凍結(jié)法鑿井規(guī)程

（a）18mm厚的木屑板應(yīng)力變形；（b）8mm（c）德國(guó)15mm圖1木屑板壓縮特性曲線4.3井壁結(jié)構(gòu)形式4.3.1目前我國(guó)凍結(jié)法施工的立井井筒常用的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式有單層井壁、雙層井壁和不同材料組成的復(fù)合井壁。單層井壁有素混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；雙層井壁亦有素混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；此外還有用于基巖凍結(jié)段的噴射混凝土或鋼筋網(wǎng)噴射混凝土作為臨時(shí)支護(hù)，內(nèi)套混凝土的結(jié)構(gòu)形式；復(fù)合井壁有雙層混凝土塑料夾層復(fù)合井壁和砌塊瀝青鋼板混凝土復(fù)合井壁等。4.3.2單層混凝土井壁接茬多、易漏水，因此只限于淺井使用；混凝土砌塊井壁不具備防水功能，所以規(guī)定不得作為單層永久井壁使用。4.3.3井筒所穿過地層以砂質(zhì)土層為主且沖積層厚度不大于250m4.3.4雙層混凝土塑料夾層復(fù)合井壁是近年來研究成功并得到廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)成果，對(duì)井筒穿過厚沖積層有較好的適應(yīng)性。4.3.5第2款裝配式鑄件井壁國(guó)內(nèi)用之甚少，但國(guó)外已應(yīng)用相當(dāng)普遍。它對(duì)減薄井壁厚度、提高支護(hù)的承載力有自身的長(zhǎng)處。4.4設(shè)計(jì)荷載4.4.2第1款井壁承受的均勻荷載標(biāo)準(zhǔn)值由水壓Pwk和土層壓力Pgk組成，即：POK＝Pwk＋Pgk（1）其中Pwk＝0.01H（2）Pgk＝0.01H（3）代入=-(1-np)（4）在一般情況下：土的干重度=1.85；水的密度=1.0；單位體積土層的孔隙體積比np=0.3土的壓力系數(shù)==0.26（5）（相當(dāng)于土層的內(nèi)摩擦角）則得出土壓力為：Pgk0.003H（6）式中——土的懸浮重度。4.4.2第2款表4.4.2中不同深度凍土壓力參考值是在大量實(shí)測(cè)資料的基礎(chǔ)上歸納得出的經(jīng)驗(yàn)值。國(guó)內(nèi)曾對(duì)多個(gè)凍結(jié)法施工的井筒進(jìn)行凍土壓力的實(shí)測(cè)，對(duì)沖積層厚150～250m的井筒，凍土壓力標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算：Pdk＝1+0.005H（7）沖積層厚大于250m4.4.3第2款負(fù)摩擦力的大小與沖積層的厚度、結(jié)構(gòu)，各土層的物理特性、井壁外表面的光滑程度等有關(guān)，各地區(qū)甚至各井筒都不相同。條文中提供的負(fù)摩擦力值，是根據(jù)試驗(yàn)和對(duì)工程反算確定的。4.4.4根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，地震作用下井壁側(cè)壓力的計(jì)算是將地壓計(jì)算公式PK=tg2(45°-/2)中的土層內(nèi)摩擦角作相應(yīng)的減少而確定的。即當(dāng)?shù)卣鹆叶葹?～8度時(shí)，內(nèi)摩擦角減少3°；當(dāng)?shù)卣鹆叶葹?度時(shí)，內(nèi)摩擦角減少6°。據(jù)此計(jì)算，有地震影響比無地震影響的地壓數(shù)值要增大一個(gè)大于1的系數(shù)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)角減少3°，地壓將增大為1.1～1.17倍；當(dāng)角減少6°，地壓將增大為1.23～1.33倍。本規(guī)程分別采用了1.2和1.35。在制訂本條規(guī)定時(shí)，附加系數(shù)的確定還考慮了沖積層淺部在地震作用時(shí)流砂層可能液化，水對(duì)井壁產(chǎn)生慣性力。4.5井壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算一般規(guī)定4.5.1～4.4.4.6井壁內(nèi)力及承載力計(jì)算4.6.1公式（4.6.1-1）是井壁進(jìn)行承載力計(jì)算的通用表達(dá)式。式中表明用結(jié)構(gòu)的荷載計(jì)算值（荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以安全系數(shù)）按函數(shù)關(guān)系求得內(nèi)力計(jì)算值，應(yīng)小于或等于結(jié)構(gòu)的承載力設(shè)計(jì)值。4.6.2井壁結(jié)構(gòu)安全系數(shù)值是以《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2002為基礎(chǔ)，結(jié)合以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)歸納制訂的。從對(duì)已建成的多個(gè)典型井筒復(fù)算表明，表列的安全系數(shù)值有可靠的安全保證。表中前2項(xiàng)結(jié)構(gòu)安全系數(shù)值1.35是根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001的有關(guān)規(guī)定采用的，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2002附錄4.6.5條文中所列的井壁厚度計(jì)算公式（4.6.5-1）是按彈性力學(xué)厚壁筒原理推導(dǎo)出的使用式。式中引入強(qiáng)度理論系數(shù)，當(dāng)按第三強(qiáng)度理論計(jì)算時(shí)=2，按第四強(qiáng)度理論計(jì)算時(shí)=。設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取用。公式（4.6.54.8構(gòu)造規(guī)定及防護(hù)要求4.8.3本條第1、第2款規(guī)定雖與《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2002第9.5.1條有抵觸，但符合該規(guī)范第10.5.9條規(guī)定。4.8.5國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2002第9.4.3條規(guī)定“同一構(gòu)件中相鄰縱向受力鋼筋的綁扎搭接接頭宜相互錯(cuò)開”，而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《礦山井巷工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GBJ213-90第3.4.6條第二款規(guī)定“井下豎向鋼筋的綁扎，在每一段高的底部其接頭位置允許在同一平面上”?？紤]外層井壁施工的特殊性，故本條規(guī)定“豎向鋼筋的連接，在外層井壁每一段高的底部，允許接頭位置在同一平面上”。外層井壁豎向鋼筋的連接方式，除現(xiàn)行常用的綁扎搭接外，還有擠壓套筒接頭、錐螺紋套筒接頭和直螺紋套筒接頭等機(jī)械連接技術(shù)，建議積極采用。4.8.8第1款雙層井壁在施工過程中，由于內(nèi)層井壁降溫收縮而受到外壁的約束不能自由變形，產(chǎn)生溫度應(yīng)力出現(xiàn)環(huán)向裂縫。近年來混凝土強(qiáng)度等級(jí)有所提高，流動(dòng)性加大，混凝土凝固過程具有快硬、早強(qiáng)、發(fā)熱量大的特點(diǎn)，混凝土體積收縮呈增大趨勢(shì)。內(nèi)外壁間鋪設(shè)塑料薄板，可改善內(nèi)層井壁的受力條件，減少或防止溫度裂縫的產(chǎn)生。第2款在較厚易膨脹粘土層與外層井壁間鋪設(shè)泡沫塑料板，對(duì)減緩凍土壓力有明顯效果。其機(jī)理是當(dāng)凍土壓力迫使井壁發(fā)生徑向位移時(shí)，泡沫塑料板首先被壓縮變形釋放部分壓力，同時(shí)也對(duì)不均勻壓力起調(diào)節(jié)作用。泡沫塑料板還具有良好的隔熱保溫性能，可使外層井壁不直接接觸凍土，為現(xiàn)澆混凝土外層井壁強(qiáng)度增長(zhǎng)提供較好的養(yǎng)護(hù)條件。4.8.11雙層井壁或雙層混凝土塑料夾層復(fù)合井壁必須適時(shí)對(duì)層間進(jìn)行注漿，是為了使井壁層間密實(shí)，以保證內(nèi)、外壁形成整體共同承受水土壓力，提高井壁防水能力。4.8.12用于井筒支護(hù)的鋼板厚度一般不小于8mm吊運(yùn)和組裝不易產(chǎn)生變形；鋼板厚度不應(yīng)大于30mm，主要考慮鋼板過厚采用單面焊接強(qiáng)度得不到保證，雙面焊施工困難。雙層鋼板混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)中內(nèi)層鋼板的外緣必須設(shè)置U型錨卡是為了增強(qiáng)混凝土與鋼板間的連接，承受由于水滲漏而產(chǎn)生的分離力和不均勻壓力產(chǎn)生的剪切力。4.8.16外層預(yù)制砌體井壁每隔一定距離設(shè)置一個(gè)小壁座可保證外層預(yù)制砌體的縱向穩(wěn)定性，同時(shí)，井壁的重力也不至于全部傳入下段井壁。4.8.17球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度相當(dāng)，機(jī)械性能好。故條文規(guī)定采用裝配式鑄件支護(hù)的井筒，鑄件宜采用球墨鑄鐵制作。4.8.18裝配式鑄件高度的確定是為了加工、搬運(yùn)和安裝便利，同時(shí)還考慮與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)一致。4.8.20鑄件裝配時(shí)，各鑄件的接縫應(yīng)鋪設(shè)薄墊層是為了使鑄件在相互連接時(shí)，能起到調(diào)整誤差、消除應(yīng)力集中的作用。同時(shí)，也可使鑄件連接后能形成密封的整體，以保證井壁的強(qiáng)度和封水性。4.8.21圈梁是專門設(shè)計(jì)加工的一圈裝配式鑄件筒體，它的作用是保證井壁的縱向穩(wěn)定性、承托本段高井壁的重力并通過小壁座把重力傳遞到圍巖中。另外，小壁座還可作為含水層的隔水圈，以阻止地層的水通過支護(hù)與相鄰含水層發(fā)生水力聯(lián)系。4.8.23凍結(jié)深度必須滿足凍結(jié)段支護(hù)深度的要求，是為了確保凍結(jié)段井筒底部掘砌的安全。只有凍結(jié)深度超過凍結(jié)段支護(hù)深度，安全才能得到保證。

