朱集煤矿主、副井冻结施工组织设计-文库吧

【正文】 CLHCO3Na水471中~CLNa水 47下~22CLNa三含属冲积层平原型孔隙承压水，上部二隔土层厚度小，在区域范围内三含与二含存在水力联系，三含补给来源以二含的越流补给为主，次为水平迳流补给。排泄方式主要是水平迳流和人工开采，储存量受区域调节。根据板集水源勘探三含上段水位图，~。三隔主、 m、280m，、基本上属于厚层单一结构的粘土层。 三隔地层结构表检查孔名 称埋 深（m）厚 度(m)砂 层土 层砂层占百分数（%）顶 界底 界层 数累 厚(m)层 数累 厚(m)主 井1289副 井／／1100三隔岩性为厚层粘土，浅灰绿色杂锈红色，含钙，呈团块状分布，底部钙质富集，呈半岩化，锰质浸染，固结良好。粘土层厚度大，结构单一，分布稳定，具有良好的隔水性能。四 含主、 m、280m， m 、。 四含地层结构表检查孔名 称埋 深（m）厚 度(m)砂 层土 层砂层占百分数（%）顶 界底 界层 数累 厚(m)层 数累 厚(m)主 井6523副 井8645根据岩性，四含可按四段划分：即上段砂层；中段厚粘土、砂质粘土、钙质粘土；下段厚层含砾砂质粘土、钙质粘土；底部砾石层。潘集矿区下部砂砾含水层呈南东~北西向条带分布，以潘集背斜南翼最厚，呈凹槽状向两侧及古地形凸起处变薄或尖灭，在凹槽处砂砾层厚达50~70m，砾径10~15mm，最大250mm，结构疏松至半固结状。富水性随砂砾层厚度与含泥量的多少而变化，凹槽内q=2L/sm左右，两侧一般小于1L/sm。潘北矿和朱集矿四含均位于该砂砾层条带的北缘，砂砾层占组厚的50%，~，砂砾层占组厚的23%~45%，以含砾或不含砾的粘土、砂质粘土、钙质粘土为主，其富水性小于潘北。根据潘北水四水四3水3水5补水40等五孔抽水试验，H=~，q=~,T=24~℃，M=~，水质CLK+Na型。根据潘一矿下部砂砾层等水位线图得知，四含水流向自西北向东南，水力坡度为1/10000，在自然条件未破坏的状态下，地下水流速不大于1mm/d。 潘集矿区底部砂砾层结构复杂，地处其北的朱集矿四含以土层为主，砂砾层比例大幅下降，上有三隔压盖，与三含无水力联系，下部基岩风化带渗透性差。2．井筒冻结施工方案根据《矿山井巷工程施工及验收规范》：立井井筒的冻结深度必须穿过基岩风化带，伸入不透水的稳定岩层10m以上。考虑到深井冻结井筒壁座的位置、风化带位置及冻结孔底无效冻结段等因素，参照招标文件和答疑资料，确定主井冻结深度为387m、副井冻结深度为375 m。主、特别是新生界深部厚粘土层单层厚度较大、埋藏深、单轴抗压强度低、蠕变特性显著，为了确保井筒安全连续施工和上部快速施工的要求，确定主、副井井筒采用一次冻全深，主冻结孔、加强冻结孔和辅助防片帮孔共同运转的综合冻结施工方案。主、副井主冻结孔均采用差异冻结，主井深孔深度为387m，浅孔深度为337m；副井深孔深度为375m，浅孔深度为344m。内圈为辅助（加强）冻结孔，根据井壁结构特点，分为两圈冻结孔“梅花”状布置，主井加强冻结孔孔深337m，防片帮冻结孔深度为180m；副井加强冻结孔孔深344m，防片帮冻结孔深度为180m。3．冻结制冷参数设计 冻结壁厚度设计主井以冲积层底部砂砾层（）作为控制层位，副井以冲积层底部中砂（）作为控制层位，采用无限长厚壁筒弹塑性理论多姆克公式计算冻结壁厚度。E=R｛P247。〔σ〕+（P247。σ）｝2｝ R ——掘进荒径R主=，R副=；P ——控制地层的地压，P主==、 P副==；〔σ〕——控制地层的冻土计算强度，冻结壁平均温度取15℃，冻土单轴抗压强度根据《建井手册》，取〔σ〕=。经计算E主 =， E副 =。 冻结孔布置 冻结孔布置圈径φ=Da+2(ΕEy+a) 式中: φ主冻结孔布置圈直径，m；Da井筒掘进最大直径，m；E冻结壁计算厚度，m；Ey冻结壁外侧厚度，经计算Ey=；a冻结孔内侧径向偏斜值。经计算φ主= ，φ副= 。主副井内圈孔均分为两圈冻结孔，采用“梅花”状布置，；、。 冻结孔布置数量及开孔间距主井主冻结孔数量N =48个，采用差异冻结的方式，浅孔过强风化带；加强冻结孔18个，；防片帮冻结孔18个。副井主冻结孔数量N =52个，采用差异冻结的方式，浅孔过强风化带；加强冻结孔19个，；防片帮冻结孔19个。 冻结孔施工质量要求及控制 （1）孔位标定孔间距允许误差177。2mm；开孔孔位允许偏差：径向向外0~20mm，切向177。20mm。（2）钻孔偏斜：所有钻孔必须同时满足以下条件：① 冻结钻孔偏斜率表土段≤‰，基岩段≤3‰。② 表土段主冻结孔、加强冻结孔向井中径向偏值≤500mm。③ 主冻结孔表土段最大孔间距≤。（3）钻孔测斜：冻结孔、水文孔、测温孔钻进时每隔20m测斜一次，如超过规定，及时纠偏。