻结法凿井分为钻冻结孔、形成冻结壁和井筒掘砌三大工序。

关键词：立井井筒，冻结法，钻井法，制冷设备，钻进设备1.冻结法与钻井法凿井介绍立井井筒工程是矿井建设的关键工程。

我国立井井筒的主要特点是井筒深度大、断面积大、表土层厚、水文地质条件复杂，导致其施工难度大、施工技术复杂、施工周期长。

立井井筒表土段施工方法是由表土层的地质及水文条件决定的。

立井井筒穿过的表土层，按其掘砌施工的难易程度分为稳定表土层和不稳定表土层。

在不稳定表土层中施工立井井筒，用普通的施工方法是不可以通过其表土层的，必须采用特殊的施工方法，如冻结法、钻井法、沉井法、注浆法、和帷幕法等。

我国目前主要以冻结法和钻井法为主。

冻结法凿井就是在井筒掘进之前，在井筒周围钻冻结孔，用人工制冷的方法将井筒周围的不稳定表土层和风化岩层冻结成一个封闭的冻结圈。

以防止水或流砂涌入井筒抵抗地压，然后在冻结圈的保护下掘砌井筒。

待掘砌到预计的深度后，停止冻结，进行拔管和充填工作。

钻井法是用钻头刀具破碎岩石，用洗井液进行洗井排渣和护壁，直到将井筒钻到设计直径和深度后，进行支护的机械化凿井方法。

2主要施工设备工作原理分析2.1冻结法人工制冷设备冻结法凿井分为钻冻结孔、形成冻结壁和井筒掘砌三大工序。

首先在未开凿的井筒周围打一定数量的冻结孔，其深度穿过不稳定岩层进入稳定岩层，在孔内安装冻结器。

形成冻结壁是冻结法凿井的中心环节，是岩层冷冻的结果。

人工制冷是通过冻结站的氨循环系统、盐水循环系统、和冷却水循环系统来实现的。

通常使用氨作为制冷剂。

利用氨由液态变为气态吸热的原理达到制冷。

煤矿冻结法凿井冻结壁厚度设计1引言我国于1955年在开滦林西风井开始用冻结法凿井以来，由于冻结法施工适应性广、施工速度快，安全系数高，因此在工程中得到了广泛的应用。

冻结法凿井技术在工程进展中不断得到完善，新设计方法、设计思路、设计理念也在不断完善，但仍存在着许多难以克服的技术难点，冻结壁设计厚度、强度过大不经济，反之，不能保证井筒施工安全，同样会造成经济损失。

冻结壁设计是深井冻结的关键问题之一。

2工程概况某煤矿风井井筒净直径7.5m，井壁的最大厚度为2.1m，表土深度479.14m，冻结深度532m，控制层位为粘土层441.8m。

3工程特点井筒检查孔揭露的地层自上而下有：新生界第四、第三系，二叠系上石盒子组、下石盒子组、山西组。

具体情况是：①井筒表土层深度479.14m，其中326.8m～461.9m左右几乎全是粘土，该粘土多为灰绿、灰黄、灰白色粘土夹粉砂质粘土、钙质粘土等，含水率低，膨胀性大尤其是第三系下部的深厚粘土层，冻结难度大。

②冻结基岩段含水丰富，抽水量较大，岩性强度偏低以泥岩为主夹薄层细粒砂岩。

③该地层中含盐量偏高，致使该冻结地层中的地下水冰点较低，不利于岩土胶结。

4冻结壁厚度设计冻结壁厚度及强度的大小，是井筒安全掘砌的关键要素，同时也是其他冻结参数设计的重要基础。

对本工程来说第三系下部的深厚粘土层上，地层含钙量高，膨胀性大，容易导致冻结管断裂，是冻结壁厚度设计关键所，按有关的冻结壁厚度计算公式分别计算其冻结壁厚度。

（1）按列别尔曼有限段高公式计算（2）按有限长粘塑性體强度条件计算（3）按国内经验公式计算，我国对冻结法施工的立井井筒冻结壁厚度进行了统计分析，得到公式如下：5 冻结壁的发展预测预测依据与假设条件：①掘进速度130m/月。

