井筒冻结法矿建施工技术

井筒冻结法矿建施工技术

张杰

核工业井巷建设集团有限公司

摘要：在矿建施工过程当中，我们会运用到很多技术，井筒冻结法就是其中之一。井筒路解法具有很多的优点。它对环境的影响十分的小，而且井架结构容易被我们控制，具有较强的灵活性，适应性也极强。是我们经常将井筒冻结法运用在不稳定的表土层当中。虽然井筒冻结法比较先进，但是先进的技术当中仍然存在着很多的问题。本文主要介绍冻结施工的一些原理，以及我们所需要的问题。根据发现的问题，提出有必要的治理措施。

关键词：井筒冻结法；冻结钻孔；矿建施工

冻结法施工的具体原理是利用物理吸热的现象，可以将土壤当中的水分冷却使之成冰。有人在施工过程当中使用的制冷方式，通常是采用氨这种化学物质。制冷系统是由三大种系统构成的，它们分别是冷却水循环系统、氨循环系统以及盐水循环系统。在施工过程当中要使用一定数量的冻结孔，冻结孔主要是运用在开挖之前。然后盐水系统当中的低温盐水会因为吸收了周围的热量，使周围环境形成冻结圈，冻结圈慢慢扩大，形成一个冻结壁。因此我们可以看做施工过程实际是在冻结壁的保护下进行的。但是因为这种施工方法有很多的不确定因素，容易发生冻结管断裂。而且工作体面的冻结币，有时还会发生变形等问题。

1、井筒冻结的方式

1.1、局部冻结处理方法

井筒冻结技术具有很多的方法。当我们遇到含水层，在冲击层的中下不时，在这种情况下，上半部分一般不需要冻结。同理，我们可以知道，当不稳定的含水层处在上部以及下部的时候，那么我们的中部就没有必要冻结。如果我们所遇到的水层以前出过事故，或者是因为其地形太过于复杂，而需要进行冻结的时候，一般采用普通的冻结方法就可以。如果我们所遇到的水层以前出过事故，或者是因为其地形太过于复杂，而需要进行冻结的时候，一般采用普通的冻结方法就可以。因为在这种情况下，所遇到的土层相对比较之下还是稳定的。与一般情况下的全部冻结相比，局部冻结对我们的消耗来说很小，而且采用冻结周期短。这种消耗小时间短的方式，可以省下很多的成本，为之后的工程工作留下很多费用。

1.2、分期冻结处理

除了局部冻结处理以外，还有一种分期冻结方法。所谓分期冻结方法，就是要把井筒分成好几段，然后分别处理。通过分段来进行冻结，然后相乘冻结壁。冻结壁完成以后才能够不断地进行所谓的挖掘工作。冻结的方法主要依靠冻结机来进行。分期冻结所以叫分期冻结，是因为它分为三个冻结期。上段冻结期是分期冻结当中的第一个冻结期，当进行到下端冻结期时，要对上段冻结进行维护。但是分期冻结对地质条件有一定的要求，满足使用分期冻结的地质必须要上下段冻结，分界线处具有较大的含水量。我们要选择出一个含水厚度超过十米以上的土层，将这个土层作为井筒隔水的垫子。将这个土层作为井筒隔水的垫子。通过这个垫子可以非常有效地防止在工作面的下方会有水涌而来，从而破坏了冻结工作。

1.3、差异冻结处理方法

在所有的冻结方法当中，还有一种差异冻结法。差异冻结要根据地层不同的深度，对冻结壁做出不同的要求。这种冻结方法又被称之为长短管冻结。当出现分化带以下富含水量或者冲剂层以下的积岩风化带厚度十分大时，我们可以采用差异冻结的方法来进行冻结壁的形成。在使用的过程当中，应当注意我们所使用的冻结管必须要穿过强风化带以及冲积层。在我们进行冻结的过程当中，需要控制成孔之间的距离，它们之间的距离最大可以达到4.5米，只有这样我们才能够确保长孔底部的冻结厚度。这样形成的形成的冻结壁才能够达到我们想要的效果。

2、钻孔冻结的使用方法

2.1、钻孔的检查

在我们施工之前要检查清楚钻孔的位置，深度及个数。可能位置必须要在精通范围之外。小窗口的深度一定要比井筒设计的深度要深。先取芯是检查钻孔施工要求的第一步。一般情况下，我们的采取率要大于百分之七十五，但如果出现在沙层当中，夹层和一些填充物要大于百分之六十。检查完以后，我们的第二步是要进行对矿层的取样。当前两步完成以后，最后要进行的是对冻土力学的测定。

