霄云礦井凍結(jié)施工組織設(shè)計

1、序號項目名稱單位主井副井備 注1沖積層埋深m420.35403.92井筒凈直徑m5.05.53井壁厚度m1.551.604井筒掘砌荒徑m6.78.257.28.85含壁后泡沫板5凍結(jié)深度外圈m470/430470/414短腿進入風(fēng)化帶10m左右輔助孔m430414穿過沖積層防片孔m320300根據(jù)第二次井壁變截面調(diào)整6控制層位m420.35403.9凍結(jié)管規(guī)格：外圈、輔助孔300m1406 mm， 300m1597 mm；防片孔1406 mm。塑料管：756 mm7控制層凍結(jié)壁厚度m7.0m7.4m8凍結(jié)壁平均溫度-15-159凍結(jié)圈徑外圈m17.818.8輔助孔m1212.5防片孔m9.61

2、0.010孔數(shù)外圈個20/2021/21輔助孔個2324防片孔個111111開孔間距外圈m1.331.34輔助孔m1.791.78防片孔m2.742.8512凍結(jié)孔偏斜及最大孔間距m300m以上鉆孔偏斜率2.5；300m以下按靶域施工,靶域半徑0.7m,凍結(jié)孔向內(nèi)偏斜300mm。最大孔間距表土段：外圈孔2.5m，輔助孔、防片孔按偏斜及靶域要求；基巖段4.5m13測溫孔m /個421/2、470/1、460/1404/2、470/1、460/1規(guī)格108614水文孔m /個240/1、320/1240/1、325/1水文管1406 15鉆孔工程量m33782341596794116井筒需冷量10

3、4kcal/h41341817凍結(jié)站標(biāo)準制冷量2863 最大用電負荷11000 kva18鹽水溫度-30-33工期d3853851造孔d1001002地溝槽d15153開機至試挖d85854試挖至開挖d2020試挖20m5開挖至停機165165要求成井80m/月霄云礦井凍結(jié)施工組織設(shè)計 表01 霄云礦主、副井凍結(jié)設(shè)計參數(shù)編制依據(jù) 濟寧礦業(yè)集團霄云煤礦主檢鉆孔柱狀圖； 濟寧礦業(yè)集團霄云煤礦副檢鉆孔柱狀圖； 濟寧礦業(yè)集團霄云煤礦主、副井井筒打鉆凍結(jié)招標(biāo)文件； 濟寧礦業(yè)集團霄云煤礦工業(yè)場地總平面布置圖； 業(yè)主提供的其它資料等。有關(guān)技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準及參考資料礦山井巷工程施工及驗收規(guī)范，gbj21390；

4、煤礦井巷工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準，mt500994；煤炭工業(yè)建設(shè)工程質(zhì)量技術(shù)資料管理規(guī)定；煤炭工業(yè)煤礦井井巷工程、建筑安裝單位工程質(zhì)量保證資料評級辦法；建井工程手冊第四冊凍結(jié)部分；煤礦安全規(guī)程（2005年執(zhí)行）； 參考凍結(jié)技術(shù)規(guī)程（審查意見稿）、建井技術(shù)等相關(guān)技術(shù)文件和資料第一章 礦井概況1.1 工程概況霄云煤礦位于金鄉(xiāng)縣霄云鎮(zhèn)境內(nèi)，工業(yè)廣場北距棗曹線省道1600m，西距105國道18公里，交通便利，交通便利。礦井地質(zhì)儲量10120萬噸，可采儲量4825萬噸，礦井設(shè)計生產(chǎn)能力90萬噸/年，立井開拓，在工業(yè)廣場內(nèi)布置主、副兩個井筒。地面自然標(biāo)高37.2m,井口設(shè)計標(biāo)高+37.5m。井筒主要技術(shù)特征見

5、下表。表02 霄云礦井主、副井井筒主要技術(shù)特征表序號項目單位主井副井備注井口位置xm3863850.0003863840.000ym20444695.00020444790.0001井口標(biāo)高m39.539.52井筒車場水平m暫定-790暫定-7903井筒凈直徑m5.05.54井筒凈斷面積m19.623.445最大井壁厚度m21.551.606最大掘砌荒徑m8.39.07表土厚度m420.35403.98設(shè)計凍結(jié)深度m470470業(yè)主要求1.2 地質(zhì)概況1.2.1 地層表03 井筒檢查孔揭露地層深度統(tǒng)計表孔號第四系q上第三系n下第三系e石河子組p主檢236.1420.5455.8791.00副檢

6、240.4401.9466.3830.8主、副井只存在弱風(fēng)化帶，無強風(fēng)化帶，主檢孔埋深為456.2m，副檢孔埋深為449.38m，1.2.2 第四系流向流速第四系35m內(nèi)地下水的流向為北西北460，水力坡度7.69，2005年9月11日10時潛水位標(biāo)高32.7533.80m，地面河流水補給第四系潛水。1.2.3 地溫根據(jù)地址鉆孔測定地溫梯度為2.81/100m。1.3 凍土試驗表04 凍土試驗取土層位深度表土層序號試樣深度（m）土性層厚（m）1204.00215.90粘土11.902215.90228.30粉細砂12.403246.60260.00粘土13.44331.10348.50粘土17

7、.45349.95356.00砂質(zhì)粘土6.056381.20389.40砂質(zhì)粘土8.207390.30417.60粘土27.3注：（1）表中：13層為井筒1號檢查孔樣品；47層為2號檢查孔樣品； （2）第4層土樣為2號檢查孔凍1樣品；第5層土樣為2號檢查孔凍2樣品；第6層為2號檢查孔凍3和凍4樣品；第7層土樣為2號檢查孔凍5、凍6和凍7樣品。表05 樣品凍結(jié)試驗結(jié)冰溫度土樣編號取樣深度（m）取樣名稱凍結(jié)溫度（）備注1208.35208.55粘土-1.72216.10216.30粉細砂-0.43246.80247.00粘土-0.74334.00334.20粘土-3.05391.90392.10砂

8、質(zhì)粘土-2.56405.70405.90砂質(zhì)粘土-2.87411.80412.00粘土-1.5表06 凍土凍脹力、凍脹率試驗結(jié)果樣品分組土層名稱取樣深度（m）凍脹力試驗凍脹率試驗凍脹力（mpa）平均值凍脹率（）平均值1粘土204.00215.900.660.681.901.800.701.802粉細砂215.90228.300.810.842.302.200.862.103粘土246.60260.000.750.761.401.500.771.704粘土331.10348.500.890.883.203.000.902.805砂質(zhì)粘土349.95356.000.690.672.002.100.