②外排发展速度设定：在外排孔未开起前按照当前速度实际冻土发展速度计算，外排开起后参照测温孔冻土发展速度计算。

③假定以后降温梯度与现在一致。

④冻结壁平均温度取值为：300m Tc=-15℃；350m Tc=-15℃；400m Tc=-17℃；450m Tc=-18℃。

中国冻结法凿井理论与技术综述李功洲【摘要】介绍中国冻结法凿井60余年发展经历的引进消化、探索改进、完善提高、创新攀高四大阶段,阐述中国在深厚冲积层冻结段井壁结构、井壁用C60~C100高强高性能混凝土、冻结壁设计理论体系、多圈孔冻结工艺、冻结壁形成特性工程预报与调控、冻结壁径向位移实测与掘砌段高调控、冻结段安全快速施工等关键理论与技术成就和现状,这些构成具有中国特色的深厚冲积层冻结法凿井理论和技术体系.还对冻结壁设计理论和发展、井壁结构设计与应用、冻结壁温度场理论与应用技术、深部立井基岩冻结和斜井冻结技术等方向存在的问题进行了展望和建议.【期刊名称】《建井技术》【年(卷),期】2017(038)004【总页数】10页(P1-10)【关键词】冻结法凿井;深厚冲积层;冻结壁温度场;高性能混凝土;安全快速施工【作者】李功洲【作者单位】天地科技建井研究院,北京 100013;北京中煤矿山工程有限公司,北京100013【正文语种】中文【中图分类】TD265.3Abstract：The paper presented four high stages of the introduction and digestion,the discovery and modification,the perfect improvement and theinnovation upgrading during the over 60 years development of the mine ground freezing shaft sinking in China and stated the shaft liner structureat the ground freezing section in the deep and thick alluvium,the C60～C100 high strength and high performance concrete applied to the mine shaft liner,the design theoretical system of the freezing wall,the freezing technique with multi freezing ring boreholes,the characteristics engineering forecast and adjusted control of the freezing wall formation,the radial displacement measurement of the freezing wall and adjustment control of the lining section height,the safety and rapid construction of the freezing section and other key theory and technical achievements as well as the present status in China.All above formed the mine shaft sinking theory and technical system with the China characteristics deep and thick alluvium freezing method.An outlook and proposals were provided on the design theory and development of the freezing wall,the design and application of the mine shaft liner structure,the temperature field theory and application technology of the freezing wall,the base rock freezing in the deep mine shaft and the mine inclined shaft freezing technology as well as the problems existed.Key words：mine ground freezing shaft sinking;deep and thick alluvium;temperature field of freezing wall;high performanceconcrete;safety and rapid construction冻结法凿井是井巷工程应用人工制冷技术，暂时冻结地下水，以加固井筒周围不稳定冲积层、松软含水岩层的特殊施工方法。

冻结法凿井施工技术复习题安全事关每个家庭的幸福，熟悉安全操作规程，掌握安全技术措施，制定安全计划方案，做好单位安全培训，加强安全知识学习及考试更是预防和杜绝安全事故的重要方式和手段。