5．地層凍結(jié)5.1一般規(guī)定5.1.1含鹽地層凍土凍結(jié)溫度低，在15℃時(shí)，氯化鈉溶液比重為1.03，其凍結(jié)溫度為-2.7℃；比重為1.05，其凍結(jié)溫度為5.2地層凍結(jié)方案5.2.1我國(guó)采用凍結(jié)法施工的早期，多數(shù)井筒采用單圈全深凍結(jié)方案，往后，為了滿足井筒施工的需要，施工中應(yīng)用了不同的凍結(jié)方案。為了實(shí)施打干井，采用長(zhǎng)短管凍結(jié)方案。為了處理淹井事故，使井筒繼續(xù)施工，采用局部?jī)鼋Y(jié)。為了防止井筒上部掘進(jìn)時(shí)的片幫，采用主輔孔凍結(jié)方案，為了凍結(jié)深部厚粘土層，采用雙圈凍結(jié)孔凍結(jié)方案。以上幾種方案都得到了普遍使用。曾試驗(yàn)無鹽水凍結(jié)方案和分段凍結(jié)方案，二種方案均獲得成功，但沒有得到推廣應(yīng)用。5.2.3長(zhǎng)短管凍結(jié)方案。采用長(zhǎng)短管凍結(jié)方案時(shí)，凍結(jié)壁作用是：在沖積層中，凍結(jié)壁以承載為主，因此長(zhǎng)短凍結(jié)管必須穿過沖積層和風(fēng)化帶，保證凍結(jié)壁的強(qiáng)度；在基巖中，凍結(jié)壁以封水為目的，只需要長(zhǎng)凍結(jié)管穿過含水層。長(zhǎng)短管凍結(jié)方案在兗州、淮北等礦區(qū)廣泛應(yīng)用。濟(jì)寧二號(hào)井風(fēng)井，沖積層厚177.4m，長(zhǎng)短凍結(jié)管深度分別為390m和195m。祁南礦主井，沖積層厚329.2m，長(zhǎng)短凍結(jié)管深度分別為380m和347m。東榮二號(hào)井副井，沖積層厚170.35m，長(zhǎng)短凍結(jié)管深度分別為300m和180m。采用長(zhǎng)短管凍結(jié)方案，不僅使井筒順利穿過沖積層，而且順利穿過基巖含水層，井筒掘進(jìn)時(shí)工作面無涌水，實(shí)現(xiàn)了打干井，加快了井筒施工進(jìn)度。凍結(jié)管穿過馬頭門有四種情況：凍結(jié)管穿過馬頭門拱部進(jìn)入巷道；凍結(jié)管穿過馬頭門拱部進(jìn)入巷道底板，但沒有含水層；凍結(jié)管穿過馬頭門后入進(jìn)底板含水層；第四種情況是靠近馬頭門墻體(距離墻體外緣小于墻體厚度)。以上四種情況，除了凍結(jié)管進(jìn)入底板不是含水層外，其余均必須封堵處理，以防止地下水進(jìn)入巷道和壓壞襯砌。海孜中央風(fēng)井在掘進(jìn)時(shí)未對(duì)穿過馬頭門的凍結(jié)管進(jìn)行封堵處理，馬頭門按原設(shè)計(jì)厚度支護(hù)。凍結(jié)壁解凍后，通過凍結(jié)孔將上部壓力傳遞給馬頭門砌體，馬頭門局部出現(xiàn)裂縫、壓壞，水泥漿和細(xì)砂從破壞處泄出。為此及時(shí)對(duì)凍結(jié)管進(jìn)行封堵，加套鋼筋混凝土支護(hù)，處理效果較好，但延誤了工期，馬頭門有效面積減小了。根據(jù)凍結(jié)管穿過馬頭門四種情況，處理方法的原則是：不拔凍結(jié)管，凍結(jié)管內(nèi)必須填滿水泥漿或水泥粘土混合漿，應(yīng)在凍結(jié)壁解凍前處理。將進(jìn)入馬頭門的凍結(jié)管在距襯砌外緣0.5～0.8m處割斷(在割管前安全排出鹽水)，將管帽焊接在管端上，在凍結(jié)管上焊接4～5根長(zhǎng)0.5～0.8m、直徑為25mm的鋼筋，立模澆筑混凝土，形成一個(gè)鋼筋混凝土塞子。塞子直徑應(yīng)比凍結(jié)孔大200mm左右。在靠近墻體的凍結(jié)管，將起拱線底板處凍結(jié)管周圍挖空，其高度等于襯砌厚度，再澆注混凝土。5.2.4分段凍結(jié)方案。1965年，我國(guó)蘆嶺礦西風(fēng)井采用分期分段凍結(jié)方案。沖積層厚235.2m，上部?jī)鼋Y(jié)自地表至垂深170m，下部?jī)鼋Y(jié)自垂深170m至240m。原蘇聯(lián)雅科夫鐵礦，上部?jī)鼋Y(jié)自地表至垂深390m，下部?jī)鼋Y(jié)自390m至620m。波蘭盧布林煤礦一號(hào)井副井，上部?jī)鼋Y(jié)自地表至垂深170m，下部?jī)鼋Y(jié)自170m至725m。采用分段凍結(jié)方案投入的冷凍設(shè)備少，裝機(jī)利用率高，少挖凍土，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。但在實(shí)際使用中，在沖積層深部易發(fā)生凍結(jié)管斷裂，外壁遭受破壞，井筒掘砌工作發(fā)生困難，應(yīng)謹(jǐn)慎選用該凍結(jié)方案。5.2.5雙圈孔凍結(jié)方案。深井凍結(jié)若采用單排孔凍結(jié)方案，當(dāng)鹽水溫度為-30℃，凍結(jié)300d，凍結(jié)壁外側(cè)擴(kuò)展厚度達(dá)到3.0m時(shí)，其擴(kuò)展速度很緩慢，接近極限，平均溫度下降緩慢，難以形成厚6.5m以上的凍結(jié)壁。采用雙圈孔凍結(jié)方案，凍結(jié)壁有效厚度可達(dá)到6.5m5.2.71960年在淮南孔集風(fēng)井首次在淺沖積層中采用局部?jī)鼋Y(jié)獲得成功。沖積層厚25.5m，井筒上部粘土層厚12.5m，采用吊掛井壁施工，下部流砂層，采用局部?jī)鼋Y(jié)方案。1961年，淮北張大莊礦副井首次采用局部?jī)鼋Y(jié)處理淹井事故獲得成功。該井曾采用震動(dòng)管柱沉井法施工，工作面涌砂淹井，采用局部?jī)鼋Y(jié)方案處理后，使井筒繼續(xù)施工，從此，在淮北推廣使用?；茨吓艘粬|風(fēng)井，第一次凍深320m，建成后井壁漏水嚴(yán)重，在垂深237m至267m段井壁破裂，導(dǎo)致漏砂淹井，從垂深190m至320m采用局部?jī)鼋Y(jié)后，修補(bǔ)井壁獲得成功。5.3人工凍土強(qiáng)度與蠕變5.3.2人工凍土單軸瞬時(shí)(加載或應(yīng)變速率控制式)抗壓強(qiáng)度計(jì)算公式（5.3.2）中的試驗(yàn)常數(shù)h0、試驗(yàn)溫度系數(shù)h1在不同的礦區(qū)，甚至在同一礦區(qū)都有較大的差別，為此，本規(guī)程沒有給出h0、h兩淮礦區(qū)的h0、h1值見表1。根據(jù)全國(guó)各礦區(qū)凍土試驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)，試驗(yàn)常數(shù)h0：粘性土為0.45～2.5,砂土為4.0～11.0;試驗(yàn)溫度系數(shù)h1：粘性土為0.2～0.40,砂土為0.3～0.5。粘性土分類見表2。表1兩淮礦區(qū)的h0、h1值土類亞類h0h1粘性土高液限中密度低含水量高密度中含水量低密度大中含水量0.7150.8821.1070.1860.2740.304中液限中密度中含水量低密度大含水量1.6271.3030.2160.392低液限高密度大含水量中密度中含水量2.2153.4300.4020.323砂土砂礫細(xì)、中砂含礫中、粗砂，礫砂含粉粒中、細(xì)砂4.1504.9881.5970.4610.3040.314表2粘性土分類指標(biāo)高(大)中低(小)液限含水量（%）干容重（g/m3）W/Wp>45>1.7>0.945～351.7～1.50.9～0.7<35<1.5<0.7注：W——天然含水量；WP——塑性含水量根據(jù)試驗(yàn)資料和使用經(jīng)驗(yàn)，在沒有試驗(yàn)資料時(shí)，建議采用下列數(shù)值，h0值：粘性土為1.10～2.20，砂土為5.00～8.00；h1值：粘性土為0.20～0.38；砂土為0.30～0.45。在城市土木建筑工程中所采用的設(shè)計(jì)凍土強(qiáng)度值可參照表3。表3設(shè)計(jì)凍土強(qiáng)度值*土壤特性-10-20抗壓強(qiáng)度(MPa)抗彎強(qiáng)度(MPa)抗剪強(qiáng)度(MPa)抗壓強(qiáng)度(MPa)抗彎強(qiáng)度(MPa)抗剪強(qiáng)度(MPa)粘性2.0～4.01.5～2.01.5～2.04.5～6.02.0～3.02.0～3.0砂質(zhì)4.0～7.02.0～3.02.0～3.56.0～10.03.0～4.53.0～5.0*第四屆國(guó)際地層凍結(jié)會(huì)議資料。5.3.51凍土（融土）本身的特性的影響，主要有：1)含水量影響，當(dāng)保持土的密度基本一致時(shí)，隨著土中含水量增加到飽和含水量強(qiáng)度不斷增加，超過飽和量后，強(qiáng)度反而下降。兩淮礦區(qū)沖積層土的含水量常較低，強(qiáng)度也較低。2)液性指數(shù)和塑性指數(shù)，該二指數(shù)是對(duì)土進(jìn)行工程分類的重要指標(biāo)，一般液限高的粘性土其強(qiáng)度較低下。經(jīng)試驗(yàn)表明，可采用液限含水量、自然含水量和密度三大指標(biāo)來判別凍土強(qiáng)度高低范圍，見表1及表2。3)土的顆粒分布對(duì)判別凍土強(qiáng)度高低有指示作用，當(dāng)粘粒（粒徑＜0.005mm）含量＞50％，且粘、粉粒（0.05～0.005mm）占土總量90%左右時(shí)，凍土強(qiáng)度常顯最低；當(dāng)粘粒占30％左右，且粘、粉粒占70因此，由立井井檢孔取土樣后，通過含水量、飽和度、密度、液塑限和顆粒分布測(cè)定的資料可以初步判斷這些土層凍結(jié)后的強(qiáng)度特性，再從中選取最不利的關(guān)鍵土層作凍土試驗(yàn)，將有利于設(shè)計(jì)合理和施工安全。