9、652.206砂質(zhì)粘土381.20389.400.520.552.602.500.582.507粘土390.30417.600.810.783.163.100.753.05表07 凍土單軸瞬時抗壓強度地層分組土性深度（m）試驗溫度-5-10-15-20單軸強度mpa平均值mpa單軸強度mpa平均值mpa單軸強度mpa平均值mpa單軸強度mpa平均值mpa1粘土204.00215.901.541.732.752.924.134.136.136.081.792.884.255.711.853.144.016.402粉細砂215.90228.303.133.306.045.878.318.399.9

10、69.653.466.458.469.083.305.138.409.913粘土246.60260.002.202.203.643.334.494.555.425.532.083.594.245.932.322.774.945.234粘土331.10348.501.441.662.752.833.713.534.304.291.752.693.534.691.803.053.353.905砂質(zhì)粘土349.95356.001.671.661.952.143.553.414.544.451.692.163.264.381.612.303.424.436砂質(zhì)粘土381.20389.401.741.7

11、82.022.224.274.336.636.391.722.354.336.391.892.294.396.147粘土390.30417.601.811.842.582.583.813.734.114.361.682.403.704.082.032.763.694.881.4 地層特點 粘土層埋藏深且連續(xù)厚度大，主井317.6420.35m(厚102.75m),副井322.03403.9m(厚81.87m)； 整體來看凍土單軸抗壓強度值偏小，尤其是下部粘土地層； 從應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線可以看出：破壞應(yīng)變大多在8以內(nèi)，因此，凍土的破壞應(yīng)變??； 粘土地層的凍結(jié)溫度偏高，下部粘土層約在-1.5-3.0

12、之間，尤是331348m粘土地層（第四組樣品），樣品凍結(jié)溫度為-3.0；第二章 凍結(jié)技術(shù)方案2.1 設(shè)計目的 設(shè)計的凍結(jié)壁厚度和強度滿足井筒安全掘砌施工的要求，井筒掘砌中不發(fā)生因凍結(jié)壁原因引起的人員和工程質(zhì)量事故。 設(shè)計應(yīng)確?；鶐r段封水及凍結(jié)巖帽的形成 根據(jù)國內(nèi)外及本公司深厚表土凍結(jié)井施工經(jīng)驗，以滿足凍結(jié)壁強度，防止凍結(jié)壁變形及凍結(jié)管斷裂為目的，選擇合理的施工方案及施工參數(shù)。 以施工安全為前提，減少工程量、提高工程效率、降低工程造價，達到安全、快速、高效的施工目的。2.2 凍結(jié)方式根據(jù)目前國內(nèi)同類型礦井凍結(jié)方式并結(jié)合霄云礦井主、副井實際情況，確定主、副井均采用主圈孔、輔助孔加防片孔凍結(jié)方案。2

13、.3 凍結(jié)深度根據(jù)業(yè)主要求，主、副井凍結(jié)深度均為470m（業(yè)主要求）。2.4 凍結(jié)壁設(shè)計2.4.1凍結(jié)壁設(shè)計原則按兩種極限狀態(tài)設(shè)計，一是凍結(jié)壁的極限承載能力；二是凍結(jié)壁極限允許變形狀態(tài)。前者對砂層較合適，因為砂層凍結(jié)壁具有脆性斷裂的特性，因此其承載能力必須得到滿足，否則可能出水冒砂。后者適用于深厚粘土層，因為對于粘土層凍結(jié)壁厚度及強度必須滿足變形條件，防止出現(xiàn)過大變形而導(dǎo)致凍結(jié)管斷裂，鹽水漏失融化凍結(jié)壁，危及井筒安全。2.4.2 基本設(shè)計計算參數(shù) 凍結(jié)壁內(nèi)半徑：主井r主=4.1m、副井r副=4.43； 地壓值（采用水土懸浮公式）：p=0.013h（mpa），為安全期間控制層深度h均取最大表土深

14、度，即主井420.35m、副井403.9m； 凍結(jié)壁平均溫度（控制層）：根據(jù)目前國內(nèi)已施工同類型深厚表土凍結(jié)井實際凍結(jié)情況，取控制層凍結(jié)壁平均溫度：主井tc主=-15、副井tc副=-15； 凍土抗壓強度：根據(jù)手冊單軸抗壓強度選?。?凍土發(fā)展速度：參照附近梁寶寺礦井、金橋礦井、花園礦井實際凍土發(fā)展速度，選取霄云主、副井控制層凍土發(fā)展速度砂層向內(nèi)20mm/d、向外15mm/d，粘土層向內(nèi)16mm/d、向外13mm/d。 井幫溫度（控制層）：砂層tn=-1113；粘土層tn=-10-12 鹽水溫度：tb=-30-33； 沖積層最大孔間距：l2.5m。 強度安全系數(shù)，k=22.5； 掘砌段高，從保證安

15、全和方便施工兩方面考慮，控制層暴露段高300m以下取h=2.02.5m； 工作面凍結(jié)狀態(tài)系數(shù)；=3（工作面未凍結(jié)時）3/2（工作面凍實時）；設(shè)計取主井=1.3、=1.5； 2.4.3 凍結(jié)壁厚度由于目前國內(nèi)外對400m以下深厚表土凍結(jié)井凍結(jié)壁厚度設(shè)計沒有較為成熟的計算理論，設(shè)計采用兩種方法計算凍結(jié)壁厚度：一是通過現(xiàn)有計算公式計算；二是采用類比法，與國內(nèi)外已施工的深厚表土凍結(jié)井比較，綜合確定凍結(jié)壁厚度。 現(xiàn)有計算公式計算凍結(jié)壁厚度多姆克公式：e=ra0.29（p/s）+2.3（p/s）2維亞若夫扎列茨基有限段高公式：e=ph/ s里別爾曼公式：e=khh/ s煤炭凍結(jié)法鑿井技術(shù)規(guī)程中的強度公式：