您浏览的《冻结法凿井施工技术复习题》正文如下：冻结法凿井施工技术复习题一、填空题1、冻结法凿井是目前煤矿立井通过深厚表土地层的首先方法。

2、冻结制冷系统由氨循环系统、盐水系统、冷却水循环系统组成。

3、氨制冷分为单级压缩、串联双级压缩和单双级两用制冷。

4、冻结法凿井技术适用于松散不稳定的冲击层、裂隙含水层、松散泥岩层以及含水量和水压特大的岩层。

5、冻结制冷主要设备有压缩机、中冷器、蒸发器(盐水箱)、冷凝器、贮液桶、盐水泵、清水泵等。

6、立井冻结法凿井原理就是利用氨循环制冷技术来完成的。

7、冻结法凿井主要工艺过程包括冻结站安装、钻孔施工、井筒冻结和井筒掘砌四大内容。

8、岩土中水冻结的过程大致分冷却段、过冷段、突变段、冻结段、冻土降温段五个阶段。

9、冻结方案可归纳为全深冻结、差异冻结、分期冻结、双排孔冻结和局部冻结等五种主要形式。

10、高压液氨从冷凝器经贮氨器、经节流阀流入蒸发器，液氨在蒸发器中汽化吸收周围盐水的热量，这一循环称做氨循环，是制冷的主体。

11、目前我国冻结法凿井最大冻结深度737米，已是世界上用冻结法凿井穿过表土层最厚的国家之一，冻结法施工技术达到世界领先水平。

此冻结法使用于国投新集公司口孜东煤矿凿井工程，其中主、副、风井筒冻结深度分别为737米、617米、626米。

二、解释以下概念1、人工冻土2、冻结壁交圈时间3、积极冻结期4、冲击层三、简答题1、简答冻结法凿井原理及使用条件?2、简答冻结观测孔的种类及布置?防突知识一、填空题1、冻结法凿井是目前煤矿立井通过深厚表土地层的首选方法。

2、冻结制冷系统由氨循环系统、盐水系统、冷却水循环系统组成。

3、氨制冷分为单级压缩、串联双级压缩和单双级两用制冷。

4、冻结法凿井技术适用于松散不稳定的冲击层、裂隙含水层、松散泥岩层以及含水量和水压特大的岩层。

煤矿冻结法凿井技术规程目录1总则 (1)2术语、主要符号 (2)2 .1术语 (2)2 .2主要符号 (4)3勘察要求 (11)3 .1井筒检查钻孔 (11)3.2 地下水流速 (11)3.3 人工冻土 (12)3.4 其它资料 (12)4井壁设计 (14)4.1 设计准则 (14)4.2 材料 (14)4.3 井壁结构形式及适用条件 (18)4.4 设计荷载 (18)4.5 井壁结构设计计算规定 (21)4.6 井壁内应力及承载力计算 (22)4.7 井塔(架)影响段井壁及壁座计算 (23)4.8 构造及防护要求 (24)5地层冻结设计 (28)5.1 地层冻结方式 (28)5.2 人工冻土强度与蠕变 (28)5 .3冻结壁设计参数 (30)5. 4 冻结壁厚度计算 (31)5. 5 冻结孔布置圈直径、冻结孔数量 (33)第 1 共 111页煤矿冻结法凿井技术规程5. 6 地层冻结时间 (34)5. 7 观测孔布置 (36)5. 8 冻结站制冷系统设计 (36)6冻结孔与冻结管 (38)6.1 冻结孔 (38)6.2 冻结管 (40)6.3 验收 (41)7冷冻站 (42)7.1 冷冻站厂房 (42)7.2 冷冻站安装 (42)7.3 冷冻站运转 (43)8冻结壁检测与判断 (46)8 .1测温孔检测 (46)8.2 水文观测孔检测 (46)8 3冻结壁形成的判断 (46)9冻结工程收尾工作 (48)9 1冷冻站拆除 (48)9 2冻结管充填 (48)9 3建立技术档案 (48)10井简掘进与支护…………………………………………………10.1 井筒掘进…………………………………………………10.2 井筒支护…………………………………………………10.3 复合井壁夹层注浆………………………………………10.4 施工过程中的检测………………………………………10.5 转入基岩普通法施工的安全措施………………………附录A 聚[烯塑料薄板物理机械性能指标……………………第 2 共 111页煤矿冻结法凿井技术规程附录B 道路石汕沥青质量指标…………………………………附录C 聚苯乙烯泡沫塑料板物理机械性能指标………………附录D 棍凝土井壁内力及承载力计算…………………………附录E 井塔(架)影响段井壁计算………………………………附录F 壁座计算…………………………………………………附录G 钢筋的计算截面积及公称质量…………………………附录H 冷冻站制冷系统设计计算………………………………附录I 常用泥浆组成及其配置方法……………………………附录J 掘进工作面温度检测记录表……………………………附录K 井筒掘进井帮径向位移量植测表……………………附录L 井筒掘工作面底臌量检测表……………………………附录M 本规程用词用语说明……………………………………条文说明…………………………………………………………第 3 共 111页煤矿冻结法凿井技术规程1．总则1.0.1为了贯彻执行煤炭行业的方针、政策，推广应用在设计、施工中各项行之有效的科研成果和经验。

