矿山井筒冻结施工工艺与技术措施探讨

矿山井筒冻结施工工艺与技术措施探讨矿山井筒冻结施工工艺与技术措施探讨 摘要：结合矿区井筒的地质特征与水文地质情况，介绍了井筒冻结法施工的特点, 针对施工中遇到的一些如外层井壁局部压坏、透水及涌砂、偏孔等典型问题进行了科学分析, 并提出了相关应对措施, 为类似地层冻结法施工提供了参考。 关键词: 冻结施工原理；施工难题；措施与对策 中图分类号: TD262 文献标识码: A 文章编号: 1 地质特征与水文地质情况 1.1 地质特征 某矿区其地层分布主要为第四系、第三系地层, 第四系厚度为145～185m, 地层主要组成为砾砂、粗粒砂、中砂及细砂岩, 其中包括一些间断的亚粘土和粘土层；第三系地层广泛分布于该煤田区域，厚度为 5～115m , 主要组成为泥岩、含泥砂岩和砂砾岩, 其中泥岩居多, 约占 37%～86.1%。 1.2 水文地质情况 该矿区第四系、第三系含水层多。分上部、中部及下部含水层, 上部含水层是矿井的主要含水层, 厚度 30～60m,由细、中、粗砂组成,含水性、透水性好, 涌水量为 11.48L/sm,渗透系数 26.65m/d,为承压水, 水位标高 64.2m；中部含水层厚度约 65～75m 涌水量为4.39L/sm , 渗透系数 12.97m/d,为承压水, 水位标高为 64.16m；下部含水层透水性较差, 厚度约 5m , 涌水量约为 0.6L/sm , 渗透系数 1.87m/d , 为承压水,水位标高 64.72m。 2 冻结法加固地层的原理及特点 冻结法是利用人工制冷的方法，将低温冷媒送入地层，把要开挖体周围的地层冻结成封闭的、连续的冻土墙，以抵抗土压力，并隔绝地下水与开完体之间的联系，然后在封闭的、连续的冻土墙的保护下，进行开挖并做永久支护的一种特别加固施工方法。进入地层内的冷媒通过进、回管路与地面的热交换站相连，热交换站将冷量送入地层，将地层中的热量带出地层。由此使冻结管周围地层又近向远不断降温，逐渐使地层中的水变成冰，把原来松散或有空隙的地层通过冰胶结在一起，形成不透水的冻土柱。若干个这样的冻土管排列起来，通过管内的冷媒不断循环，冻结管周围的土层就都会变成冻土柱。随着冻土柱的不断扩大，相邻的冻土柱就会相连，彼此通过冰紧密结合在一起，形成密封连续墙。 其特点如下： 密封性好――有自由水就能冻结成冻土，形成冻土墙壁，一阻断地下水的侵入，从而形成较好的施工环境。 强度高――冻土的强度一般可达 2～10MPa，其大小一般与土质、容重、含水率、含盐量及温度等因素相关，但均大于融土强度，从...