16、e【k3（1）ph】/s國內(nèi)數(shù)理統(tǒng)計公式：e=0.04rah0.61表08 凍結(jié)壁厚度計算結(jié)果表序號計算公式單位主井副井備注1多姆克公式m6.026.2取手冊強度,2維亞若夫公式m6.06.653里別爾曼公式m6.77.14凍結(jié)法鑿井技術(shù)規(guī)程m6.66.915國內(nèi)數(shù)理統(tǒng)計公式m6.537.02 表09 國內(nèi)同類型深厚表土凍結(jié)井凍結(jié)壁厚度比較表礦井名稱井筒凈徑（m）掘砌荒徑（m）表土深度（m）凍結(jié)深度（m）凍結(jié)壁平均溫度（）凍結(jié)壁厚度（m）開機至開挖天數(shù)（d）金橋主井4.57.5376.4412-126.0690副井5.08.2383.1412-126.66120梁寶寺主井5.07.9370.9

17、461-125.770副井6.510.1371.6461-126.772陳四樓主井5.07.6369435-105.3150副井6.59.8373435-106.3180濟西主井4.57.3457.78488-147.5副井5.08.0458.7488-147.6元氏副井6.08.8360.7410-105.8渦北主井5.08.2413.9476-126.8副井6.510.1410.5470-127.0花園主井4.58.15476.8512-208.3正在施工副井5.08.65476.8512-208.7正在施工李堂主井5.08.15427.42467-156.6未開工副井5.08.15430

18、.03470-156.6未開工根據(jù)計算并結(jié)合國內(nèi)外已施工或正在施工的深凍結(jié)井凍結(jié)壁設(shè)計厚度，確定霄云主、副井控制層凍結(jié)壁厚度為：主井e主7.0m、副井e副7.4m(掘砌段高2.0m，空幫時間24h)。2.4.4 凍結(jié)壁（強度）平均溫度校核采用國內(nèi)目前普遍采用的單排孔凍結(jié)壁平均溫度計算公式成冰公式，加修正值計算。tc=tb1.135-0.352l 0.875/3e + 0.266l/e -0.466+0.25tn2.5主井控制層tc=-15.1、副井控制層tc=-15.3；控制層凍結(jié)壁強度能滿足設(shè)計要求。2.5凍結(jié)孔深度2.5.1 主孔深度：主井長腿470m、短腿430m；副井長腿470m、短腿

19、414m；2.5.2 輔助孔深度：主井430m；副井414m；2.5.3 防片孔深度：由于上部井壁較薄 （0.85m），輔助孔上部離荒徑較遠（約2.6 m），上部凍土因動水及空氣影響發(fā)展速度較慢，試挖時間又短，開挖時凍土離荒徑遠易出現(xiàn)片幫，影響井壁質(zhì)量和施工安全及施工速度，增加工程成本。借鑒附近礦井凍結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，設(shè)置防片孔，深度主井320m、副井300m（自然地坪算起，深度到井壁第二次變截面位置）。2.6 凍結(jié)孔偏斜深厚表土層凍結(jié)井施工中，凍結(jié)孔施工質(zhì)量的好壞直接影響凍結(jié)工程的成敗。為保證凍結(jié)壁均勻穩(wěn)定和凍結(jié)工期，根據(jù)招標(biāo)文件要求及霄云實際地質(zhì)情況并結(jié)合當(dāng)前凍結(jié)鉆孔實際施工水平，對凍結(jié)孔偏斜提

20、出如下要求：2.6.1鉆孔垂直度：300m以上鉆孔偏斜率2.0；300m以下按靶域施工,靶域半徑0.7m,凍結(jié)孔向內(nèi)偏斜300mm。最大孔間距表土段：主孔2.5m，輔助孔、防片孔按偏斜及靶域要求；基巖段4.5m。以上條件必須同時滿足。2.6.2孔位偏值：徑向向外025，切向25。2.6.3 鉆孔深度必須保證凍結(jié)管下管深度不得小于設(shè)計深度0.5m。2.7凍結(jié)孔布置2.7.1 凍結(jié)圈徑 主孔圈徑d=d荒+2（0.6e+h）結(jié)合凍土發(fā)展速度、掘進速度、凍土向外發(fā)展距離、凍結(jié)孔實際偏斜及其它深井凍結(jié)施工經(jīng)驗，確定主凍結(jié)孔圈徑：主井為17.8m、副井為18.8m。 輔助孔圈徑考慮偏斜、井幫溫度及防斷管要

21、求，確定輔助孔圈徑主井12m、副井12.5m； 防片孔根據(jù)凍結(jié)工期要求及上部凍土發(fā)展速度，并盡可能減少造孔工程量，確定防片孔圈徑主井9.6m、副井10m。2.7.2 凍結(jié)孔數(shù)n =d/l主井：主孔n外=42個、輔助孔n輔=21個、防片孔11個。副井：主孔n外=44個、輔助孔n中=22個、防片孔11個。2.7.3 開孔間距l(xiāng)=d/n主井：主孔l外=1.33m、輔助孔l中=1.79m、防片孔l防=2.74m。副井：主孔l外=1.34m、輔助孔l中=1.78m、防片孔l防=2.85m；。2.8 凍結(jié)管、供液管2.8.1凍結(jié)管凍結(jié)管主孔、輔助孔0300m采用1406mm20#優(yōu)質(zhì)低碳鋼無縫管，內(nèi)管箍連

22、接，300m以下采用1597mm20#優(yōu)質(zhì)低碳鋼無縫管，內(nèi)管箍連接。防片孔采用1406mm20#優(yōu)質(zhì)低碳鋼無縫管，內(nèi)管箍連接。2.8.2供液管采用聚乙稀塑料軟管，規(guī)格：756mm。2.9 測溫孔布置布置原則：地下水流上方、凍結(jié)壁外側(cè)最大孔間距處；凍結(jié)壁內(nèi)側(cè)界面處；凍結(jié)壁外側(cè)主面、界面處；盡可能均勻布置。 主副井各設(shè)計4個測溫孔，主井421m/2個、470m/1個、460m/1個；副井404m/2個、470m/1個、460m/1個。測溫孔具體位置根據(jù)凍結(jié)孔偏斜情況而定。測溫孔采用1086mm20#優(yōu)質(zhì)低碳鋼無縫管，內(nèi)管箍連接，管底密封，不試壓、不灌水，確保不滲水。2.10水文孔布置水文孔：主副井