2溫度是控制人工凍土強(qiáng)度指標(biāo)的主要因素，凍土強(qiáng)度隨溫度降低而增加。在0～－20℃3試驗(yàn)方法的影響因素，包括試件規(guī)格、加載速率、應(yīng)變速率控制式和試驗(yàn)機(jī)的剛度，端面條件等。今后一般要求應(yīng)用《人工凍土試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（MT/T593）方法取樣試驗(yàn)，不宜再用加載速率控制式作試驗(yàn)。4凍土所處的初應(yīng)力狀態(tài)影響，地層中土的初應(yīng)力狀態(tài)不同于凍土試件的初應(yīng)力狀態(tài)，其影響如何有待進(jìn)一步研究。為此，本規(guī)程強(qiáng)調(diào)，在選用人工凍土強(qiáng)度時(shí)應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，并根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行綜合分析后慎重選用。5.4凍結(jié)壁設(shè)計(jì)參數(shù)5.4.1本規(guī)程強(qiáng)調(diào)在確定凍結(jié)深度時(shí)，必須有井檢孔地質(zhì)報(bào)告中提供的沖積層厚度，基巖風(fēng)化帶厚度，基巖含水層埋深、厚度，預(yù)計(jì)井筒涌水量及井壁結(jié)構(gòu)等詳細(xì)資料，并對(duì)這些資料進(jìn)行綜合分析后確定凍結(jié)深度。有的井筒曾因提供的沖積層厚度資料不正確，或?qū)鶐r含水層水文資料不清楚，凍結(jié)深度選擇不合理，導(dǎo)致井筒開挖時(shí)淹井。徐沛礦區(qū)張集礦主井，井檢孔提供的資料，沖積厚為97.2m，風(fēng)化砂巖厚為13.0m，凍結(jié)深度為106m。而井筒實(shí)際穿過沖積層厚為105m，風(fēng)化砂巖厚為15.3m。施工中，因凍結(jié)深度不夠，井筒掘至103.3m處，工作面涌水冒砂，涌水量達(dá)788m3/h，工作面積砂高16.0m，井筒被淹。采取重新打鉆凍結(jié)方案，凍結(jié)深度為126m，插入完整基巖6.0m劉橋副井，沖積層厚129.6m，由于對(duì)下部基巖含水層未作充分勘察，情況不明，以凍結(jié)沖積層為目的，凍結(jié)深度為145.0m。當(dāng)井筒掘進(jìn)到143m時(shí)，工作面涌水量為30m3/h，因沒準(zhǔn)備排水設(shè)備而淹井，后經(jīng)排水掘到174m時(shí)，再次涌水，涌水量達(dá)164m3/h。采取工作面注漿處理，之后在掘進(jìn)中又出現(xiàn)二次涌水淹井。最后決定采用重新打鉆凍結(jié)方案。凍結(jié)深度5.4.3凍結(jié)壁荷載設(shè)計(jì)中，曾采用秦巴列維奇地壓計(jì)算公式，懸浮體地壓計(jì)算公式以及重液地壓計(jì)算公式，在綜合分析國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料后，上世紀(jì)80年代后廣泛采用重液地壓計(jì)算公式。5.4.4鹽水溫度，是指達(dá)到設(shè)計(jì)鹽水流量條件下鹽水箱里的鹽水溫度。在上世紀(jì)60年代初期，凍結(jié)時(shí)因鹽水溫度高于-18℃，導(dǎo)致凍結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，凍結(jié)壁強(qiáng)度低曾有幾個(gè)井筒發(fā)生淹井。故淺井凍結(jié)時(shí)鹽水溫度也應(yīng)達(dá)到－22℃。自從1963年采用單雙級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)后，鹽水溫度達(dá)到-30℃5.4.5自上世紀(jì)80年代初期采用井下動(dòng)力鉆具定向糾偏技術(shù)裝備后，凍結(jié)孔偏斜率得到了控制，提高了鉆孔的垂直度，能夠?qū)崿F(xiàn)沖積層中兩孔間距小于2.8m，基巖中小于5.0m，鉆孔向井心方向的偏斜值不得大于0.6～0.8m。采用定向鉆進(jìn)技術(shù)，淮南張集礦實(shí)現(xiàn)了靶域式鉆進(jìn)，河北邢東礦主井實(shí)現(xiàn)了放射形凍結(jié)孔鉆進(jìn)。5.4.7凍結(jié)壁平均溫度與沖積層厚度、土性有密切關(guān)系。上世紀(jì)60年代初期前后，沖積層厚150m之內(nèi)，且以砂性土為主，凍結(jié)壁平均溫度在-5℃～－7℃。70年代后，沖積層厚300m左右時(shí)，平均溫度在－10℃左右，隨著沖積層厚度的增加，且深部賦存厚粘土層，井型大，隨之平均溫度顯著的降低。近期，在沖積層厚350m凍結(jié)壁平均溫度驗(yàn)算,在作出了凍結(jié)壁厚度計(jì)算后，對(duì)凍結(jié)壁平均溫度T應(yīng)進(jìn)行校核驗(yàn)算，如有差別，應(yīng)重新設(shè)定參數(shù)作厚度計(jì)算，單圈孔布置時(shí)，可以采用下列公式驗(yàn)算：1．經(jīng)驗(yàn)公式：………(9)T=T0+0.25tn……………(10)式中T0—為按凍結(jié)壁零度邊界計(jì)算的平均溫度，℃；T—有效凍結(jié)壁平均溫度，℃；Ln—計(jì)算水平處凍結(jié)孔間距，m；E—凍結(jié)壁厚度，m；tn—計(jì)算水平處的井邦溫度，℃。2.采用凍土擴(kuò)入荒徑內(nèi)驗(yàn)算公式：…………………(11)………(12)………………(13)式中—凍結(jié)壁軸、界面交點(diǎn)處的溫度，℃；—凍結(jié)壁外側(cè)擴(kuò)展半徑，m；—凍結(jié)壁擴(kuò)展總厚度，m； —凍結(jié)壁有效厚度，m；—凍結(jié)管表面溫度，比鹽水溫度高3～5℃；—凍結(jié)管外半徑，m；n—5.5凍結(jié)壁厚度計(jì)算5.5.1～5.5.4凍結(jié)壁厚度計(jì)算。根據(jù)沖積層厚度、巖性特征應(yīng)選擇合理的凍結(jié)壁厚度計(jì)算公式。凍結(jié)壁厚度按下列順序進(jìn)行計(jì)算：1根據(jù)井筒地質(zhì)柱狀圖，把沖積層最深的含水層及深厚粘土層確定為凍結(jié)壁設(shè)計(jì)的控制層，用重液地壓計(jì)算公式算出控制層的地壓值。2根據(jù)表5.4.7選擇合理的凍結(jié)壁平均溫度，根據(jù)平均溫度和試驗(yàn)資料，或有關(guān)計(jì)算公式，分別求得深部含水層及深部粘土層的凍土計(jì)算強(qiáng)度值。3凍結(jié)壁厚度的初步計(jì)算。根據(jù)控制層的深度，地壓值，該處井筒荒徑和凍土強(qiáng)度值，用無限長(zhǎng)彈性體凍結(jié)壁厚度計(jì)算公式或彈塑性體凍結(jié)壁厚度計(jì)算公式求出凍結(jié)壁初選的厚度，并應(yīng)根據(jù)深度和土性選擇井邦凍土溫度，確定凍結(jié)壁有效厚度。4凍結(jié)壁平均溫度的核算。應(yīng)滿足設(shè)計(jì)選擇的平均溫度。5深井凍結(jié)時(shí)對(duì)深厚粘土層的凍結(jié)壁，應(yīng)采用按有限長(zhǎng)極限狀態(tài)強(qiáng)度條件計(jì)算公式進(jìn)行驗(yàn)算，確定安全的掘進(jìn)段高，并應(yīng)控制在2.5m以下。還應(yīng)采用按有限長(zhǎng)粘塑性體變形條件計(jì)算公式，檢驗(yàn)凍結(jié)壁內(nèi)表面允許位移值、允許的暴露時(shí)間。6如平均溫度、位移值等有不滿足時(shí)，需調(diào)整計(jì)算參數(shù)，再重復(fù)計(jì)算，直至各參數(shù)滿足要求。無限長(zhǎng)彈性體凍結(jié)壁厚度計(jì)算公式，適用在沖積層厚度120m左右。沖積層厚度大于120m時(shí)，應(yīng)采用無限長(zhǎng)彈塑性體凍結(jié)壁厚度計(jì)算公式。當(dāng)深厚沖積層主要為中、粗砂、砂礫層時(shí)，可采用第四強(qiáng)度理論的彈塑性理論計(jì)算公式。5.6凍結(jié)孔布置圈直徑、凍結(jié)孔數(shù)量5.6.1凍結(jié)孔布置圈直徑計(jì)算，在深井凍結(jié)時(shí)，應(yīng)正確選擇參數(shù)，確定合理的凍結(jié)圈布置直徑。在制冷站能力、凍結(jié)孔數(shù)量不變的條件下，可適當(dāng)放大圈徑。若圈徑偏小，將為凍結(jié)管斷裂埋下隱患。潘三東風(fēng)井凍結(jié)管斷裂22根，造成斷管的原因是多方面的，在施工中因井壁更改增加厚度，使凍結(jié)孔布置圈直徑相對(duì)過小，使有效凍結(jié)壁厚度減薄,這是造成斷管的重要原因之一。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)沖積層厚度在350m左右時(shí)，根據(jù)井筒荒徑大小，主凍結(jié)孔距荒徑宜在2.5～3.0m之間。在基巖凍結(jié)時(shí)，凍結(jié)孔布置圈直徑應(yīng)保證凍結(jié)管距荒徑不得小于1.2m。以免爆破作業(yè)時(shí)損害凍結(jié)管。5.7地層凍結(jié)時(shí)間5.7.2表5.7.2中列的凍結(jié)壁交圈時(shí)間，是根據(jù)兗州、兩淮等礦區(qū)立井井筒凍結(jié)壁實(shí)際交圈時(shí)間統(tǒng)計(jì)的結(jié)果。影響凍結(jié)壁交圈時(shí)間的因素較多，主要有土層性質(zhì)、凍結(jié)孔間距、地溫、鹽水溫度、流量、凍結(jié)管直徑以及凍結(jié)器工作情況等因素，因此表中所列的交圈時(shí)間可作為設(shè)計(jì)時(shí)估算，凍結(jié)壁實(shí)際交圈時(shí)間必須以水文觀測(cè)孔凍脹水冒出時(shí)間為準(zhǔn)。5.7.3～5.7.4凍結(jié)壁形成時(shí)間應(yīng)包括從開始凍結(jié)至形成凍結(jié)壁厚度的時(shí)間，還應(yīng)包括需要達(dá)到凍結(jié)壁平均溫度和井邦溫度的時(shí)間。