冻结法凿井发布时间：2011-3-18 17:26:28一章术语、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”。

注浆法和冻结法在立井施工中的效益分析井筒是矿井的咽喉，井筒开凿的工程量尽管仅占全矿井建设开拓工程量的3%～5%，但井筒施工期却占矿井建设总工期的30%～50%。

随着开拓深度的增加，地质和水文地质条件愈来愈复杂，井筒施工工期占矿井建设工期的比例也将相应增加。

国内外大量井筒施工实践说明，在众多阻碍建井快速施工的因素当中，水害及其防治技术是最关键的因素。

平顶山砂岩，节理与细微裂隙极为发育，含水量大、水压高，是本地域建井施工的重大水患，为保证工程的顺利进行必需治水。

研究把握平顶山砂岩治水方式，关系到工程本钱及进度，直接阻碍井筒工程的技术经济指标，同时也希望对和平顶山砂岩类似地层治水提供参考。

中国论文网/3/一、工程概况与研究意义平煤股份十矿通风系统补套北二进风井井筒掘砌工程是进风井工程施工过程中的一个重要组成部分，由平顶山平煤设计院有限公司设计，该井筒主要担任十矿三水平二期开采时期内的进风任务，设计井筒净直径8m，井口标高+，井底标高，井深平煤股份十矿北二进风井位于平顶山市卫东区东高皇乡土寨沟村，与十矿三水平进风井相距59m。

参照十矿三水平进风井施工中的水文报告，预测北二进风井井筒两个含水层最大涌水量为191m3/h，防治水工作是该井筒掘进施工过程中的重点。

基于对十矿三水平井筒注浆法凿井和八矿二井冷冻法凿井的技术对比，对二者经济效益的分析进行比较，找出最佳的凿井方法，并在施工中运用这些理论进行分析。

对于在含水层多且厚的平顶山地区进行竖井作业，采用注浆和冷冻都是有效的方法，本文对比分析上述两种方法施工工艺，找出最适合本地区的井筒治水方法。

二、技术方案目前井筒常用的治水方法为注浆治水和冷冻治水，本成果以平顶山砂岩段（-322-422m）为例。

根据实测地质资料和井筒涌水情况，综合考虑水效果、成本和工期，决定采用工作面预注浆和壁厚注浆相结合的综合防治水方法，使十矿北二进风井安全通过平顶山砂岩段，通过测水，井筒综合涌水量2m3/h，达到设计要求，即节约了工期，又节省了费用。

