斜井冻结法凿井施工的几点思考

斜井冻结国家标准和行业标准初次颁布实施,从标准条文对比分析了国家标准与能源行业标准的优缺点,从施工工艺、技术管控方面对竖直孔斜井冻结工程进行探讨,并结合工程现场提出了相应的建议,指出了工程实践中容易出现问题的关键因素,为其它类似斜井冻结工程提供有益参考。     

斜井冻结施工技术管理

技术管理是斜井冻结施工项目管理的重要工作之一。根据斜井冻结施工特点,从施工组织设计编制、冻结站安装与运行、冻结孔施工及开挖掘进等方面,探讨了斜井冻结施工技术管理要点,提出了超前管控保质量的管理理念。     

李家坝煤矿斜井局部冻结技术研究

斜井冻结技术尚处于摸索研究阶段,国内无统一的施工规范。详细阐述了斜井局部冻结的设计原则、施工关键技术,尤其是快速造孔施工及保温层施工工艺。首次在斜井局部冻结施工中引入了冻结管保温层经济厚度的概念,并给出了计算公式,设计出了带有局部保温层的冻结管结构形式,解决了复杂地层条件下斜井局部冻结关键问题。     

升富矿冻结副斜井掘砌平行作业施工工艺

为解决深长冻结斜井掘砌速度慢、井壁外及壁间易串水的老大难问题,在升富矿冻结副斜井井筒施工中,在应用全断面掘进施工技术、迈步式和栈桥式模板台车施工技术的基础上,采用全新的掘进排矸、外壁施工和内壁施工平行作业施工工艺,将三大施工环节中的工艺流程、工序用时与循环作业相结合,制定合理的正规作业循环图,形成平行、统一的综合作业方式,解决了冻结斜井掘砌施工三大环节相互干扰的问题,实现了1 031 m暗挖冻结段实际平均掘砌(成井)速度50.8 m/月、最高月成井速度102.4 m/月的掘进速度,稳步提高了冻结斜井掘砌施工速度水平和冻结斜井井壁施工质量,可为深长冻结斜井的掘进支护提供参考。     

斜井冻结施工技术

总结榆树林子矿主斜井和王洼矿主、风斜井冻结工程的冻结设计参数和冻结施工技术的经验。     

斜井冻结技术在里必矿井筒施工中的应用与探索

为了井筒安全、快速穿过松散层及基岩强风化带富水性强的区域,根据地表水文地质、地质探测结果,结合井筒断面、支护设计及国内斜井施工水平,以安全可靠、经济节约、冻掘配合、服务掘进为原则,分析了冻结施工的难点,提出了解决对策。采用冻结真空隔热管技术、斜井冻结衔接段处理技术、斜井竖孔冻结两帮冻结壁固定梁模型计算方法,科学制定冻结方案,并在施工中提出采用斜井掘砌断面等效冻结时间及调控技术、冻结步进式投入方法,外排孔沿井筒走向串联,中排孔横向串联运行,分段冻结,分步投入。探索优化冻掘配合,取得了降低冻结成本10%,提高掘进效率15%的良好效果,对类似斜井局部冻结施工有一定的借鉴意义。     

大断面斜井冻结施工多排管冻结温度场模拟研究

 本文以霍州煤电庞庞塔矿主斜井冻结施工为工程背景,采用ANSYS有限元分析软件和正交试验设计方法,对深厚富水表土层大断面斜井分段直孔冻结关键参数进行数值模拟,研究大断面斜井冻结施工多排管冻结温度场分布规律,探索并建立一套适用于大断面斜井穿过厚表土层富水段的竖直冻结技术。     

李家坝煤矿斜井局部冻结技术

针对李家坝煤矿斜井过流砂层工程特点和安全快速掘砌施工需要,提出并采用了分区、分期局部冻结方案。为最大程度节能,采用聚氨酯保温。工程实践表明,该矿斜井过流砂层局部冻结方案,技术可行、安全可靠、经济合理,为地质条件类似的斜井冻结施工提供了有益参考。     