深井凍結(jié)時(shí)，對(duì)深部?jī)鼋Y(jié)壁而言，后者需要的時(shí)間較長(zhǎng)。陳四樓副井，沖積層厚374.5m，凍結(jié)深度405/435.，井筒正式開挖時(shí)凍結(jié)時(shí)間為180d，而220m以下粘土層凍結(jié)壁形成時(shí)間為350d。金橋礦主副井沖積層厚383m，凍結(jié)深度412m，設(shè)計(jì)凍結(jié)壁形成時(shí)間分別為280d和290d，而達(dá)到深部粘土層凍結(jié)壁平均溫度和井邦溫度，則需要380d和400d，凍結(jié)壁形成時(shí)間分別延長(zhǎng)100d/110d。近年來，把這段時(shí)間（鹽水溫度比前期低，流量不變）稱為強(qiáng)化凍結(jié)期，強(qiáng)化凍結(jié)后，保證了工程安全和質(zhì)量。雖然增加了工程費(fèi)，也是合理的。凍結(jié)壁平均擴(kuò)展速度與其厚度、土性、鹽水溫度、流量及地溫等因素有關(guān)。淺井與深井凍結(jié)的擴(kuò)展速度有明顯的差別，前者較后者快；砂性土與粘性土有顯著的差別，前者較后者快；凍結(jié)壁交圈前較交圈后快，因影響因素較多，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)因地制宜地選擇凍結(jié)壁平均擴(kuò)展速度。根據(jù)實(shí)測(cè)資料，沖積層厚度200m左右的凍結(jié)法施工的井筒，凍結(jié)壁平均擴(kuò)展速度：粗中細(xì)砂為2.01～2.28cm/d；砂質(zhì)粘土及粘土為1.80～2.19cm/d。沖積層厚度大于350m左右時(shí)，在設(shè)計(jì)中，陳四樓礦為1.52cm/d；金橋礦：砂層為1.70cm/d、粘土為1.40cm/d；邱集礦：凍結(jié)200d，粘土層凍結(jié)壁內(nèi)側(cè)為1.60cm/d，外側(cè)為1.07cm/d。本規(guī)程采用上下限值的規(guī)定，在沖積層厚度小于250m時(shí)，宜采用上限值；沖積層大于250m時(shí)，宜采用下限值。在分析凍結(jié)時(shí)間時(shí)，可采用熱量平衡法估算凍結(jié)時(shí)間，即在凍結(jié)期內(nèi)，凍結(jié)器所吸收的總熱量等于凍結(jié)壁和其降溫帶內(nèi)之土壤所放出熱量的總和，即：QT=QfVf+Q’f………………(13)Qf=Q1+Q2+Q3+Q4………………(14)式中QT—在凍結(jié)期內(nèi)，根據(jù)鹽水總流量、溫差等參數(shù)計(jì)算凍結(jié)器總的吸熱量，kJ；Vf—凍結(jié)壁總體積，m3；Q’f—降溫帶放出的總熱量，kJ；Qf—凍結(jié)壁凍土熱含量，kJ/m3；Q1—一立方米土中水由原始溫度降到結(jié)冰溫度（0℃的熱量，kJ；Q2—土中水結(jié)冰時(shí)放出的潛熱，取335kJ/kg；Q3—冰由結(jié)冰溫度降到凍結(jié)壁平均溫度所放出的熱量，冰的比熱為2.1kJ/kg℃；冰的容重為0.95t/m3；Q4—5.8觀測(cè)孔布置5.8.1水文觀測(cè)孔對(duì)于凍結(jié)井筒有重要作用，其一是可以利用水文孔的水位變化和冒水等了解含水層中凍脹水的上升，從而達(dá)到準(zhǔn)確報(bào)導(dǎo)凍結(jié)壁的交圈情況，其二是通過對(duì)水文孔縱向測(cè)溫可以較好了解井筒中部在凍結(jié)壁形成期井中地溫降溫過程，其三是由于通過水文孔可以排泄走凍脹水，因此可以減輕井中因土的凍脹而發(fā)生的附加壓力達(dá)到泄壓作用。本規(guī)程要求：防止水文觀察孔施工、設(shè)計(jì)不妥而引起含水層之間串通產(chǎn)生縱向?qū)α鳎绊憙鼋Y(jié)。因此，水文孔的花管位置設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)十分重要，如果設(shè)計(jì)位置不當(dāng)，或者事先對(duì)地層中各含水層深度判斷不準(zhǔn)，就可能使水文孔成為各含水層導(dǎo)水的連通器，不同水壓頭的含水層通過水文花管互相串通，在地下形成流動(dòng)，從而對(duì)凍結(jié)壁正常形成造成很大的隱患，甚至造成永不交圈的窗口。位村付井，東歡坨二號(hào)井等均發(fā)生過因水文孔花管穿透數(shù)層有不同水壓頭的含水層，造成地下水串流，使凍結(jié)壁長(zhǎng)期不交圈的情況。發(fā)生該類情況時(shí)，一般通過堵塞部分花管，阻斷水流方法來處理。5.9制冷站制冷系統(tǒng)5.9.1凍結(jié)器單位面積熱負(fù)荷（又稱散熱系數(shù)）是計(jì)算制冷站制冷能力的基本參數(shù)，直接影響制冷站制冷設(shè)備能力的大小。我國(guó)采用凍結(jié)法鑿井初期，在華北、東北地區(qū)凍結(jié)淺井為主，地溫較低，設(shè)計(jì)時(shí)凍結(jié)器單位熱負(fù)荷為921～1047kJ/m2.h。往后在華東、中南地區(qū)，凍結(jié)深度增加，地溫增高（時(shí)有遇到26～28℃的地溫），設(shè)計(jì)中采用較大的凍結(jié)器單位熱負(fù)荷。本規(guī)程規(guī)定凍結(jié)器單位熱負(fù)荷為840～1050kJ/m5.9.9制冷站節(jié)約冷卻水用量應(yīng)采取以下技術(shù)措施：1推廣應(yīng)用蒸發(fā)式冷凝器，上世紀(jì)90年代初我國(guó)開始采用蒸發(fā)式冷凝器，目前在河北、安徽、河南、山東等地推廣應(yīng)用，它比以前常用的立式殼管冷凝器可節(jié)省大量的新鮮水，使用效果良好。尤其在缺水干燥地區(qū)，更顯其優(yōu)越性。河北元氏礦井主副井凍結(jié)深度分別為375m和410m，凈直徑分別為5.0m和6.0m，采用一個(gè)制冷站，凍結(jié)壁形成期鹽水溫度為-30～-32℃，維持凍結(jié)期鹽水溫度為-25～-28℃。先凍主井后凍副井，制冷站裝機(jī)19臺(tái)，總裝機(jī)標(biāo)準(zhǔn)制冷量為52251.2主井于1993年6月1日開始凍結(jié)，10月6日轉(zhuǎn)入維持凍結(jié)；副井于1993年6月5日開始凍結(jié)，設(shè)計(jì)凍結(jié)壁形成期為5.2個(gè)月，主井于1994年6月16日井筒外壁通過凍結(jié)段，副井11月28日通過凍結(jié)段。制冷站全部采用立式殼管冷凝器時(shí)設(shè)計(jì)需要新鮮水為427m3/h。改用10臺(tái)立式殼管冷凝器和5臺(tái)蒸發(fā)式冷凝器后實(shí)際新鮮水最大用量為234m淮南張集礦主副井制冷站裝機(jī)總?cè)萘浚簶?biāo)準(zhǔn)制冷量為64560MJ/h，實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)最大容量為51590MJ/h，制冷站全部采用ZL-250型蒸發(fā)式冷凝器14臺(tái)，運(yùn)轉(zhuǎn)期間制冷站水源井最大水量為80m3采用蒸發(fā)式冷凝器必須配有合適的水質(zhì)處理器，按時(shí)處理箱底，置換經(jīng)水質(zhì)處理的優(yōu)質(zhì)水，防止蒸發(fā)器結(jié)垢，風(fēng)機(jī)風(fēng)量應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，及時(shí)排出氨系統(tǒng)中的不凝性氣體。蒸發(fā)式冷凝器的排熱量受季節(jié)氣溫、濕度及結(jié)垢情況的影響較大，在設(shè)計(jì)時(shí)，工作排熱量宜采用4186～6699kJ/m2.h。2玻璃鋼冷卻塔。自上世紀(jì)80年代初采用玻璃鋼冷卻塔以來得到了廣泛的采用，使制冷站盡量多用循環(huán)水，節(jié)省新鮮水，節(jié)能明顯。各地區(qū)不同季節(jié)不同氣溫條件下冷卻塔的進(jìn)水出水溫差(△t)如下：安徽地區(qū)：夏季△t＝1.5～2.5℃，春秋季△t＝4.0～5.0℃，冬季△t＝5.5～山東地區(qū)：夏季△t＝1.5～3.0℃,春秋季△t＝4.5～5.5℃，冬季△t＝6～東北地區(qū)：夏季△t＝2.0～4℃，春秋季△t＝5.0～7.0℃，冬季△t＝7.0～3冷卻水水質(zhì)處理設(shè)備。為了節(jié)水，多用循環(huán)水，這使循環(huán)水不斷濃縮，另外冷卻水循環(huán)過程中必然與空氣充分接觸，把汽化熱帶走，因此使得循環(huán)水充分曝氣。由于循環(huán)水長(zhǎng)期的連續(xù)的濃縮和曝氣的結(jié)果使得冷卻水發(fā)生質(zhì)的變化：①水中含鹽量濃度上升；②水中溶解的二氧化碳大量散發(fā)；③水中溶解的氧含量增高；④水中濁度或懸浮物上升；⑤水中菌藻大量繁殖，因此使冷凝器管壁上產(chǎn)生水垢，管壁被腐蝕。一般結(jié)垢的主成分為CaCO3，其導(dǎo)熱系數(shù)僅在2.5～8.4kJ/m.h.℃之間，而鋼鐵的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)132.0kJ/m.h.℃。因此，只要冷凝器管壁表面結(jié)上一層極薄的水垢，造成的熱損也是相當(dāng)大的；其二，制冷機(jī)冷卻水側(cè)的污垢系數(shù)設(shè)計(jì)值一般為0.00042kJ/m.h.℃，如果超過這個(gè)數(shù)值，冷凝器完不成預(yù)定的熱交換任務(wù)而導(dǎo)致冷量衰減，若結(jié)垢系數(shù)增加到0.0017kJ/m.h.℃時(shí)，則制冷量將下降25%左右，因此，需要設(shè)置水質(zhì)處理器，并應(yīng)對(duì)冷凝器管壁適時(shí)進(jìn)行清洗除垢。