2.2、提高工作人员的综合素质

其次，在水文观察当中也有很多的要求，比如；水文观察一般情况下要在距离井筒中心一米远的地方。观察过程当中最好不要去影响吊桶的提升，打孔的数量一般维持在一到三个孔，这些孔一般都位于在冲击层最下部的含水层当中。而通常情况下，这些含水层的项目具有隔水层。因此我们的孔的深度不能够超过冲积层，这样才能够使我们的观察更为准确，测量更为合理。

2.3、对施工成本进行合理控制

当然在工程施工当中，如果我们有需要，就要对温度也进行测量。而温度的测量一般都是在三到五个孔左右，孔的偏斜率应当与冻结孔相一致。我们在测量温度时，通常情况下都是使用的温度传感器，或者国内采用的铜热线测量，来进行温度的测量。

3、常见的问题以及处理方式

3.1、井壁出现破裂现象

在我们的施工过程当中，因为我们的井壁是冻结形成的，所以较易发生破裂情况。其中的原因可能是因为地层的土质里面含有膨胀性的矿物质。因此，当物质膨胀时，就会使外层的冻结壁发生破裂。这样将会导致我们的冻结壁厚度不规律，冻结形状产生变形。这样冻结壁的受力会无法均匀分布。墙壁破裂的原因可能还有施工过程当中不均匀冻结而导致的。因此要想有效地解决井壁破裂这一问题，我们需要检测清楚所施工的土层当中所含的物质，以及它的物理学性质。只有深刻的了解到矿物质的成分，以及它的力学性质以后，才能够对我们所施工的井壁进行相对应的冻结施工。在我们的施工地点如果一部分的土层比较厚重，那么在取样的过程当中，我们要保证所取样本的完整，从而才能够精确的测定出土壤当中所含矿物质物理学参数。其中最为重要的就是物质膨胀的相关参数，这样才能够制定出更好的冻结方案，使井壁的破裂得到预防。当冻结工作完成时，要尽可能降低施工环境周围的冻结温度，加强我们的冻结力度，延长冻结时间。现场施工的一些经验来看，冻结层的温度我们一定要控制在零下十度以下，这样才能够使冻结层才能得到加强。我们还可以通过在混凝土当中添加一些辅助剂，这样能够使冻结土的强度增强时。井壁不容易出现破裂的情况，因此要想提高井壁的冻结度，那么混凝土早期的强度也是有必要的。

冻结壁完成时就要对其进行保温。我们通常使用的保温方法就是在冻结壁与外壁之间加入泡沫塑料板或者是一些传热性较弱的保温材料。我们的工作做到一定程度时，就要加强在施工管理方面的保障，提高施工质量，完善施工制度。这样才能够设计出最合理的方案，从而在最大程度上降低井壁出现破裂的情况。在施工过程当中，一定要选好施工的时间以及确定好施工的力度，不能够为了快速完成工作，在各方面违规要求贸然开挖。

3.2、冻结管的保护与选用

我们的冻结井筒挖掘过程当中，经常会出现冻结管断裂这一情况。因为随着社会需要，我们进行施工时冻结的深度越来越大。当施工深度增大时将会出现。粘土层越来越多，这样就会导致我们的冻结管出现严重的变形甚至断裂现象。当施工深度增大时将会出现越来越多黏土层，这样就会导致我们的冻结管出现严重的变形甚至断裂现象。突然出现这种现象的主要原因还是因为在施工过程当中，冻结孔变大以及冻结壁发生了一定的变形。突然出现这种现象的主要原因还是因为在施工过程当中，冻结孔变大。冻结壁发生了一定的变形。无线冻结管接头处的焊点质量下降的问题。要想尽快的解决这个问题，就要对冻结孔的布置圈直径进行合理的控制。通过对不止圈直径的控制来保证冻结壁有一定的厚度，这样就可以使也不容易出现变形的情况。但是冻结管的选用也要有一定的必要，我们要尽量选用一些质量较好的冻结管。冻结管的材料一般情况下最好使用无缝钢管或者是优质碳钢之类的材料。在进行挖掘过程当中，一定要控制好在黏土层式的挖掘状况，这样才能更好的保护我们的冻结管。

结束语

在当下的井筒施工当中经常会用到我们的冻结法。因此冻结法在我们如今的施工过程当中起到的作用非常重大。这就要求我们对冻结法要有深刻的了解，以及做好准备预防各种问题。只有更好地了解冻结法的原理以及其中容易出现的问题，我们才能够更好地使用这项技术。在科技飞速发展的现代，我们要不断的学习各种先进的技术，才能够使冻结法达到合理的运用。

参考文献

[1]赵重.浅析冻结法的应用和分析[J].冻结法应用，2011（04）.

[2]洪伯潜.我国探井快速建井综合技术[J].煤炭科学技术，2006，34（05）：8-11.