厚风积砂强富水地层斜井冻结法快速掘进工艺

袁大滩煤矿副斜井表土冻结段全长681 m,是目前国内最长的斜井冻凿施工记录。冻结段掘进采用EBZ160综掘机掘进+皮带排矸,可移模板台车整体浇筑内、外壁,创造了国内斜井冻凿施工72 m/月的新记录,丰富了冻结法凿井技术支撑体系,为斜井冻结凿井提供了成熟的经验。     

斜井井筒的冻结法施工

冻结法凿井是广泛用于煤矿立井通过流砂、淤泥等复杂地层的一种特殊凿井技术,但在斜井施工冲较少采用,原因是斜井冻结技术复杂,经济效果也不如立井,所以在建设中遇到流砂含水层等情况时,常常会选择立井开拓方式,但这样往往造成开拓方案的不合理,影响矿井长期的经济效益。所以,研究解决斜井冻结施工技术问题具有重要的意义。内蒙榆树林子煤矿(下简称榆矿),设计采用一对斜井开拓。但在43.75m厚的表土中,83％是流砂和淤泥,井筒施工先后采用了明槽、板桩、井点、注浆等施工方法,均失败。后改用冻结法施工了榆矿主斜井(施、工斜长114.8m)顺利通过了表十层,取得了     

斜井冻结壁受力与变形规律研究

采用冻结法凿井的立井井筒在我国已达1100多个,工程数量多,取得的实践经验相对丰富。而采用冻结法施工的斜井井筒只有30多个,工程实例少,施工经验匮乏,对斜井冻结的技术研究就更少。近年来因斜井开拓具有装备简单,运输能力大等优势,在我国西部地区得到广泛应用,因地质条件所限,采用冻结法施工斜井井筒越来越多,工程施工迫切要求对斜井冻结基础理论进行研究与探讨,文章以庞庞塔斜井冻结工程为模型,就不同深度(地压)、不同冻结壁厚度、不同强度的冻结壁与井壁的变形关系进行数值计算研究,探寻各变量之间的相互关系及影响大小,为斜井冻结设计与施工提供指导。该基础研究对斜井冻结多方案对比、优化设计、节能降耗具有重要的参考价值。     

综掘机和整体模板台车在冻结斜井的应用

矿建冻结施工技术成熟已广泛使用,我国西北地区因煤层埋藏较浅,多采用斜坡道开拓法开采（斜井开拓）,近年来矿建冻结斜井施工工程逐渐增多,传统炮掘配合箕斗运输、拼装模板支护的施工工艺,已不能适应矿建工程建设的要求。为了满足工程建设的需要,不断探索新的施工工艺,促进了冻结斜井快速施工方法不断发展,合理选择施工设备和支护形式,对工程进度起着重要的影响,其中综掘机配全断面整体移动模板台车支护、胶轮车运输的方法,在冻结斜井施工中的应用取得了显著的效果。冻结斜井中采用综掘机破岩掘进,配防爆无轨胶轮车运输矸石,混凝土浇筑支护采用2套全断面整体模板台车支护,各工序有序衔接,取得了成巷80 m/月最好成绩,同时对在冻结斜井施工遇到的问题进行了阐述,就今后施工该类工程的注意事项提出了建议。     

富水冲积层斜井冻结施工方案及优化设计

为确保袁大滩煤矿副斜井顺利穿过富水细砂冲积层,分析研究了冻结施工初始方案,对冻结壁的地层压力和厚度做了计算,分析了冻结壁平均温度取值,结合现场面临的实际施工问题,提出冻结施工方案优化设计:斜井冻结壁顶板、两帮和底板的最大厚度分别取6.0、3.4和4.0 m,冻结壁设计平均温度取-10℃,斜井冻结段斜长由611.055 ...     