6．凍結(jié)孔與凍結(jié)管6.1凍結(jié)孔6.1.1鉆場(chǎng)基礎(chǔ)采用灰土盤時(shí)，應(yīng)采用三七灰土。施工前，應(yīng)將原地坪夯實(shí)，再將灰土按比例拌勻后分3～4層鋪勻夯實(shí)，每層灰土接茬必須錯(cuò)開，用人工或機(jī)械夯實(shí)后的灰土盤厚度為400～600mm，并高出周圍地坪200mm以上。2鉆場(chǎng)基礎(chǔ)采用混凝土盤時(shí)，厚度250～400mm，表面應(yīng)平整，水平度允許偏差為±5mm，混凝土澆注7d后方可在上面安裝設(shè)備。3灰土盤經(jīng)找平驗(yàn)收后，按照鉆孔孔位鋪設(shè)方枕木，枕木呈放射狀分布在圓周上，枕木鋪好后，留出泥漿槽，然后枕木之間的空間再用三七灰土填平。4枕木鋪好后經(jīng)找平驗(yàn)收再鋪設(shè)環(huán)行道，一般3～4圈，其中第二圈應(yīng)比凍結(jié)孔布置圈大0.6～1.0m，其他視鉆塔底盤大小而定，凍深大于300m，外圈常為2圈。環(huán)行軌宜選用24kg/m鋼軌，以道釘固定于枕木之上，環(huán)軌間的接頭焊牢并平整無錯(cuò)口，以便鉆機(jī)整體移位。另有施工方法，將鉆機(jī)直接置于混凝土鉆場(chǎng)基礎(chǔ)，不用軌道、枕木，此時(shí)，混凝土基礎(chǔ)面找平，其強(qiáng)度等級(jí)大于C20，厚度不小于300mm。6.1.6凍結(jié)孔施工設(shè)備1鉆機(jī)。國(guó)產(chǎn)DZJ－1000型凍結(jié)注漿專用鉆機(jī)已廣泛使用。該鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤扭矩12kN.m，提升能力快繩拉力60kN，使用Φ114mm剛性大的粗鉆桿，加上合理的鉆具組合，對(duì)提高鉆孔的垂直度起到了良好的效果。轉(zhuǎn)盤具有鎖緊機(jī)構(gòu)，并有刻度盤，以便于使用井下動(dòng)力鉆具定向糾偏，由于使用大直徑鉆桿，與國(guó)產(chǎn)陀螺測(cè)斜儀配合實(shí)現(xiàn)了不提鉆側(cè)斜，從而減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工效。2泥漿泵。在孔深小于200m時(shí)，一般采用250/40型泥漿泵；當(dāng)孔深大于200m時(shí)，使用大流量泥漿泵，如NBH350/80、BW600/30、BNH850/50等。以適應(yīng)深孔大直徑鉆孔排碴的需要。NBH850/50型泵壓和流量均能滿足井下動(dòng)力鉆具驅(qū)動(dòng)的需要。3鉆塔。17m、18m以及22m四角塔的座跨分別為5.1m×5.1m、5.4m×5.4m及6.02m×6.02m。4滑動(dòng)底盤?；瑒?dòng)底盤作為鉆機(jī)、鉆塔、提升絞車、電動(dòng)機(jī)以及電控設(shè)備的固定底座，安裝在環(huán)形軌道上，沿軌道整體滑移，便于施工凍結(jié)孔。5加重管。目前常用石油鉆鋌作為凍結(jié)孔施工用的加重管。因選用的凍結(jié)管直徑不同，可使用的凍結(jié)孔鉆頭和加重管的規(guī)格也不同，其匹配的關(guān)系見表4。表4凍結(jié)管、鉆頭直徑與加重管選用的關(guān)系凍結(jié)管直徑(mm)鉆頭直徑(mm)加重管規(guī)格外徑×內(nèi)徑(mm)長(zhǎng)度(m)單位長(zhǎng)度質(zhì)量(kg/m)127160133×36.58.0～8.586.8133170146×3811.5～12.5112.2146180159×4211.5～12.5121.2159190～200165×4511.5～12.5127.3168205～210178×51.511.5～12.5164.36鉆頭。松散沖積層中宜采用三翼或四翼硬質(zhì)合金鉆具，基巖應(yīng)采用三牙輪鉆頭，常用三牙輪鉆頭的類型及適用條件見表5。表5牙輪鉆頭型號(hào)及適用條件類型Y2－3Y5－6XHP3－5巖層性質(zhì)軟f<2中硬f＝3～7硬f＝7～9巖層砂土、砂質(zhì)粘土、粘土、泥巖中硬石英巖、石灰?guī)r、砂巖硬砂巖、花崗巖、石英巖鉆頭色別黃色墨綠色紅色7陀螺測(cè)斜儀。陀螺測(cè)斜儀是鉆孔鉆井過程中和成孔后的測(cè)斜的主要儀器。目前國(guó)產(chǎn)陀螺測(cè)斜儀有JDT－Ⅱ、JDT－Ⅲ、JDT－ⅢA、JDT－V及JDT－Ⅵ型五種型號(hào)，測(cè)量范圍頂角0°～6°及0°～30°，儀器精度±3‘，測(cè)量深度700m，井下儀器外直徑Φ45mm～96mm，重量10～30kg，適用測(cè)管內(nèi)徑φ58～160mm。可以連續(xù)測(cè)量，自動(dòng)記錄，計(jì)算機(jī)打印，實(shí)現(xiàn)不提鉆具在鉆桿里連續(xù)測(cè)斜，JDT－Ⅲ型可以代替磁性單點(diǎn)測(cè)斜儀。以往采用掃、鏟、下楔子及移位方法進(jìn)行鉆孔糾偏，效果不明顯，影響工程進(jìn)度和質(zhì)量。自上世紀(jì)80年代初采用井下動(dòng)力鉆具進(jìn)行糾偏以來，使用效果好，鉆孔垂直度有保證，成為深孔糾偏的主要手段，所以本規(guī)程規(guī)定沖積層厚度大于200m，應(yīng)有井下動(dòng)力鉆具糾偏技術(shù)裝備。使用國(guó)產(chǎn)YL－100型及LZ7.0型液動(dòng)螺桿鉆具，效果較好。6.1.7對(duì)于最終測(cè)斜成果資料匯編必須認(rèn)真負(fù)責(zé)核實(shí)，以往一些井筒曾發(fā)生凍結(jié)孔測(cè)斜成果同井下實(shí)際凍結(jié)孔偏斜存在很大差別的情況。例如：潘三東風(fēng)井、金橋副井、位村主井等都發(fā)生凍結(jié)管偏入荒徑情況，影響井筒正常掘進(jìn)，不得不割斷凍結(jié)管，影響凍結(jié)壁安全性。但這些凍結(jié)井提供測(cè)斜成果都是良好的。為了避免類似情況發(fā)生，對(duì)鉆孔(管)的測(cè)斜，嚴(yán)格執(zhí)行本規(guī)程中有關(guān)規(guī)定，驗(yàn)收中發(fā)生質(zhì)疑時(shí)，可由第三方進(jìn)行復(fù)測(cè)并提供資料。6.1.8當(dāng)凍結(jié)鉆孔穿過馬頭門或巷道時(shí)，在凍結(jié)鉆孔打完后下放凍結(jié)管前向孔底注入一定量水泥混合漿液置換泥漿，混合漿液結(jié)石體可將凍結(jié)孔、管之間的環(huán)狀間隙進(jìn)行有效封堵。為了防止孔內(nèi)注入的水泥漿凝固或沉淀造成凍結(jié)管下放不到設(shè)計(jì)深度的問題，必須在水泥漿內(nèi)加入膨潤(rùn)土和外加劑作為緩凝劑，混合漿液的配比、數(shù)量應(yīng)根據(jù)封堵鉆孔的長(zhǎng)度、下放凍結(jié)管所需的時(shí)間通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)室求得。例如：1996年，孟加拉國(guó)巴拉普庫利亞煤礦主井凍結(jié)工程，其沖積層厚124.19m的砂、礫層，預(yù)計(jì)井筒沖積層涌水量為3172m3/h，與主井相連接的總回風(fēng)道位于凍結(jié)段內(nèi)，其底板標(biāo)高為-236m，凍結(jié)段落底標(biāo)高為-244.4m，有6個(gè)鉆孔穿過總回風(fēng)道，采用上述方法共封堵8個(gè)凍結(jié)孔，每孔下入0.8～1.0m3混合漿，封孔長(zhǎng)度達(dá)70～90m。1997年和2001年7月，施工總回風(fēng)道時(shí)，揭露了凍結(jié)管6根，其中5根無滲水，1根有1998年，山東曲阜市裕隆總公司唐陽煤礦主井井筒凍結(jié)工程，沖積層厚度249m，凍結(jié)深度322m。有4個(gè)凍結(jié)孔穿過箕斗裝載硐室。采用上述方法封堵4個(gè)鉆孔，封孔長(zhǎng)度10～15m。裝載硐室揭露后，4個(gè)被封堵的凍結(jié)管周圍均無滲水現(xiàn)象。6.2凍結(jié)管6.2.2凍結(jié)管材質(zhì)與連續(xù)方式選擇。采用低碳鋼凍結(jié)管并用內(nèi)襯箍對(duì)焊連接，經(jīng)試驗(yàn)證明，它的接頭強(qiáng)度優(yōu)于石油套管絲扣連接強(qiáng)度，密封性好，在邱集、張集、鹿洼、金橋、祁東等礦井中使用效果好，成本低，得到了推廣應(yīng)用。但應(yīng)指出：在材質(zhì)、焊接、下放凍結(jié)管施工過程中，必須嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程。防止凍結(jié)管斷裂，除了凍結(jié)管本身應(yīng)有一定的強(qiáng)度，連接嚴(yán)密不漏鹽水外，必須還有其它相應(yīng)措施，即合理的凍結(jié)圈布置直徑，凍結(jié)壁強(qiáng)度和穩(wěn)定性，短段快速掘砌工藝。陳四樓礦井曾采用專用凍結(jié)管，主副井凍結(jié)深度分別為400/423m、400/435m，主井37個(gè)凍結(jié)孔采用日本進(jìn)口的Φ139.7×7.22mm石油套管。副井44個(gè)凍結(jié)孔采用我國(guó)首次研制的Ｃs型專用凍結(jié)管，這二種凍結(jié)管均采用外箍絲扣連接，在主副井凍結(jié)掘砌過程中，均未發(fā)生凍結(jié)管斷裂。由于首次采用Ｃs型專用凍結(jié)管，有5孔試漏不合格，后經(jīng)處理，仍有三個(gè)孔下內(nèi)套管。因成本比其它管材高等原因，Ｃs專用凍結(jié)管自從1990年陳四樓礦副井采用，至今還沒有得到推廣應(yīng)用。

7．制冷站7.1制冷站廠房7.1.4～7.1.5氨是有害化學(xué)品，要求制冷站廠房通風(fēng)良好，并在氨的貯存、運(yùn)輸、設(shè)備操作維修中必須遵守操作規(guī)程，確保安全，嚴(yán)防發(fā)生事故。1氨的危害1)氨對(duì)人體有較大的毒性作用，當(dāng)空氣中含氨量達(dá)0.5%～0.6%時(shí)，人在其中停留0.5h即可中毒；2)氨液飛濺到人體皮膚上，會(huì)引起腫脹甚至灼傷；3)當(dāng)空氣中含氨量達(dá)16%～25%時(shí)，遇明火可燃燒爆炸；在密閉容器管道中，當(dāng)含氨量為空氣的16%～25%，遇電火花能燃燒爆炸，甚至遇高溫高壓就能引起爆炸；4)氨對(duì)銅和銅合金有強(qiáng)烈的腐蝕作用。2氨的貯存和運(yùn)輸1)氨在運(yùn)輸過程中，要小心輕放，避免劇烈震動(dòng)；2)用氨瓶、氨罐貯存氨，使用前要將瓶罐中空氣排除干凈，并用氮?dú)鉀_洗；3)氨瓶、氨罐充氨量不得超過容積的85%；4)氨瓶、氨罐要避免高溫和曝曬，天氣炎熱時(shí)應(yīng)遮陽或?yàn)⑺禍?，其壓力?yīng)不超過表壓1.3MPa。