23、各設(shè)計兩個水文孔，其中主井240m/1個、320m/1個；副井240m/1個、325m/1個。水文管規(guī)格：1406mm20#優(yōu)質(zhì)低碳鋼無縫管，內(nèi)管箍連接。第三章凍結(jié)制冷系統(tǒng) 3.1 氨系統(tǒng)3.1.1井筒最大需冷量：qmax=kdhnq 主井：q主max=kdhnq=413104kcal/h4802kw；副井：q副max=kdhnq=418104kcal/h4861kw；根據(jù)招標(biāo)文件要求，主井先開機，副井比主井晚開機一個月。凍結(jié)站最大熱負荷出現(xiàn)在主井凍結(jié)2個月，副井凍結(jié)1個月之后。此時主井熱負荷仍未高峰負荷，所以按主副井同時凍結(jié)考慮。主副井最大需冷量為831104kcal/h9663kw。3.1

24、.2 凍結(jié)設(shè)備選型根據(jù)公司現(xiàn)有設(shè)備，選取如下制冷設(shè)備：螺桿機 jplg25iiita15臺螺桿機 ka20cby15臺蒸發(fā)器lz24030臺氨液分離器af140020臺蒸發(fā)式冷凝器exv340 15臺中冷器zl10 10臺虹吸罐 uza1.0 3臺貯液器 za5.0 5臺集油器yf100(代)4臺空氣分離器kf2（手動）4臺凍結(jié)主要施工設(shè)備見附表。3.1.3凍結(jié)站最大制冷量凍結(jié)設(shè)備標(biāo)準制冷能力：2863104kcal/h33291kw；低溫工況：冷凝溫度32，鹽水溫度-30，蒸發(fā)溫度-35。凍結(jié)站壓縮機運轉(zhuǎn)臺班安排見附表3.2. 鹽水系統(tǒng) 鹽水循環(huán)量：wbr = q/t。brcbr 凍結(jié)管規(guī)格

25、：dt =wbr/2830br.nt+d 鹽水管路直徑：dm =wbr/2830br 供液管規(guī)格：d =wbr/2830.n表10 霄云主、副井鹽水系統(tǒng)計算表序號項 目 名 稱單位主井副井備注1凍結(jié)孔數(shù)個74772凍結(jié)深度m4704703凍結(jié)管規(guī)格1406、15974鹽水干管長m40040037795配集液圈長m1501506井筒需冷量kw472148267鹽水比重(-15)/ m3126512658鹽水比熱(-35)kcal/0.6450.6459鹽水循環(huán)量m3/h11551155單孔1315 m3/h 10鹽水干管規(guī)格377911供液管直徑75612鹽水泵型號設(shè)12sh6a型鹽水泵6臺，

26、流量918 m3/h ，揚程70m，電機310kw，每井2臺工作，1臺備用3.3 清水系統(tǒng) 新鮮水補充量：w=65 m3/h 清水泵選擇：選250qj10018/1型井用潛水泵 2臺（流量100m3/h、揚程36m，電機15kw），1臺運轉(zhuǎn)，1臺備用。3.4 水源井設(shè)計凍結(jié)期間水源井最大取水量80 m3/h（包括生活用水）。設(shè)計2口水源井。選200qj/8088/8潛水泵（流量80 m3/h ）2臺，1臺運轉(zhuǎn)，1臺備用。3.5 凍結(jié)站運轉(zhuǎn)消耗材料 充氨量(99.8%)：ga=kqa1+n(0.051)/1000=160t； 冷凍機油：牌號n46 數(shù)量80t； 固體氯化鈣用量(濃度95%)：g=

27、1.2gbrvbr/=840t3.6 凍結(jié)站供電設(shè)計凍結(jié)期間由甲方提供10kv電源，通過架空線或電纜接入凍結(jié)站移動式配電站。采用就地?zé)o功補償，提高功率因數(shù)后，最大用電負荷為11000kva；選用移動式變配電室?guī)?500kva/10kv/0.4kv變壓器2臺、1600kva/10kv/0.4kv變壓器4臺。3.7 凍結(jié)、制冷系統(tǒng)保溫3.7.1 氨系統(tǒng)低溫設(shè)備、管路保溫氨系統(tǒng)低溫設(shè)備包括：氨液分離器、中冷器等，保溫材料用橡塑絕熱保溫材料（-10厚60mm，-10厚30mm）進行保溫。3.7.2鹽水系統(tǒng)包括：鹽水泵、鹽水箱、鹽水干管、配集液圈等，分別用橡塑絕熱保溫材料（60mm）、聚乙烯保溫板（10

28、0mm）等進行保溫，鹽水箱底下采用2層100mm聚乙烯保溫板保溫。3.8 凍結(jié)站大臨建筑凍結(jié)站大臨主要包括：凍結(jié)機房、設(shè)備基礎(chǔ)、清水池、配電室、檢修室、交接班室、測溫室及生活用房等，凍結(jié)機房采用鋼結(jié)構(gòu)廠房，生活用房采用組裝式板房；設(shè)備基礎(chǔ)采用c150素混凝土；清水池采用磚混結(jié)構(gòu)，面積見附表2。3.9 凍結(jié)孔處理由于凍結(jié)管深，拔不出來，可用水泥砂漿或細石混凝土將凍結(jié)管充填密實。第四章 施工工期4.1 制冷系統(tǒng)安裝工期 設(shè)備基礎(chǔ)施工工期：30天。 制冷系統(tǒng)設(shè)備、管道安裝工期：45天。 系統(tǒng)試壓試漏、保溫、調(diào)試工期：40天。4.2凍結(jié)運轉(zhuǎn)準備工作內(nèi)容：地溝槽施工、凍結(jié)器頭部、配集液圈、鹽水干管安裝及