真空管隔温技术在斜井冻结中应用的研究

为解决斜井冻结工程中掘进断面隔温管效果差、冻土温度低、挖掘速度慢的难题,应用传热学原理,选用与冻结管同材质的无缝钢管制作中空管,将环状间隙抽成真空,研制适合斜井冻结施工的钢制真空管,减少了冷量向地层的传递,实现了井帮温度-5～2℃、综合成井速度大于60 m/月的冻结效果。经地面试验和冻结工程应用验证,钢制真空管隔温技术制作工艺简便、隔温效果良好、可回收利用,提高了斜井冻结施工效率,降低了材料消耗和对环境的污染。     

斜井冻结壁与井壁相互作用的数值模拟分析

以大南湖斜井冻结法施工为工程背景,运用数值分析软件,模拟了斜井冻结壁在不同温度场作用下的位移变化情况,分析其变形特性以及力学特性。为以后的斜井冻结法施工提供借鉴。     

冻结斜井综合掘进机全断面掘进施工技术

在升富矿副斜井超千米暗挖冻结段井筒掘砌施工中,为确保深长冻结斜井施工安全,提高冻结斜井掘砌施工速度,应用EBZ260H型综合掘进机,采用先挖掘断面中上部、后挖掘断面下部的小进度掘进方式,替代以往的台阶式掘进方式,创新冻结斜井全断面掘进施工工艺,确保掘进机配套的加长二运皮带有序前行,并在二运皮带下完成外壁底板施工,解决了冻结斜井随掘随支护,以及掘进排矸与浇筑混凝土井壁相互干扰的问题,提高了深长冻结斜井持续快速掘砌的能力。     

斜井冻结关键技术应用研究

阐述了斜井冻结施工中冻结范围确定原则、局部冻结实现方式,率先提出斜井冻结步进式投入法并成功运用,解决了冻掘配合难题,应用冻结孔作为注浆孔进行充填注浆,取得了良好的效果,为斜井冻结工程提供了有价值的参考。     

富水基岩长斜井冻结法凿井技术

以鄂尔多斯新街矿区某矿主斜井为研究对象,针对该斜井井筒涌水量大、冻结长度长的难题,通过理论计算、数值模拟及现场实测等手段,对斜井冻结壁形成规律、冻结壁自然解冻规律、冻结壁交圈、斜井分段冻结进行研究,优化设计了斜井冻结方案,将整个冻结段分成5段,分段冻结、分段掘进、分段砌筑,并实现了平行作业,使倾角达16°斜井顺利通过白垩纪含水层,创造了斜井冻结长度最长的记录,为西部矿区类似井筒的冻结施工提供了宝贵的借鉴经验。     

富水砂层斜井冻结壁变形有限元预测

为了保证富水砂层斜井冻结法凿井的安全进行,需对富水砂层斜井冻结法凿井过程中冻结壁变形规律进行预测。采用ANSYS有限元分析软件,引入冻结壁蠕变参数,对富水砂层斜井冻结壁变形规律进行预测,分析不同埋深和不同空顶距离下斜井冻结壁变形规律,研究结果可为穿越富水砂层斜井冻结法凿井安全施工提供一定的依据。     

深厚砂层斜井井筒沉降变形与监测技术分析

近年来我国西部冲积层地区开始有大量矿井采用斜井井筒冻结法施工并运营,由于冻结作用和运营期间水位下降等原因,均产生一定的井筒沉降变形,导致大长度斜井因不均匀沉降而造成井壁破裂的现象时有发生。针对此问题,本文以在深厚砂层中采取冻结法施工的榆林袁大滩副斜井为例,对斜井冻结法施工和运营过程中产生的沉降展开分析,通过对常用监测手段进行分析比选,进行监测方案设计。研究成果对于了解冻结施工的斜井沉降变形机理、设计沉降监测方案具有重要意义。