9．井筒掘進(jìn)與支護(hù)9.1井筒掘進(jìn)9.1.1井筒試挖2款井筒試挖條件中2）項(xiàng)是井筒試挖的必要條件，只有水文觀測(cè)孔水位溢出管口或井筒內(nèi)積水與外部含水層無水力聯(lián)系后，才能證實(shí)凍結(jié)壁已交圈。在凍結(jié)前就發(fā)現(xiàn)水文觀測(cè)孔水位溢出管口，這是承壓含水層所致，應(yīng)接長(zhǎng)水文觀測(cè)管，使其高出靜水位５m左右為宜，否則會(huì)影響凍結(jié)效果，無法正確報(bào)導(dǎo)。當(dāng)井筒內(nèi)有積水無水文觀測(cè)孔時(shí)，井筒內(nèi)積水應(yīng)與外部含水層無水力聯(lián)系后才能試挖，判斷方法可采用向井內(nèi)注水或排水(300mm左右)經(jīng)24h后井內(nèi)水位不變。3)項(xiàng)中規(guī)定的“測(cè)溫孔所測(cè)溫度達(dá)到設(shè)計(jì)要求”，其驗(yàn)證方法如下：①根據(jù)測(cè)溫孔資料推算出典型土（巖）層凍土發(fā)展速度及井幫凍土溫度；②根據(jù)凍土發(fā)展速度及降溫梯度推算凍結(jié)壁厚度及強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求；2款試挖應(yīng)具備條件中5）項(xiàng)中規(guī)定“未查明原因，嚴(yán)禁試挖”。查明原因可以從以下幾方面進(jìn)行：①檢查凍結(jié)孔施工情況，凍結(jié)孔施工過程中是否因糾偏掃孔次數(shù)過多，造成凍結(jié)孔孔徑過大，凍結(jié)管周圍形成大的泥漿包，泥漿難凍，影響凍土發(fā)展速度；②核對(duì)凍結(jié)孔測(cè)斜資料與所繪制的偏斜圖是否一致，是否個(gè)別孔間距比原偏斜圖上的大，影響凍結(jié)壁交圈時(shí)間；③檢查每一個(gè)凍結(jié)孔下凍結(jié)管的焊接記錄及試壓記錄，必要時(shí)對(duì)所有凍結(jié)管重新作試漏試驗(yàn)。④檢查每一個(gè)凍結(jié)器供液管是否有脫落或堵塞。必要時(shí)對(duì)每一個(gè)凍結(jié)器進(jìn)行縱向測(cè)溫。⑤經(jīng)分析后對(duì)未交圈部位的幾根凍結(jié)管應(yīng)進(jìn)行鹽水流量測(cè)定，查明流量是否符合設(shè)計(jì)要求。⑥調(diào)查井筒附近水源井抽水情況及附近是否有施工深基礎(chǔ)進(jìn)行排水等情況，發(fā)現(xiàn)以上情況應(yīng)采取措施立即停止抽、排水，或應(yīng)限制抽、排水量或限制抽、排水時(shí)間。⑦檢查水文觀測(cè)孔所設(shè)濾水段是否下到設(shè)計(jì)位置，若有誤，應(yīng)重新設(shè)計(jì)濾水段打花孔，其辦法可管中爆破射孔。⑧檢查水文觀測(cè)孔結(jié)構(gòu)和施工質(zhì)量是否在連接處有滲水或漏水。一個(gè)水文觀測(cè)孔作多層報(bào)導(dǎo)時(shí)，檢查是否因含水層之間的壓差或因隔板不嚴(yán)漏水造成上下水互通，形成對(duì)流影響凍結(jié)，水文觀測(cè)孔無法正確報(bào)導(dǎo)，必須采取措施把水流堵住。⑨檢查制冷站鹽水箱水位，鹽水是否有漏失現(xiàn)象。我國(guó)約有數(shù)十個(gè)井筒，由于水文觀測(cè)孔設(shè)計(jì)或施工不當(dāng)，或由于井筒周圍水源井抽水等原因，未能準(zhǔn)確反映凍結(jié)情況。例一：安徽淮南礦區(qū)潘一副井凈直徑8m，沖積層厚度154.4m，凍結(jié)深度200m，水文觀測(cè)孔深148m，采用一孔報(bào)導(dǎo)三層含水砂層。該井于1974年8月19日開始凍結(jié)，沒有按設(shè)計(jì)時(shí)間63d冒水，為找出原因，檢查校對(duì)凍結(jié)孔測(cè)斜資料，沒有發(fā)現(xiàn)問題；凍結(jié)管逐孔試壓不漏，地下水質(zhì)化驗(yàn)也無異常；供液管逐孔進(jìn)行測(cè)溫，表明無短路、堵塞現(xiàn)象；測(cè)溫孔也正常。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)1#水源井（距井筒約350m）排水對(duì)凍結(jié)有影響，隨即于10月29日停用1#水源井，并對(duì)水文觀測(cè)孔采取分層封堵的措施，12月30日采用黃豆拌和粘土在水文孔內(nèi)封堵，17h后大管冒水，說明淺部含水層已交圈，1975年1月3日進(jìn)行第二次封堵，小管也冒水，證明深部含水層也已交圈，此時(shí)中管水位仍距管口2.5m，證明水文觀測(cè)孔不冒水是由于中部含水層（也是水源井抽水層位）凍結(jié)壁沒有交圈的原因（在此之前于12月25日2＃水源井也停用），在繼續(xù)凍結(jié)10d后于1月12日中管冒水，井筒18日正式開挖。

例二：安徽淮北礦區(qū)祁南主井，有的含水層在尚未凍結(jié)時(shí)就冒出管口，有的含水層開凍幾天也很快冒水。為了正確判斷，將水文觀測(cè)管接長(zhǎng)，超過地表12.48m，證明該含水層為承壓水，并具有很高的水頭。該井水文觀測(cè)孔深230m，采用一孔分三層報(bào)道，即在標(biāo)高＋21.84～－33.74m、－33.74～－144.84由于水文觀測(cè)孔反映不準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)一些凍結(jié)井筒掘進(jìn)時(shí)發(fā)生了淹井事故，見表6。表6部分凍結(jié)井筒發(fā)生透水涌砂情況井筒凈直徑(m)凍結(jié)深度(m)開挖前凍結(jié)時(shí)間(d)出水位置及其原因井筒垂深(m)原因楊莊副井6.57320.4開挖過早永城主井4.51753636水文觀測(cè)孔未冒水朱仙莊主井5.528412.6水文觀測(cè)孔上部無濾水段臨渙主井7.2275109101.4供液管短路潘三東風(fēng)井6.541510020水文觀測(cè)孔上部無濾水段從理論分析和施工實(shí)踐中表明，水文觀測(cè)孔冒水是凍結(jié)壁交圈封閉的重要標(biāo)志，是允許試挖的必要條件。從凍結(jié)開始，隨著各個(gè)凍土圓柱發(fā)展擴(kuò)大互相交圈使凍結(jié)壁封閉。在這個(gè)凍結(jié)過程中水文觀測(cè)孔里的靜止水位發(fā)生變化，當(dāng)含水層的水溫降至4℃時(shí)，水的密度達(dá)到最大，體積減小，使靜止水位略有下降；當(dāng)水結(jié)冰體積膨脹（9％）時(shí)，擠壓水文孔周圍含水層里的飽和水，使靜止水位緩慢上升溢出管口冒水，水量由小變大，經(jīng)幾天后又變小停止冒水。這表明井筒內(nèi)外地下水已被凍結(jié)壁隔離無聯(lián)系。若凍結(jié)壁在某一個(gè)部位有“窗口”，受膨脹擠壓的地下水就地流走，水文觀測(cè)孔不會(huì)冒水。所以，這個(gè)科學(xué)的又簡(jiǎn)單實(shí)用的方法，在國(guó)內(nèi)外都被采用，成為判斷凍結(jié)壁交圈封閉的不可缺少的手段。因此，本規(guī)程強(qiáng)調(diào)，水文觀測(cè)孔水位在超過設(shè)計(jì)規(guī)定的時(shí)間后不冒水，必須查明原因，嚴(yán)禁試挖。不得以“水文孔失靈”３款試挖注意事項(xiàng)中３）項(xiàng)中規(guī)定的“探明凍結(jié)壁的‘零度線’”，其方法是，可在鎖口下方井幫上挖探槽，在正常條件下探槽應(yīng)沿荒徑均勻布置４～６個(gè)。亦可根據(jù)凍結(jié)情況，布置在凍結(jié)壁厚度較薄弱的部位。４）項(xiàng)中規(guī)定的“水文觀測(cè)管應(yīng)保留”，其目的是進(jìn)一步驗(yàn)證凍結(jié)壁是否交圈。因?yàn)槭┕ぶ性l(fā)生凍結(jié)壁未真正交圈而水文觀測(cè)孔的水卻溢出管口的假象，有的則出現(xiàn)水溢出管口幾天后水位又回落的情況，為此本規(guī)程規(guī)定水文觀測(cè)管應(yīng)保留。若發(fā)現(xiàn)水文觀察孔水位不正常，則須立即停止掘進(jìn)，繼續(xù)凍結(jié)。9.1.2井筒正式掘砌應(yīng)具備的條件井筒正式掘砌條件中第3款的規(guī)定，是指深井凍結(jié)確定正式開挖日期，在研究分析井幫溫度、凍結(jié)壁強(qiáng)度、凍結(jié)時(shí)間等條件時(shí)，這些條件不但應(yīng)滿足井筒上部輔助孔深度內(nèi)的安全掘砌的要求，而且掘砌超過輔助凍結(jié)孔時(shí)，亦能滿足下部粘土層安全掘砌的要求，保證井筒掘砌正常的連續(xù)施工，否則會(huì)造成中途停止掘進(jìn)的被動(dòng)局面。如淮南礦區(qū)謝橋主井井筒凈直徑7.2m，沖積層厚度291.4m，凍結(jié)深度363m，輔助孔深度130m，1984年9月1日開始凍結(jié)，11月16日水文觀測(cè)孔三層管均冒水，12月4日井筒試挖，1985年3月10日正式開挖，井筒施工到輔助孔下部，井深145m時(shí)井幫溫度僅為－3.5℃，井深2009.1.2款沖積層掘進(jìn)段高的選擇規(guī)定中1）、2）、3）項(xiàng)主要是根據(jù)我國(guó)已施工的潘三東風(fēng)井，謝橋主、副井、矸石井，陳四樓主、副井，金橋主、副井經(jīng)驗(yàn)，在深部（200m以下）粘土層井幫變形大，工作面底臌量和凍結(jié)管斷裂情況，為此本規(guī)范3款巖層中掘進(jìn)段高的選擇規(guī)定中2）項(xiàng)較穩(wěn)定巖層，是指泥巖、砂質(zhì)泥巖、侏羅紀(jì)紅色砂巖等。根據(jù)我國(guó)凍結(jié)井筒基巖掘砌經(jīng)驗(yàn)，該類巖層段高可適當(dāng)加大，可采用噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土、薄壁鋼筋混凝土井壁或臨時(shí)井圈，作臨時(shí)支護(hù)。我國(guó)部分凍結(jié)井基巖段掘進(jìn)段高見表7。