29、鹽水系統(tǒng)試壓試漏安排工期：15天。4.3 凍結(jié)工期4.3.1 開挖前凍結(jié)時間根據(jù)霄云礦井實際地質(zhì)情況，結(jié)合已施工礦井實際凍土發(fā)展速度，選取霄云主、副井控制層凍土發(fā)展速度砂層向內(nèi)20mm/d、向外15mm/d，粘土層向內(nèi)16mm/d、向外13mm/d。根據(jù)設(shè)計要求表土層凍結(jié)孔最大孔間距應(yīng)控制在2.5m以內(nèi)。預(yù)計交圈時間：t=l/v=63天。根據(jù)掘砌速度并考慮下部凍結(jié)壁達到設(shè)計要求的時間，預(yù)計主副井試挖時間均為：t=85天；實際試挖時間應(yīng)根據(jù)水文孔實際冒水時間、凍土實際發(fā)展速度、凍結(jié)壁厚度發(fā)展情況、掘砌單位準備情況及掘砌速度與凍土發(fā)展的關(guān)系，由業(yè)主、監(jiān)理、凍結(jié)單位、掘砌單位、設(shè)計院共同研究決定。4

30、.3.2 開挖后凍結(jié)時間主副井試挖至正式開挖均為為：20天、正式開挖至停機主井165天、副井165天。4.3.3 凍結(jié)總工期（不含造孔）主井：85+20+165=270天；副井：85+20+165=270天4.4 施工工期保證措施4.4.1 科學(xué)論證、精心設(shè)計，確保技術(shù)方案和施工方案最優(yōu)，工期設(shè)計符合實際情況，為安全、順利施工打好基礎(chǔ)。4.4.2 投入具有豐富的深厚表土凍結(jié)經(jīng)驗的施工隊伍，采用大型螺桿式制冷凍結(jié)設(shè)備，嚴格控制造孔質(zhì)量，確保偏斜率及最大孔間距在設(shè)計要求范圍之內(nèi)，凍結(jié)管確保根根試壓試漏合格。4.4.3 選擇工作能力強、業(yè)務(wù)素質(zhì)高的人擔(dān)任現(xiàn)場項目經(jīng)理，公司領(lǐng)導(dǎo)親自抓，實行項目法施工，

31、成立強有力的現(xiàn)場施工項目經(jīng)理部，健全管理組織，選擇精兵強將，確保施工隊伍的高素質(zhì)。4.4.4 采用項目承包制，落實各種獎懲措施，充分調(diào)動職工的積極性和創(chuàng)造性，確保施工工期如期或提前完成。4.4.5 狠抓制冷系統(tǒng)安裝質(zhì)量，提高自動化程度，提高制冷效率，保證運轉(zhuǎn)正常，縮短鹽水降溫時間。4.4.6 加快鹽水降溫速度，提高鹽水泵流量，加快凍結(jié)壁交圈速度，確保按時或提前開挖。4.4.7 根據(jù)井筒凍結(jié)情況合理分配冷量，為掘砌單位創(chuàng)造好的掘進條件。4.4.8 切實做好凍結(jié)壁溫度場、凍結(jié)制冷系統(tǒng)的監(jiān)測，隨時掌握凍結(jié)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，真正做到信息化施工。第五章 勞動組織5.1 項目管理體系按照iso90012000質(zhì)量

32、體系管理要求，切實落實項目經(jīng)理責(zé)任制，對凍結(jié)施工各個環(huán)節(jié)進行統(tǒng)一管理，從組織上保證項目的順利進行。項目部組織管理系統(tǒng)如圖1：圖1 項目部組織管理系統(tǒng)圖項目經(jīng)理項目副經(jīng)理主管工程師工程技術(shù)部經(jīng)營管理部辦公室凍結(jié)站運 轉(zhuǎn) 班電 工 班機 修 班電 焊 班監(jiān) 測 班5.2 項目部人員安排表11 勞動組織人員配備表項目部管理人員冷凍站施工人員合計（人）105262項目經(jīng)理1運轉(zhuǎn)工30項目副經(jīng)理3機修工9技術(shù)負責(zé)人1電工6工程部2電焊工3經(jīng)營部2監(jiān)測工4其他1備注運轉(zhuǎn)高峰62人5.3 保證勞動組織措施5.3.1 選用過硬施工隊伍為保證霄云主、副井凍結(jié)工程的順利進行，公司選用在濟北礦區(qū)、彭莊煤礦、濟陽煤礦

33、施工，具有豐富的深厚表土凍結(jié)經(jīng)驗的凍結(jié)施工隊伍，參加施工人員素質(zhì)較高，全部持證上崗，確保施工質(zhì)量達到優(yōu)良標(biāo)準。5.3.2 項目部管理人員配置該工程項目經(jīng)理具有壹級項目經(jīng)理任職資格，項目部主要領(lǐng)導(dǎo)均具有大?；虼髮Ｒ陨衔幕潭?，具有十幾年以上豐富的項目部管理經(jīng)驗，能處理工程中發(fā)生的各種間題和事故。工程技術(shù)管理人員文化程度都在大專以上，具有專業(yè)高級、中級職稱在現(xiàn)場施工多年，其他管理人員也具有多年的管理經(jīng)驗。項目部所配人員完全能滿足該凍結(jié)項目的管理和施工需求。5.3.3聘請專家小組聘請具有豐富凍結(jié)、建井施工經(jīng)驗專家、具有深厚理論功底的學(xué)者教授，成立專家顧問小組，隨時指導(dǎo)施工。第六章 質(zhì)量管理體系6.1

34、 質(zhì)量目標(biāo)工程質(zhì)量：優(yōu)良。主井、副井自凍結(jié)開機至試挖均為85天。6.2 質(zhì)量管理體系公司質(zhì)量保證體系組織機構(gòu)圖項目部質(zhì)量保證體系組織機構(gòu)圖6.3質(zhì)量管理保證措施6.3.1按照iso90012000版質(zhì)量管理體系要求進行質(zhì)量管理。6.3.2 凍結(jié)管下放保證措施 凍結(jié)孔施工嚴格按偏斜、靶域要求及凍結(jié)深度鉆進； 采用內(nèi)襯箍坡口對接焊，嚴格按凍結(jié)管焊接作業(yè)指導(dǎo)書進行施焊，所有焊工均有焊工證書； 凍結(jié)管嚴格丈量，確保凍結(jié)管下放深度； 對凍結(jié)管進行嚴格的試壓試漏，確保凍結(jié)管不滲漏。6.3.3凍結(jié)機房安裝保證措施 機房安裝前及運轉(zhuǎn)前要對設(shè)備進行檢修，保證設(shè)備完好率； 嚴格按凍結(jié)機房焊接作業(yè)指導(dǎo)書進行焊接操作

