中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn基于立井冻结的冻结管破裂检测技术研究钟涌芳1，马济林1，宋立斌2*（1.中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州221116；2.中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州221116）摘要：目前，冻结技术在我国矿井建设中已经得到广泛的应用，但是由于内外多种因素的复合作用经常会导致冻结管破裂。本文研究了一种新型的信息化检漏系统，利用盐水供液压力和盐水回液流量来检测冻结管是否破裂。经过试验证明，该系统的灵敏度很高，只要盐水供液压力和回液流量实测数据有所波动，就能很快感应到，激活时间序列分析计算系统，准确推断出该测点的冻结管是否破裂，取得很好的安全系数和经济效益。关键词：冻结法；冻结管破裂；信息化；测试系统中图分类号：TD26NewtechnologyoffrozenpipebursttestingbasedonShaftFreezingZhongYongfang,MaJilin,SongLibin(Schoolofmines,Chinauniversityofminingandtechnology,Xuzhou,Jiangsu221116)Abstract:Atpresent,thefreezingtechnologyappliedtomineconstructionhasbeenwidelyusedinChina,butmanycombinedeffectsofinternalandexternalfactorsoftenleadtofrozenpipesburst.Inthisreport,anewtypeofinformation-basedleakdetectionsystemwasinventedtodetectwhetherthefrozenpipeburstcombinedwiththeuseofliquidpressureandtheuseofbrinereturnflowrate.Theexperimentdemonstratedthehighsensitivityofthesystem,aslongasthemeasureddataofthebrinefluidpressureandreturnflowratefluctuate,itcanquicklysenseoutandactivatetimeseriesanalysiscomputingsystem,therebyaccuratelyinferwhetherthemeasuredfreezingpipeisbroken,thissystemgetsagreatlyincreasedsafetyfactorandeconomicbenefits.Keywords:artificialfreezingmethod;frozenpipeburst;information-based;eestsystem0引言随着冻结技术在我国立井建设过程中的广泛应用，特别是深厚复杂冲击层立井冻结程，由于冻结管在地层中受岩土复杂地应力以及超前开挖量过大、维护冻结期的钻爆凿井等各种不稳定因素的影响，会导致冻结管断裂。而现阶段采用的冻结管破裂检测技术主要还是利用常规的办法对冻结管逐个打压，既耽误工期，又浪费人力。因此攻克冻结管的破裂检测技术是目前立井冻结科研项目的重要研究课题之一，我们借鉴冻结期间井壁信息化施工的经验研发一种新型的信息化检漏系统，对立井冻结过程的冻结管破裂检测起到了很好实时监测预警的作用。1冻结管断裂研究背景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法加固土壤，成功使用冻结新技术在不稳定地层施工中取得了显著的经济效益和安全系数。我国从上世纪50年代引进这项技术至今已有六十年的历史，随着立井井深的逐渐加深和地层的不稳定因素的影响，冻结管容易断裂，严重影响冻结壁交圈[1][2]。其具体影响因素如下：*作者简介：钟涌芳（1989-），男，中国矿业大学采矿工程在读本科生.E-mail:yongfang1989@qq.com-1-中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn1）冻结管连接方式。我国传统的冻结管连接方式[3]包括内衬管焊接、外套管焊接、管箍式几种连接方式，管箍式接头管位置管箍和接头丝容易发生扣脱扣；外套管焊接的焊接工艺复杂，质量不易保证；打坡口内衬管对接焊，能保证接头抗拉强度高于母体管强度，能有效解决由于管接头强度低而引发断管的问题。但是该形式的冻结管变形能力有限，在复杂应力（地应力和冻胀力）的影响下会因变形太大断裂。2）复杂地质条件影响[4]。冻结施工过程冻结管的强度是确定的，但是地质条件却蕴藏着太多的不确定因素，如地层位移和冻胀力影响以及含水层水头作用等，而且目前对这些不确定因素的研究还不够成熟，基本上还不能定量化。如果焊接部位抵抗不住外界地压和冻胀力以及水压等不确定因素的影响，往往发生破裂，那么将会给工程的工期、人力、财力都会产生很大的负面影响。3）超前开挖影响[5]。维护冻结期间，冻结壁虽然已经形成，但是初期强度还不够强，如果开挖时间过早或是超前开挖太多，会引起冻结壁向内变形，冻结管会受到附加应力影响随之变形最终导致...