表7我國(guó)部分凍結(jié)井基巖段掘進(jìn)段高井筒名稱項(xiàng)目三河副井田陳副井濟(jì)寧二號(hào)井風(fēng)井濟(jì)寧三號(hào)井風(fēng)井井筒凈直徑(m)6.06.06.06.5凍結(jié)段掘進(jìn)直徑(m)7.3～7.07.57.68.2凍結(jié)段基巖巖性雜色泥巖，砂質(zhì)泥巖侏羅紀(jì)紅色砂巖侏羅紀(jì)紅色砂巖侏羅紀(jì)紅色砂巖凍結(jié)段基巖臨時(shí)支護(hù)鋼筋網(wǎng)噴射混凝土鋼筋網(wǎng)噴射混凝土鋼筋網(wǎng)噴射混凝土鋼筋網(wǎng)噴射混凝土凍結(jié)段基巖段高(m)90.5511049587030501009.2款鉆眼爆破規(guī)定中2）項(xiàng)中炮眼深度，沖積層中的炮眼深度不宜大于1.6m，基巖層中的炮眼深度不宜大于1.8m的原則，鑒于在基巖凍結(jié)段施工中，普遍采用傘鉆打眼，眼深在3.3～4.0之間，未發(fā)生事故。故在本規(guī)范中規(guī)定：在保證安全的情況下，可適當(dāng)加深。4）項(xiàng)中每段起爆炸藥量是根據(jù)7個(gè)井筒的統(tǒng)計(jì)，炮眼深度在1.1～2.0m，循環(huán)總裝藥量為60.9～100kg，最外圈一段起爆最大裝藥量為15～36.6kg，詳見表8。本規(guī)范表8部分凍結(jié)井巖石全斷面一次爆破有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目東灘礦西風(fēng)井濟(jì)寧二礦風(fēng)井三河口副井劉橋二礦副井田陳副井陳四樓副井孟加拉巴拉普庫利亞立井井筒掘進(jìn)直徑(m)7.97.86.97.87.510.37.8井筒掘進(jìn)斷面(m2)4947.7837.3947.7844.2083.3047.80炮眼深度(m)1.32.01.41.81.51.12.50炮眼圈數(shù)（圈）6656564炮眼個(gè)數(shù)（個(gè)）12413610012610516966循環(huán)總裝藥量(kg)60.993.9064.881009478.601501536.6025.7328.8034.517.8361.121.091.361.421.820.951.262.271.572.091.782.032.050.55每循環(huán)進(jìn)度(m)1.1051.801.281.471.170.9922.25炮眼利用率（%）85909182789090巖性紅色砂巖紅色砂巖砂巖泥巖紅色砂巖次生灰?guī)r砂巖例如：1992年施工的棗莊礦務(wù)局傅村煤礦副井，1997年孟加拉國(guó)巴拉普庫利亞煤礦主、副井，1998年施工的山東裕隆總公司唐陽煤礦主、副井，2000年施工的河南新龍礦業(yè)有限責(zé)任公司梁北煤礦東風(fēng)井，2001年施工的山東棗莊礦務(wù)局高莊煤礦副井井筒，都采用了深孔爆破作業(yè)。其主要技術(shù)參數(shù)見表9。表9基巖凍結(jié)段主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目工程名稱井筒凈直徑(m)凍結(jié)段基巖掘進(jìn)荒徑(m)沖積層厚度(m)凍結(jié)深度(m)凍結(jié)孔圈徑(m)凍結(jié)孔終孔最大偏值(m)最大偏值孔距荒徑最小距離(m)傅村煤礦副井φ8.0φ9.872.4193φ14.50.591.76孟巴礦主井φ6.0φ7.7124.19278φ10.50.731.55孟巴礦副井φ6.0φ7.7125.5278φ10.50.821.45唐陽煤礦主井φ4.5φ6.2249322φ12.71.0442.1唐陽煤礦副井φ5.0φ6.2245.1310φ13.31.0012.189梁北煤礦東風(fēng)井φ4.5φ6.0148.24205φ9.60.5631.237高莊煤礦副井φ6.5φ8.287.5150φ10.60.4290.771其中，傅村煤礦副井周邊孔布置圈徑φ9.6m，周邊孔46個(gè)，孔深4m，每孔裝藥量1kg，一次起爆。共掘進(jìn)110m，安全無事故。孟巴礦主、副井周邊孔布置圈徑φ7.5m，周邊孔36個(gè)，孔深4m，每孔裝藥量0.95kg，一次爆破，每茬炮進(jìn)尺3.4～3.6m，主、副井分別掘進(jìn)153.81m、152.50m，未發(fā)生斷管、滲漏鹽水事故。唐陽煤礦主、副井凍結(jié)基巖段采用FJD-6型傘鉆打眼，炮眼深度4.0m，主井順利施工凍結(jié)基巖段73m，副井順利施工凍結(jié)基巖段64.9m，均未發(fā)生任何事故，同時(shí)副井創(chuàng)月成井216.5m的全國(guó)施工新紀(jì)錄。梁北煤礦東風(fēng)井凍結(jié)基巖段采用鉆爆法施工，炮眼深度為3.3m，安全順利施工凍結(jié)基巖段56.76，未發(fā)生任何事故。高莊煤礦副井井筒工程，凍結(jié)基巖段采用FJD-6A型傘鉆打眼，炮眼深度為3.0m(向井內(nèi)方向偏斜的3號(hào)凍結(jié)孔處不布置周邊孔)，井筒安全順利施工凍結(jié)基巖段62.5m，未發(fā)生任何事故。通過以上實(shí)例說明：凍結(jié)基巖段采用鉆爆法掘進(jìn)中，嚴(yán)格控制凍結(jié)孔與開挖荒徑之間的距離大于1.2m，以及周邊眼的藥卷直徑、裝藥量，實(shí)施深孔爆破作業(yè)是安全可行的。9.14款中規(guī)定凍結(jié)管斷裂后應(yīng)及時(shí)采取有效補(bǔ)救措施，有的井筒采取了斷管后繼續(xù)快速掘進(jìn)的“搶險(xiǎn)”措施。潘三東風(fēng)井，井筒凈直徑6.5m荒徑10.6m，沖積層厚度359.6m，凍結(jié)深度415m，1982年7月23日掘至326.0m時(shí)發(fā)現(xiàn)斷管16根，大量鹽水涌入工作面，當(dāng)時(shí)工作面至風(fēng)化基巖尚有32.6m，其中有二層含水層，經(jīng)分析認(rèn)為斷管發(fā)生在粘土層里，鹽水未影響下部含水層凍結(jié)壁強(qiáng)度，決定采用加強(qiáng)凍結(jié)（有9根斷管采用小直徑凍結(jié)管處理恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)），加快施工進(jìn)度的“搶險(xiǎn)”措施。并掘至401m時(shí)提前套內(nèi)壁，將錐形壁座改為圓筒形壁座。11月23日外壁施工結(jié)束開始施工壁基，12月28日開始套壁，安全通過凍結(jié)段。另一個(gè)井筒是謝橋矸石井，井筒凈直徑6.6m，荒徑9.3m，沖積層厚度246m，凍結(jié)深度330/305m，掘砌工作面至224在采用快速掘進(jìn)“搶險(xiǎn)”措施中，必須有預(yù)防突水、涌砂的安全措施。9.2井筒支護(hù)9.國(guó)內(nèi)凍結(jié)井筒的外層井壁有鋼筋混凝土、混凝土及砂漿混凝土砌塊加鋼筋混凝土外層井壁三種形式。砂漿混凝土砌塊加鋼筋混凝土外層井壁，1978—1981年曾在潘二、潘三、海孜礦井使用，由于井壁厚度大，費(fèi)工費(fèi)料、施工工序復(fù)雜等原因未推廣使用。柔性井壁的壓縮板混凝土砌塊外壁，曾在孔集西風(fēng)井、東歡坨副井使用；大弧板鋼筋混凝土外層井壁由于制作工序復(fù)雜，我國(guó)未使用。故此條僅對(duì)鋼筋混凝土及混凝土外層井壁作了規(guī)定。1款中深凍結(jié)井施工外層井壁時(shí)若采用固定段高的下滑刃腳組合鋼模時(shí)，應(yīng)備有1.0～1.3款中規(guī)定外層井壁入模溫度宜控制在15～20℃，當(dāng)井幫鋪設(shè)泡沫塑料板后可不低于12℃，這是根據(jù)兗州、兩淮礦區(qū)實(shí)測(cè)的結(jié)果，見表10。從實(shí)測(cè)結(jié)果看，混凝土受凍土影響最大的是在井壁與凍土交界處，該處混凝土澆筑經(jīng)5d后降至0℃，井壁中間部位混凝土降至0℃的時(shí)間更長(zhǎng)。在普遍采用早強(qiáng)劑（或早強(qiáng)高強(qiáng)）后，澆筑5d后的強(qiáng)度可達(dá)到28d強(qiáng)度的60％左右。在外層井壁與井幫之間鋪設(shè)聚苯乙稀泡沫塑料板后，不但對(duì)井壁有減緩凍土壓力，而且有保溫作用，使外壁混凝土有更長(zhǎng)時(shí)間在正溫條件下養(yǎng)護(hù)。任樓礦主井在井深178m處粘土層里，外壁鋪設(shè)三層泡沫塑料板（總厚表10鋼筋混凝土外層井壁澆筑后溫度變化井筒名稱井深（m）土性井幫溫度（℃）井壁厚度（mm）混凝土強(qiáng)度等級(jí)外加劑入模溫度（℃）澆筑后降至0時(shí)間（d）井壁與凍土交界處井壁厚度中間潘三東風(fēng)井192細(xì)砂-4.5500C35氯化鈣12～151020250中砂-5.5550C40氯化鈣12～151014355砂礫-17700C40減水劑三乙醇氨氯化鈉15～18710400砂質(zhì)粘土巖-191800C45減水劑三乙醇氨氯化鈉15～18－25鮑店北風(fēng)井74.5粗砂-3470C35氯化鈣181015142.5粘土-5500C35氯化鈣1822－4款中對(duì)混凝土早期強(qiáng)度作了規(guī)定。過去認(rèn)為砌壁后凍土融化回凍時(shí)才會(huì)產(chǎn)生凍土壓力，而根據(jù)實(shí)測(cè)，在一般情況下砌壁數(shù)小時(shí)后就會(huì)產(chǎn)生壓力，3～5d內(nèi)的壓力達(dá)到最大壓力值的33%～65％，尤其是深厚粘土層里，初期壓力來得快、壓力大，為了使外壁混凝土增長(zhǎng)強(qiáng)度適應(yīng)初期凍土壓力，混凝土必須采取早強(qiáng)措施。各井筒實(shí)測(cè)初期凍土壓力見表11。表11各井筒實(shí)測(cè)初期凍土壓力井筒名稱井筒荒徑(m)實(shí)測(cè)深度(m)巖性最大凍土壓力(MPa)井幫溫度(℃)澆筑后初期壓力（MPa）初期5d占最大壓力的比值（％)1d3d5d7d興隆莊主井8.7151.0粘土1.67-6－－1.06－63185.0砂礫1.52-4～-9－－0.95－62.5鮑店北風(fēng)井6.8164.0粉砂0.86-3～-40.20.390.440.4751195.0粘土1.71-3～-4－0.931.101.1564海孜礦主井8.8160.0鈣質(zhì)粘土2.48-70.240.631.361.7954.8潘三東風(fēng)井10.6250.0中砂1.32-5.50.140.340.610.7256.0328.5鈣質(zhì)粘土3.92-5.5－0.491.312.16347款中規(guī)定在深厚粘土層里，為了防止外壁遭受凍土壓力的破壞，外壁與井幫間鋪設(shè)1～3層聚苯乙稀泡沫塑料板（厚25～75mm），塑料板的抗壓強(qiáng)度為0.15MPa，它可以減緩初期凍土壓力1/4～1/3，取得了很好的效果，不致因初期壓力而使混凝土外壁遭受破壞。