35、，所有焊工均有焊工證書； 機房安裝過程中，要嚴格按圖施工，認真執(zhí)行凍結(jié)站安裝施工措施； 機房安裝完成后要按規(guī)范要求對整個系統(tǒng)進行嚴格的試壓試漏、抽真空，確保整個制冷系統(tǒng)不泄漏。6.3.4 凍結(jié)運轉(zhuǎn)保證措施 運轉(zhuǎn)期間嚴格按凍結(jié)站制冷系統(tǒng)運轉(zhuǎn)操作規(guī)程執(zhí)行，確保制冷系統(tǒng)高效運轉(zhuǎn)，鹽水降溫符合設(shè)計要求； 運轉(zhuǎn)中根據(jù)設(shè)計及實測參數(shù)隨時調(diào)整機組配比及開機量，保證運轉(zhuǎn)質(zhì)量。6.3.5 特殊施工過程經(jīng)營副總經(jīng)理凍結(jié)副總經(jīng)理安裝副總經(jīng)理管理者代表凍結(jié)管焊接是凍結(jié)施工的特殊作業(yè)過程，應(yīng)按特殊過程作業(yè)程序作業(yè)。人力資源部綜合辦公室教培中心物流中心物資供應(yīng)站經(jīng)濟運行部市場開發(fā)部機電設(shè)備管理部工程技術(shù)部安全質(zhì)量部 總工

36、程師（副總經(jīng)理）總經(jīng)理凍項目部安項目部圖2 公司質(zhì)量保證體系組織機構(gòu)圖項目總經(jīng)理:質(zhì)量總負責(zé)項目經(jīng)理：工程質(zhì)量總負責(zé)代表質(zhì)量管理小 組凍結(jié)施工質(zhì)量負責(zé)人凍結(jié)孔施工質(zhì)量負責(zé)人綜合作業(yè)質(zhì)量員材料供應(yīng)質(zhì)量員設(shè)備檢修質(zhì)量員凍結(jié)孔施工質(zhì)量員凍結(jié)作業(yè)質(zhì)量員供電作業(yè)質(zhì)量員圖3 項目部質(zhì)量保證體系第七章、凍結(jié)施工檢測、監(jiān)控7.1 監(jiān)測內(nèi)容 凍結(jié)孔施工過程監(jiān)測； 凍結(jié)制冷系統(tǒng)運轉(zhuǎn)指標(biāo)監(jiān)測； 凍結(jié)器工作狀況監(jiān)測； 凍結(jié)壁內(nèi)、外水位觀測； 凍結(jié)壁監(jiān)測；a凍結(jié)壁溫度場；b井幫位移； 鹽水流量、鹽水溫度監(jiān)測； 鹽水漏失報警；7.2 監(jiān)測方案7.2.1 凍結(jié)孔施工過程監(jiān)測 監(jiān)測目的監(jiān)測凍結(jié)孔深度、偏斜和凍結(jié)器試壓試漏情況

37、，確保凍結(jié)孔深度、偏斜率、最大孔間距、凍結(jié)器試壓試漏符合設(shè)計要求。 監(jiān)測內(nèi)容對每個凍結(jié)孔鉆孔深度、偏斜進行監(jiān)測，相鄰兩凍結(jié)孔孔間距監(jiān)測，對每個凍結(jié)器試壓試漏。 監(jiān)測方法鉆孔深度根據(jù)鉆具長度進行實際計算。委派專人監(jiān)測凍結(jié)孔偏斜，凍結(jié)孔偏斜監(jiān)測分為指導(dǎo)鉆進偏斜監(jiān)測和成孔偏斜監(jiān)測，指導(dǎo)鉆進偏斜監(jiān)測深2030m測斜一次，成孔偏斜每孔必測，按比例對凍結(jié)孔進行復(fù)測。相鄰兩孔施工完后，根據(jù)測斜成果繪出不同水平偏斜圖，再找出最大孔間距。對于以上監(jiān)測內(nèi)容發(fā)現(xiàn)超過規(guī)定值者應(yīng)糾偏。凍結(jié)管耐壓試驗壓力為：主孔、輔助孔3.6mpa, 防片孔2.5mpa，試壓時間均為45分鐘，嚴格按規(guī)范要求試壓。 監(jiān)測記錄單孔測斜成果單

38、，測斜成果總平面圖；凍結(jié)管試壓試漏記錄等。7.2.2凍結(jié)制冷系統(tǒng)運轉(zhuǎn)指標(biāo)監(jiān)測 監(jiān)測目的監(jiān)測氨系統(tǒng)、鹽水系統(tǒng)、清水系統(tǒng)的溫度、壓力、電流、電壓等運轉(zhuǎn)參數(shù)，分析凍結(jié)制冷系統(tǒng)運轉(zhuǎn)情況，確保其安全、高效運行。 監(jiān)測內(nèi)容鹽水溫度、壓力；蒸發(fā)溫度、壓力；冷凝溫度、壓力；鹽水去回路溫度、壓力；清水去回路溫度、壓力；中冷器進出液溫度、壓力；設(shè)備的運轉(zhuǎn)電流、電壓、吸排氣溫度、壓力、油壓、油溫；鹽水水位等。 監(jiān)測方法安裝期間在管路適當(dāng)位置安裝測溫元件、壓力計等，實現(xiàn)運轉(zhuǎn)監(jiān)測。 監(jiān)測儀器溫度計、壓力表、電流表等，運轉(zhuǎn)開始后每天24小時監(jiān)測（每兩小時記錄一次），直至停機。 監(jiān)測記錄凍結(jié)站各種運轉(zhuǎn)日志，繪制鹽水降溫曲線