井筒冻结法矿建施工技术黄建忠中煤邯郸特殊凿井河北邯郸 056000【摘要】本文主要阐述了井筒冻结方式、冻结钻孔、井筒掘砌施工等技术问题。

【关键词】井筒冻结法；矿建施工；技术1、井筒冻结方式1.1全深冻结全深冻结是设计的所有冻结孔深度与井筒需要的冻结深度-致，全深一次冻结形成冻结壁的一种冻结方式。

按所冻地层的不同，全深冻结分为两种情况：一是以冻结不稳定冲积层为主，二是将冲积层和含水基岩一起作为冻结对象。

在基岩部分岩性破碎、裂隙发育、涌水量及地压较大的情况下，要求所形成的冻结壁能满足承载要求，这时要选择冲积层和基岩作为冻结对象而采取全深冻结方式。

全深冻结方式适应性强，施工安全可靠，被广泛采用，但对冻结段以下的地层岩性及涌水量等资料必须掌握可靠，不然，可能给冻结段以下部分的掘砌带来困难。

1.2差异冻结差异冻结即长短腿冻结，是按地层不同深度对冻结壁的不同要求而选择的一种冻结方式。

在冲积层底部的风化岩层附近赋存含水层且与冲积层有水力联系，下部有隔水层时，要求冻结壁在冲积层内以承载为主，而基岩段以封水为目的时，应采用此冻结方式。

为达到冲积层和基岩段不同的冻结目的，冻结孔在同一圆周上采取长短孔间隔布置。

长孔深度为井筒的冻结深度，短孔底部设置在进入风化岩层不小于10m的深度。

为确保长孔底部形成一定厚度的冻结壁，必须控制长孔孔底的间距，其最大间距通常要小于4.5m，以保证开挖到短孔底部之前长孔部分冻结壁已满足施工要求。

为加快上部冻结壁的形成，实现提前开挖，并使下部冻结壁尽早交圈，长短冻结孔应同时开始冻结，短孔町采用盐水反循环方式，长孔采用盐水正循环方式。

差异冻结由于冻结总长度和冷量消耗较小，并能完成较深的冻结并施工，既冻结了冲积层，又处理了基岩含水层，具有较好的经济效果，得到了广泛的应用。

1.3局部冻结在不稳定含水层位于冲积层中部或下部，而上部较稳定不需冻结；或不稳定含水层位于上部和下部，而中部较稳定不需冻结；或上部井筒已施工过而下部地层复杂或发生过事故需用冻结处理时，都可采用局部冻结方案。

复杂地质构造竖井井筒冻结法施工：复杂地质构造竖井井筒冻结法施工近年来，人们越来越重视对地下空间的开发和利用，但由于地下空间各种复杂的工程地质和水文地质条件，如软土、含水不稳定层、流砂、高水压及高地压地层等，在这种复杂环境下施工，常规施工方法不能维持周围土体稳定，而要采用一些特殊的施工方法，冻结法就是其中之一。

另外，我国经济发达地区且地质条件好的煤田，绝大部分已得到充分开发，其中不少煤田已经枯竭，需要开发深厚表土所覆盖下的煤田。

但这些矿井大多都要穿过400~800m的深厚表土层，在这种复杂的地质条件下，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术，即竖井井筒冻结法凿井技术。

由于冻结法（特别是竖井井筒冻结法）在复杂地质施工中的普遍应用，它的施工技术要点及难点也成为研究的主要课题。

一、冻结法的施工工艺冻结法施工技术在国际上已有一百多年的应用历史，在城市土木工程的应用始于1886年瑞典斯德哥尔摩24m的人行隧道的建设。

在西欧、前苏联、日本等科技发达国家，该技术已是城市建设中一项成熟的施工技术和施工方法。

如比利时的布鲁塞尔某深基坑外围尺寸为37×81m，采用冻结法施工效果较好，又如东京地下快速公路十号及十一号隧道，瑞士阿尔堡勃恩隧道，杜塞尔多夫隧道均采用先冻结后开挖的施工方法，原西德的海尔纳东部泵站建筑基坑，苏联莫斯科地铁车站的开挖，也均采用冻结法施工技术施工。