8款中輸送混凝土方式，本規(guī)范考慮到上世紀(jì)80年代后期隨著大流態(tài)混凝土的發(fā)展，其坍落度在200mm左右，流動(dòng)性好，不易離析，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)能達(dá)到C30～C50。有的井筒凍結(jié)深度在400m內(nèi)，外壁混凝土用管路輸送亦未發(fā)生問題。故本規(guī)程規(guī)定，在保證質(zhì)量和安全的條件下，外壁混凝土輸送可采用管路輸送。9.1款中夾層應(yīng)采用隨內(nèi)層井壁施工，自下而上鋪設(shè)的施工工序，這是因?yàn)閷A層一次鋪設(shè)全深，套壁時(shí)夾層發(fā)生冷縮卷曲，質(zhì)量差，易掉落，不安全。因此夾層鋪設(shè)應(yīng)隨套壁由下而上平行施工，因吊盤附近氣溫較高，使夾層柔軟，改善鋪設(shè)條件，緊貼外壁，提高質(zhì)量。3款中規(guī)定相鄰固定點(diǎn)間距不宜大于600mm，是為了能使夾層緊貼外層井壁，保證內(nèi)層井壁澆筑厚度。9.鑄鐵丘賓塊混凝土復(fù)合井壁，國(guó)外廣泛使用，我國(guó)至今尚未使用，本規(guī)程只適用于鋼筋混凝土（混凝土）內(nèi)層井壁及塑料板夾層雙層混凝土復(fù)合井壁。2款中內(nèi)層井壁混凝土入模溫度，因內(nèi)層井壁較厚，混凝土強(qiáng)度等級(jí)高，水泥水化過程中發(fā)熱量大，實(shí)測(cè)表明澆筑初期，最高可達(dá)50℃左右，井壁內(nèi)外緣混凝土溫度降至0℃的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)20多天，見表12。為避免內(nèi)層井壁產(chǎn)生溫度裂縫，本規(guī)程規(guī)定入模溫度應(yīng)控制在10～表12鋼筋混凝土內(nèi)層井壁澆筑后溫度變化井筒名稱井筒深度（m)井壁厚度（mm）混凝土強(qiáng)度等級(jí)水泥標(biāo)號(hào)每m3混凝土水泥用量（kg）外加劑夾層入模溫度（℃)井壁內(nèi)外緣降至0℃時(shí)間（d潘三東風(fēng)井110500C35525硅酸鹽428減水劑三乙醇氨氯化鈉塑料板單層1245525硅酸鹽50012～1450（內(nèi)外緣）鮑店北風(fēng)井74.5400C35500氯化鈣、減水劑無2038塑料板夾層，不僅使內(nèi)壁減少約束溫度應(yīng)力，防止井壁產(chǎn)生裂縫，而且塑料板還有保溫作用，減緩了內(nèi)壁混凝土降溫速度，使內(nèi)壁在正溫條件下養(yǎng)護(hù)時(shí)間更長(zhǎng)。鮑店北風(fēng)井井深195m處，內(nèi)壁厚450mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，無夾層塑料板，28d內(nèi)的降溫速度為：外緣1.15℃/d，內(nèi)緣1.26℃/d。潘三東風(fēng)井鋪設(shè)厚9.3內(nèi)外層井壁夾層間注漿充填9.3.為提高注漿效果，本規(guī)程對(duì)此作了較明確的規(guī)定，注漿時(shí)間應(yīng)保證夾層處于正溫（4℃9.3.3注漿充填材料及參數(shù)：3款中規(guī)定注漿壓力宜控制在1.4～2.0MPa，這是根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)確定的，最大注漿壓力不得大于該處靜水壓力的1.4倍。9.4施工過程中的檢測(cè)本節(jié)對(duì)掘砌過程中的檢測(cè)、混凝土強(qiáng)度檢測(cè)、凍結(jié)壁凍融地表升降的觀測(cè)內(nèi)容、部位、方式、時(shí)間均作了較明確的規(guī)定。這樣有利于及時(shí)客觀分析施工中出現(xiàn)的問題，對(duì)指導(dǎo)施工及總結(jié)經(jīng)驗(yàn)將起到很重要的作用。但本規(guī)程對(duì)在掘砌過程中井壁外荷載量測(cè)，包括凍土壓力、永久地壓、水壓及井壁混凝土應(yīng)變，縱向、環(huán)向鋼筋應(yīng)力量測(cè)未作規(guī)定。而我國(guó)對(duì)沖積層厚度大于330m的深井凍結(jié)進(jìn)行實(shí)測(cè)的很少，為此本規(guī)程在條文中未作規(guī)定。在新區(qū)首個(gè)凍結(jié)井筒施工時(shí)沖積層厚度大于330m應(yīng)積極創(chuàng)造條件進(jìn)行上述內(nèi)容的量測(cè)工作。9.4款2)項(xiàng)中規(guī)定中影響掘砌安全是指以下情況：①發(fā)現(xiàn)井幫溫度明顯偏高，工作面底臌現(xiàn)象明顯、外壁壓壞。②當(dāng)掘進(jìn)段高在2m左右，暴露時(shí)間在24h以內(nèi)，井壁徑向位移速度大于2mm/h時(shí)。此數(shù)據(jù)主要是根據(jù)潘三東風(fēng)井，謝橋主井、副井、矸石井，陳四樓主井、副井實(shí)測(cè)位移量與斷管情況。凍結(jié)壁徑向位移量與斷管情況見表13。③工作面底臌在40h以內(nèi)，底臌速度超過5mm/h時(shí)。此數(shù)據(jù)的規(guī)定主要是根據(jù)謝橋主井、副井、矸石井實(shí)測(cè)底臌量與斷管情況。工作面底臌量與斷管情況見表14。表13凍結(jié)壁徑向位移量與斷管情況井筒名稱測(cè)量深度（m）巖性名稱段高（m）量測(cè)時(shí)間（h）位移量累計(jì)（mm）位移平均速度（mm/h）斷管情況潘三東風(fēng)井257.1～262.2粘土層5.172第一天40第二天75第三天90第一天1.67第二天1.56第三天1.25在該段高范圍斷管2根,全井?dāng)喙?2根謝橋主井258.5～262.8粘土層4.336300.83未斷凍結(jié)管謝橋副井231～237粘土層3.33.36621223.333.66斷凍結(jié)管32根謝橋矸石井218～228粘土層5.95.94.31824245046.2582.502.771.933.44斷凍結(jié)管34根斷管率94％陳四樓主井271～304鋁質(zhì)粘土鋁質(zhì)粘土2.226.5032.6733.1942.481.251.30未斷凍結(jié)管陳四樓副井273.6～308鋁質(zhì)粘土鋁質(zhì)粘土2.235.7529.0049.1030.301.371.02未斷凍結(jié)管表14工作面底臌量與斷管情況井筒名稱測(cè)量深度（m）段高（m）停掘時(shí)間（h）底臌量（mm）底臌速度（mm/h）斷管情況潘三東風(fēng)井218～2285.4掘進(jìn)時(shí)：1000砌壁時(shí)：1000掘進(jìn)到248m，快揭露厚粘土層時(shí)掘進(jìn)工作面發(fā)現(xiàn)底臌，底臌量為1000mm，砌壁時(shí)又發(fā)現(xiàn)第一節(jié)高1000mm的模板埋在土里。共計(jì)斷管22根（270m處2根、293m處2根、297m處2根、326m處16根）謝橋主井221.5～225.84.3421503.6未斷管225.8～230.1254.2～258.54.34.336362001504.16～5.554.16～5.55258.5～262.84.3361002.8謝橋副井221.3～225.6225.6～229.9229.9～233.2233.2～236.54.34.33.33.34248302458062075085013.813.025.035.4從230～239m粘土層中，斷管32根。謝橋矸石井217.3～224.6224.6～228.9228.9～233.27.34.34.336301850065045013.8821.6625.00從224.9～237.8m附錄E混凝土井壁內(nèi)力及承載力計(jì)算E．1井壁圓環(huán)截面內(nèi)力及承載力計(jì)算E.1.1第1款按材料力學(xué)規(guī)定，厚壁圓筒與薄壁圓筒的分界為t/2ro=1/10，而以往煤礦和冶金系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算均以t/ro=1/10為界。按此控制內(nèi)力計(jì)算誤差很小，滿足工程計(jì)算要求，本規(guī)定仍依此作為厚壁圓筒與薄壁圓筒的分界。第1款中1）根據(jù)外力和軸向力平衡原理，由積分即可得出公式（E.1.1-1）。第1款中2）和第2款中2）《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2002附錄A規(guī)定，素混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值由混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值值乘以系數(shù)0.85取用，故公式（E.1.1-2）、（E.1.1-6）中右邊增加了一個(gè)0.85系數(shù)。公式（E.1.1-2）、（E.1.1-4）中、分別為無約束狀態(tài)下的素混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)和鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，而與井壁的實(shí)際情況有出入，本規(guī)定沿用該值偏于安全。第2款3）公式（E.1.1-12）由下列計(jì)算求得：設(shè)井壁圓環(huán)軸向合力作用點(diǎn)半徑為,則==（+n）（15）因N=，所以=（+n）（16）又因，故整理后得公式（E.1.1-12）。E.1.2第2款《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2002附錄