39、。7.2.3 凍結(jié)器工作狀況監(jiān)測 監(jiān)測目的監(jiān)測凍結(jié)器工作狀態(tài)，確保凍結(jié)器工作正常。 監(jiān)測內(nèi)容凍結(jié)器鹽水去回路溫差。 監(jiān)測方法在每個凍結(jié)器去回路頭部處，各布置1個測溫點，自開機至停機每24小時巡回檢測一次，獲取正常的溫度差。 監(jiān)測儀器：數(shù)據(jù)采集器、微機等。 監(jiān)測記錄：凍結(jié)器頭部去回路溫差記錄表。7.2.4凍結(jié)壁內(nèi)外水位監(jiān)測 監(jiān)測目的根據(jù)井筒內(nèi)水位、水文孔水位及井筒外地下自然水位的變化情況，判斷凍結(jié)壁是否交圈。 監(jiān)測內(nèi)容：井筒水位、水文孔的水位、周圍地下自然水位。 監(jiān)測方法三個水位采用精密水準儀測定統(tǒng)一觀測高程，在水文孔內(nèi)、井筒內(nèi)、周圍農(nóng)用井內(nèi)采用電測水位儀檢測，開機50天后每天測量一次。 監(jiān)測儀

40、器：電測水位儀，精度1mm。 監(jiān)測記錄：水位變化記錄表、水位變化曲線。7.2.5 凍結(jié)壁監(jiān)測測試系統(tǒng)的組成原則和特點組成原則：為簡化測試系統(tǒng)，測量溫度均以熱電偶為主，測量凍結(jié)壁壓力、凍結(jié)壁位移均統(tǒng)一采用輸出信號類型相同的傳感器。盡量選用能同時測溫和測壓力（或應(yīng)變）的傳感器，以減少傳感器的數(shù)量。凍結(jié)溫度場、凍結(jié)壓力、鹽水溫度監(jiān)測等采用計算機技術(shù)、通信技術(shù)、顯示技術(shù)和計算機控制技術(shù)（簡稱“4c”技術(shù)），分層分級的結(jié)構(gòu)形式。由于采用了分散控制，集中操作，分級管理和分而自治的設(shè)計原則，計算機與現(xiàn)場是充分隔離的，現(xiàn)場干擾影響不到計算機，數(shù)據(jù)采集器放置在現(xiàn)場并采用串行通訊的方式與上位計算機進行通訊，一臺上

41、位計算機可控制多臺數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器與傳感器之間采用模塊式連接，這樣就使得現(xiàn)場測點分散到各模塊，模塊分散到數(shù)據(jù)采集器，構(gòu)成分級機構(gòu)形式，某一測點或某一模塊出現(xiàn)故障只影響相關(guān)部分，對整個系統(tǒng)沒有影響。由于數(shù)據(jù)采集器專為現(xiàn)場使用而設(shè)計，工作可靠抗干擾能力強，并可直接與各種傳感器連接而不需要其它變送器或外加調(diào)解電路，使用方便可靠。 硬件系統(tǒng)硬件由計算機、調(diào)制解調(diào)器、光電隔離器、數(shù)據(jù)采集器、溫度傳感器（熱電偶）、打印機等組成（見圖4）。每臺上位計算機可控制15臺數(shù)據(jù)采集器，每臺數(shù)據(jù)采集器可帶6個通道擴展模塊，每一通道擴展模塊可接36個測點，整個系統(tǒng)最多可接3240個測點。 軟件系統(tǒng)采用專用凍結(jié)溫度

42、場監(jiān)測系統(tǒng)軟件包，軟件包為菜單式用戶界面,人機對話方便，數(shù)據(jù)自動打印、存儲，同時可方便的將測量數(shù)據(jù)進行遠距離傳送。 凍結(jié)壁溫度場監(jiān)測方法。在測溫孔內(nèi)布置銅-康銅熱電偶串進行測溫，掌握溫度場在豎向和徑向上的變化規(guī)律。每個測溫孔內(nèi)放一串熱電偶，根據(jù)地層情況和實際需要每間隔2025m設(shè)一個測點。 凍結(jié)壁溫度傳感器布置主、副井在凍結(jié)壁內(nèi)外均布置4個測溫孔，每孔內(nèi)布置若干測溫點（粘土、砂層、及其界面），經(jīng)標(biāo)定校核后，接入數(shù)據(jù)采集器，最后集中接入微機管理系統(tǒng)。從凍結(jié)站開機始，每24小時檢測一次，直至停機。通過凍結(jié)壁溫度監(jiān)測可判斷凍土擴展速度；凍結(jié)壁交圈、均勻與否，預(yù)測井壁與凍土零度線之間的距離。用單點測溫

43、儀不定期監(jiān)測各測溫元件獲得參數(shù)的準確性及井下實測井幫溫度。必要時在水文孔、凍結(jié)孔內(nèi)進行縱向測溫。依據(jù)測溫資料，組織專家定期分析研究凍結(jié)溫度場變化，以指導(dǎo)、調(diào)整、加強冷量配備。測溫孔布置示意圖見凍結(jié)孔平面布置圖。7.2.6井幫位移 監(jiān)測方法使用掛線垂球鋼尺法或收斂計法進行井幫位移的測量。掛線垂球鋼尺法將系有鋼球的線索懸掛于外壁的鋼筋鉤上，以此線索為基準用鋼尺測出不同時刻各測點至線索的距離，即凍結(jié)壁各位置隨時間變化的位移值。收斂計法是測量二點間長度變化的儀器，先將二個測點固定在凍結(jié)壁上，然后將儀器的一端通過球絞點與一個測點相連，另一端通過鋼尺的掛鉤與凍結(jié)壁上的另一測點相連，通過彈簧給鋼尺施加一定的

44、拉力，如果兩測點間有位移則鋼尺的拉力變小。通過彈簧將拉力加到原來值，就可在百分表讀出兩測點間的位移值。 井幫位移測點布置：在凍結(jié)壁內(nèi)側(cè)沿圓周方向等間距布置位移4個測點，使用垂球法和收斂儀測量開挖后凍結(jié)壁在井幫處位移，井幫位移測量與井筒掘砌相對應(yīng)，作到每班專人測量記錄。7.2.7 鹽水流量、鹽水溫度監(jiān)測。 監(jiān)測裝置溫度檢測裝置采用dt-100型溫度測試計算機集散系統(tǒng)。流量測量采用渦街式流量傳感器配合流量積算儀，單根凍結(jié)管使用內(nèi)徑60mm的流量傳感器，量程050m3/h。鹽水干管（總管）使用內(nèi)徑350mm的流量傳感器，量程01800m3/h。流量計型號：luge-60型和luge-350型(江蘇宜