代写论文我国采用冻结法技术施工煤矿井筒自1955年开始，至今有40多年的历史，共用冻结法施工煤矿井筒430余个。

其中冻结最大深度435m，冻结表土层最大厚度375m，冻结法技术已是我国煤矿井筒施工中成熟、可靠的特殊施工方法之一。

进入70年代，冻结法技术开始在城市建设基坑开挖及路桥施工中推广应用。

如北京地铁车站的护坡工程、沈阳地铁试验井开挖、内蒙海拉尔水泥厂地下皮带走廊施工、南通钢厂沉淀池施工，凤台大桥主桥墩开挖上海过江隧道出口、地铁车站、泵站施工等均是采用冻结法技术施工，效果很好。

冻结法凿井技术在立井施工中的应用1 冻结法凿井原理冻结法起源于天然冻结，随着人工制冷技术的发展和应用，出现了人工冻结。

冻结法在矿井建设中多用于立井的开凿，井筒直径大小和深度基本不受限制。

通常，当存在不稳定地层或含水极丰富的裂隙岩层，地下水含盐量不大，且地下水流速较小时(流速V＜17～10m/s)，均可使用冻结法。

冻结法凿井就是在不稳定含水地层中进行施工时，利用人工设置的冻结管，在冻结管内循环冷媒剂，将井筒周围岩层的热量带走，冻结形成封闭的圆筒——冻结壁，抵抗地压、承受水压力和隔断地下水，在冻结壁的保护下进行开挖地层和砌筑井壁的一种特殊施工方法。

冻结法凿井在煤矿特法建井中具有明显的优势，既能用于不稳定的含水层,又可用于基岩含水层，既可应用于立井，又可应用于斜井及风道口工程，适应性强，安全可靠。

2 工程实例某煤矿主井井筒深度805m，井筒净直径7.5m, 最大掘进直径12.4m，最大掘进工作面积121m2；井筒采用双层钢筋混凝土井壁支护, 双层井壁自上而下分5次变厚, 其总厚度为1.10～2.30m，井壁混凝土强度等级为C40～ C75；内外壁之间夹2层1.5mm厚的聚乙烯塑料板, 外壁外侧增加1层厚25～75mm的聚苯乙烯泡沫板。

该矿矿区表土层厚568.45m，主要成分为砂(砾)、砂质黏土、黏土。

砂砾层富含水, 最厚的砂(砾) 层为18.00～19.51m，砂砾层累计总厚度为309.5m，黏土层累计厚度为253.7m。

根据井筒地质检查孔冻土试验报告, 该井筒表土层厚, 黏土层含水量小，试验土层的冻结温度较低，其土层冰点温度平均为-1.7℃，最低达-2.8℃；冻土强度偏低，冻胀特性明显, 试验各个土层最大冻胀力平均为0.58MPa, 土层最大冻胀率平均为3.06%。