45、興神鷹)。 溫度、流量傳感器布置為檢測低溫鹽水去、回路溫度，在鹽水干管去、回路上安裝熱電偶溫度傳感器，測量去、回路溫差。內(nèi)徑60mm的流量傳感器布置在地溝槽內(nèi)，每個凍結(jié)器上留有接口，根據(jù)需要可隨時測量每個凍結(jié)管的鹽水流量，需4臺。內(nèi)徑為350mm的流量傳感器布置在去路鹽水干管上，需4臺。7.2.8鹽水漏失報警。使用多點巡檢報警器對凍結(jié)站中所有鹽水箱的鹽水液位進行巡回檢測，其巡檢頻率不低于10點/秒，一旦發(fā)現(xiàn)某一鹽水箱的液位低于設(shè)定值即發(fā)出聲光報警。液位傳感器布置：液位計安裝在每一個鹽水箱內(nèi)，通過屏蔽電纜將信號傳送到多點巡檢報警器上。共需液位計5臺。上級計算機7.3 監(jiān)測系統(tǒng)流程圖（圖5）傳感器

46、人工測量數(shù)據(jù)采集器人工記錄數(shù)數(shù)據(jù)交換器數(shù)據(jù)鍵盤輸入入現(xiàn)場計算機輸出結(jié)果優(yōu)化和調(diào)整繼續(xù)原設(shè)計設(shè)計與施工第八章、技術(shù)保證措施8.1 預(yù)防及處理凍結(jié)管斷裂深厚粘土層凍結(jié)井凍結(jié)關(guān)鍵在于如何防止凍結(jié)管斷裂，根據(jù)附近金橋、花園及梁寶寺、濟西等國內(nèi)外深厚表土層凍結(jié)礦井經(jīng)驗教訓(xùn)，并結(jié)合霄云主、副井實際，采取以下防斷管措施： 先從設(shè)計入手，科學(xué)合理的設(shè)計凍結(jié)壁厚度、凍結(jié)壁平均溫度、井幫溫度及凍結(jié)管布置方式。 采用靶域施工，防止凍結(jié)管向內(nèi)偏斜值過大。 a鉆孔垂直度：鉆孔垂直度：300m以上鉆孔偏斜率2.0；300m以下按靶域施工,靶域半徑0.7m,凍結(jié)孔向內(nèi)偏斜300mm。最大孔間距表土段：外圈孔2.5m，中圈、

47、內(nèi)圈、防片孔按偏斜及靶域要求；基巖段4.5m。以上條件必須同時滿足b孔位偏值：徑向向外025，切向25。c鉆孔深度必須保證凍結(jié)管下管深度不得小于設(shè)計深度0.5m。 通過有效監(jiān)測方式，確保掘至深厚粘土層時，凍結(jié)壁有效厚度、強度達到設(shè)計和施工安全要求。 根據(jù)凍土試驗資料，在抗壓強度低、蠕變變形大的粘土層采用小段高、減少井幫暴露時間的方式快速通過，通過后迅速套筑內(nèi)壁。 加強凍結(jié)壁位移、井幫位移監(jiān)測，及時確定合理的掘砌段高和暴露時間，嚴格控制凍結(jié)壁內(nèi)表面位移量，使其小于50mm。 在通過深厚粘土層前，降低鹽水溫度達到-33左右，降低凍結(jié)壁平均溫度，強化凍結(jié)，提高凍結(jié)壁強度。 嚴格控制凍結(jié)管材質(zhì)量，選用

48、20#優(yōu)質(zhì)低碳鋼無縫鋼管(gb816399)；選用大直徑、厚皮凍結(jié)管，規(guī)格為1406、1597，確保凍結(jié)管的韌性和強度。 凍結(jié)管采用內(nèi)襯箍坡口對接焊，接頭強度提高達30%，達到母材的90%以上。 減少凍結(jié)管溫度應(yīng)力a開機運行至鹽水溫度降到-2左右，運轉(zhuǎn)35天，讓凍結(jié)管在泥漿還未凍結(jié)未及抱住情況下，充分自由收縮。然后鹽水驟然降至-8以下，讓凍結(jié)管在短時間內(nèi)急速收縮。這樣凍結(jié)管1/2收縮量為自由狀態(tài)收縮量，拉應(yīng)力遠小于鋼管抗拉強度，為安全狀態(tài)。b配管時，有意錯開接頭位置，使所有凍結(jié)管接頭的2/3不在同一水平上，上下錯開35m，也可避免應(yīng)力集中。 鹽水循環(huán)措施：深厚粘土層凍結(jié)的關(guān)鍵在中、下部凍結(jié)壁厚

49、度、強度能否滿足施工要求，為此在施工中主孔、輔助孔鹽水始終采用正循環(huán)，優(yōu)先加強中下部凍結(jié)；防片孔采用反循環(huán)。 加大鹽水流量，降低鹽水溫度采用大流量、高揚程鹽水泵，加大鹽水流量，向井下輸送更多的冷量。提高設(shè)備運轉(zhuǎn)效率，加快鹽水降溫速度，從而加快凍土發(fā)展速度，提高凍結(jié)壁強度。 加強鹽水箱水位觀測，并設(shè)置報警裝置，及時發(fā)現(xiàn)因凍結(jié)管斷裂引起的鹽水漏失。 必要時凍結(jié)孔采用單孔回液方式，既可直觀檢測凍結(jié)孔鹽水流量，便于在凍結(jié)管出現(xiàn)斷裂、供液管及回液管堵塞時，及時查明哪個孔出現(xiàn)問題，采取處理措施；又能減少回液阻力，提高鹽水流量； 準備好2個孔的套管，以備急需。8.2 凍結(jié)管下放由于霄云主、副井表土層厚度大，粘土層埋藏深且單層厚度大，在粘土層鉆孔可能縮徑，為提高凍結(jié)管下放質(zhì)量和速度，采取以下措施加快