2.1 冻结技术与制冷设备2.1.1 冻结技术设计参数1）冻结深度。

冻结深度确定合理，可节省冻结费用，保证井壁质量，加快建井速度，同时能防止涌水冒砂事故，做到安全可靠。

煤矿大直径立井全深冻结技术王斌;江恩武;程志彬【摘要】门克庆煤矿副井净直径10 m ，井深755.45 m ，采用全深冻结法施工，冻结深度768m。

井筒所穿地层，大部分为白垩系和侏罗系软弱岩层，其中有3层含水层。

冻结孔采用主孔＋辅助孔布置方式。

井筒于2010-10-17正式开机冻结；至同年11月27日，冻结壁交圈；12月6日（开机冻结后49d）试挖；2012-01-02停止冻结。

至2012-01-15，井筒安全顺利落底，取得预期效果。

%A net diameter of a mine auxiliary shaft in Menkeqing Mine was10m ,the depth of the shaft was 755.45m and the shaft was constructed with full depth freezing method. The freezing depth of the shaft was 768m. The strata passed through by the shaft mainly were Cretaceous and Jurassic soft rock strata. Among the strata ,there were three aquifers. A main borehole+auxiliary borehole pattern meth‐od was applied to the freezing boreholes. A freezing of the mine shaft was officially started on Oct.17 , 2010 based on the refrigeration machine set turned on. On November 27 of the same year ,a freezing ring of the freezing wall was formed. On December 6 ,2010 ,a trial excavation was conducted in the shaft (after 49 days of the refrigeration machine set was turned on).On January 2 ,2012 ,the freezing operation of the shaft was stopped and on January 15 ,2012 ,the mine shaft was safely and successfully reach on the bottom of the mine shaft with the expected effect.【期刊名称】《建井技术》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】3页(P8-10)【关键词】大直径立井;全深冻结;西部地区;软弱岩层【作者】王斌;江恩武;程志彬【作者单位】中天合创能源有限责任公司门克庆煤矿，内蒙古鄂尔多斯 017000;中煤第五建设有限公司第三工程处，江苏徐州 221006;中煤第五建设有限公司第三工程处，江苏徐州 221006【正文语种】中文【中图分类】TD265.3+41 工程概况门克庆煤矿位于内蒙古鄂尔多斯市乌审旗图克镇境内，设计生产能力12Mt／a，服务年限95.5a，立井开拓。

浅谈某煤矿冻结法凿井施工技术[摘要]通过冻结法凿井冷冻孔施工技术在冲积层较厚的煤矿建井施工过程中的应用，简要的介绍了冻结和凿井施工中所采取的技术措施。

[关键词]深厚表土层井筒冻结防片帮孔1工程概况该煤矿某井设计井筒净直径5.5m，深409.5m。

井筒表土段厚349.7m，采用冻结法施工，冻结深度382m。

冻结段井壁为双层钢筋混凝土结构，外壁厚450～700mm，内壁厚500～850mm，混凝土强度等级C30～C50。

表土段内、外层井壁间敷设1层1.5mm厚的塑料软板，外层井壁与井帮之间铺设25～50mm厚聚苯乙烯泡沫塑料板。

井筒冻结壁设计厚度5.6m，冻结盐水温度-28～-32℃。

冻结设计控制层位为表土段下部粘土层，冻土平均温度-15℃。

冻结时间井筒试挖前估算为65d，试挖后为145d。

井筒冻结孔设计采用1圈主孔+2圈辅助孔的三圈孔布置方式。

主圈冻结孔采用差异冻结方式，冻结深度360m/382m。

辅助孔综合考虑井筒掘砌速度、冻结时间、冻结壁厚度及整体强度、防片帮等要求，采用双圈插花布置方式。

其中外圈辅助孔穿过基岩风化带，深355m；内圈辅助孔深130m。

冻结孔布置参数见附表。

冻结管均为低碳无缝钢管。

主圈孔冻结管规格为φ133mm×（6～7）mm，内箍焊接连接；辅助孔冻结管规格为φ159mm×6mm，内箍焊接连接。

供液管均为φ75mm×6mm 塑料管。

井筒于2011-09-19完成冻结钻孔施工，09月20日开始冻结。

至11月4日开机冻结46d后，水文孔全部冒水，表明冻结壁已交圈。

11月12日井筒试挖，11月26日正式开挖。

至2012-01-25，360m井筒掘砌外壁工程及16m壁座工程完工，表土段掘砌外壁平均月成井120.5m，最高月成井152m（2011年12月）。

2主要施工技术措施2.1冻结工程2.1.1采用合理的冻结方案井筒冻结孔设计采用1圈主孔+2圈辅助孔的三圈孔布置方式。

立井冻结法通过世界最深冲积层施工技术管继雷;程志彬;谷训夫【摘要】万福煤矿副井净直径70m,井深894.368m,冻结深度840m,冲积层段最大荒断面约118m2,井筒冲积层厚度754.96m,是目前世界上冲积层最厚的井筒,建井难度为国内之最.工程自2015-07-01正式开挖以来,通过采取一系列得力措施,克服了冲积层超厚、深部膨胀黏土层冻结压力大等不利因素,精心组织,科学施工,于2016-04-18完成了冻结冲积层段外壁掘砌施工任务,所积累的施工技术经验具有很高的推广借鉴价值.【期刊名称】《建井技术》【年(卷),期】2017(038)002【总页数】5页(P1-4,18)【关键词】立井;冻结法;深厚冲积层;外壁掘砌;冻结压力【作者】管继雷;程志彬;谷训夫【作者单位】中煤第五建设有限公司第三工程处,江苏徐州 221140;中煤第五建设有限公司第三工程处,江苏徐州 221140;中煤第五建设有限公司第三工程处,江苏徐州 221140【正文语种】中文【中图分类】TD265.3+4万福矿井位于菏泽市巨野县城西南约30 km处，距菏泽市45 km，井田面积129.86 km2，行政区划归巨野、成武县管辖。

万福矿井为兖煤菏泽能化有限公司在巨野矿区筹建的一处大型矿井，设计生产能力1.8 Mt/a，由煤炭工业济南设计研究院有限公司设计，中煤科工集团南京设计研究院监理。

矿井工业广场布置主、副、风3个井筒，其中副井由中煤第五建设有限公司第三工程处施工。

副井设计净直径7.0 m，井深894.368 m，冻结深度840 m，冻结段最大荒断面约118m2；冲积层段实际揭露深度754.96 m，为世界之最。

副井冻结冲积层段外壁为钢筋混凝土结构，技术特征见表1。

竖筋采用直螺纹钢套接头，机械连接；环筋搭接长度为35d(d为钢筋直径)。

钢筋保护层厚度，外层80 mm，内层60 mm。

根据施工实际揭露，副井冲积层段由第四系(Q)和第三系(N)地层组成。

★科技大观★冻结法凿井的若干问题研究中煤国际咨询公司　叶　湘 摘　要　介绍了冻结法凿井技术的原理及适用条件,从影响掘进段高的因素、风动机具使用时的压风除湿、冻土掘进的方法、冻结管断裂、工作面底鼓与冻结壁变形和冻结井壁破裂等方面,探讨了冻结井筒施工中的问题。

关键词　凿井技术　冻结法施工　问题探讨1　冻结法的发展概况及在我国的应用冻结法起源于天然冻结。

由于人工制冷技术的发展和应用,产生了人工冻结。

1862年英国南威尔士在建筑基础施工中,首先使用了人工制冷加固土壤。

1883年德国工程师波茨舒(F 1H 1Poetsch )在德国阿尔巴里得煤矿,用冻结法开凿了深度为103m 的井筒,获得了冻结法凿井技术专利。

之后,该项技术传播到世界上许多国家。

前苏联从1928年开始使用冻结法,到前苏联解体时,采用冻结法凿井数目已超过400个,成为当今世界上采用冻结法凿井规模最大的地区之一。

冻结法广泛应用于矿井建设、地基基础、水利工程、地下铁道、河底隧道等工程施工中。

冻结法在矿井建设中多用于立井的开凿,也用于其它地下工程的不稳定地层或含水极丰富的裂隙岩层施工。

通常,当地下水含盐量不大,且地下水流速较小时(流速v <17～10m s ),均可使用冻结法。

井筒直径大小和深度基本不受限制。

冻结深度是冻结法凿井施工技术高低的一个重要标志。

目前,各主要使用冻结法凿井国家的最大冻结深度如下。

英国为390m ,加拿大9.5m ,波兰725m ,比利时638m ,德国628m ,前苏联620m ,法国550m ,中国435m ,荷兰338m 。

我国煤矿于1955年在开滦林西风井首次使用冻结法凿井,井筒净直径5m ,冻结深度105m 。

此后,冻结法凿井技术逐渐推广到东北、华北、华东、中南地区。

到1998年,冻结凿井数目共430余个,累计冻结深度70km 以上,最大冻结深度435m (河南永夏矿区陈四楼煤矿主井),冻结法凿井所通过的第四纪地层最厚为383.1m (山东金桥煤矿副井)。