（4）不允许打穿相邻孔。（5）钻孔下管深度误差不超过设计深度+，不小于设计深度。（6）每个钻孔下管前钻孔施工单位提供下管通知单，内容包括孔号、孔深、测斜取点（每20m一个测点）位置、偏率、偏值、偏向等。当符合上述设计要求，并经相关单位验收人员验收认可后方可下管。、钻孔施工要求(1) 冻结管下入钻孔后，及时进行动压试漏。试压30min，再延续15min压力不变为合格。(2) 水文孔按照设计要求下好水文管后，及时用钻杆压入清水冲洗水文管，直至管外返清水，以保证水文观测孔的质量和观测效果。(3) 测温孔下管时不得灌水，保证不漏水。（4）测温管、水文管采用外接箍焊接，冻结管采用内接箍对焊。 (5) 钻进过程中每个孔均要进行监测，下好冻结管后要进行成孔量测。冻结管深度用经过比长的测绳直接在冻结管中量测。测斜以JDTⅢ型及其以上的陀螺测斜仪资料为准。最终移交的钻孔偏斜成果资料要求终孔时以陀螺仪在冻结管内实测为准，取点间距为20m。钻孔竣工质量验收（终检）测斜在冻结管内逐孔进行。(6) 全部钻孔施工完毕后，钻孔施工单位必须提供钻孔实测孔位、钻孔测斜成果图、钻孔质量自检验收表、申请验收报告等有关资料，有关单位组成验收小组共同验收，验收时，冻结管的深度、试压情况逐孔进行，偏斜情况由验收小组逐孔检测。经验收小组验收全部合格后才算工程竣工。（7）钻孔所有资料应及时报处工程科、质保分中心备案。 测温孔、水文孔设计及冻结管材主井测温孔布置4个,主冻结孔外侧2个（测测2），孔深均为365m；加强冻结孔与主冻结孔之间布置1个测温孔（测3），孔深330 m；防片帮冻结孔内侧1个（测4），孔深180m。 副井测温孔布置4个,主冻结孔外侧2个（测测2），孔深均为370m；加强冻结孔与主冻结孔之间布置1个测温孔（测3），孔深336 m；防片帮冻结孔内侧1个（测4），孔深180m。 要求布置在终孔间距较大的位置，且外侧孔至少有一孔在地下水流方向的上游位置。主井热电偶测点位置为:21m(细砂)、48m(粘土)、66m(中砂)、117 m(砂质粘土)、130 m(细砂)、175 m(细砂)、181m(粘土)、200m(粉砂)、230m(细砂)、255 m(中砂)、268m(粘土)、312m(含砾砂质粘土)、328m(风化中砂岩) 、343m(风化砂质泥岩)、363m(花斑状砂质泥岩)。测测2均为15个测点，测3为13个测点，测4为6个测点。副井热电偶测点位置为：21m(粉砂)、40m(粘土)、55m(中细砂)、84m(细砂)、129m(含砾中砂)、140m(砂质粘土)、166m(固结粘土)、175m(细砂)、183m(砂质粘土)、202m(粉细砂)、230m(中粗砂)、270m(粘土)、298m(砂质粘土)、325m(砾石岩)、334m(风化泥岩)、358m(风化细砂岩)、368m(砂质泥岩)。测测2均为17个测点，测3为15个测点，测4为8个测点。 水文孔布置主、副井各设置3个水文孔。深度分别为主井：47m、262m、322m；副井：28m、262m、328m。主井相应花管位置：1孔在12～25m、33～36m、41～45m三个部位布置；2孔52～57m、64～69m、74～93m、97～115m、118～134m、143～148m、153～179m、185～210m 、214～221m、224～245m、250～260m十一个部位布置；3孔在274～278m、281～288m 、301～305m、318～320m四个部位布置。副井相应花管位置：1孔在6～26m一个部位布置；2孔52～60m、77～93m、98～137m、142～148m、153～165m、168～178m、186～222m、225～239m、242～259m九个部位布置；2孔在283～288m、292～295m、301～305m、322～326m四个部位布置。水文孔结构详见水文孔加工图。 冻结管材选择主、副井主冻结孔：选用Φ1597mm低碳钢无缝钢管；加强冻结孔选用冻结管材为Φ1407mm低碳无缝钢管；防片帮冻结孔均选Φ1406mm低碳无缝钢管；测温孔、水文孔管材均选Φ1085mm低碳钢无缝钢管。Φ1597mm共计36070m，；Φ1407mm共计12602m，；Φ1406mm共计6660m，；Φ1085mm共计3745m。以上钢管用量均为实际净用量，没有考虑损耗用量。冻结管用内管箍焊接，测温管、水文管用外管箍对焊。冻结管材及管箍质量必须符合GB8163—1999的标准要求。 积极冻结期估算冻结孔允许最大偏斜率表土段θ土≤‰，故主、副井冻结壁最大交圈半径R=。 冻土平均扩展速度：砂层取V=，粘土取V=。估计主、副井筒冻结壁交圈时间均为50天，达到试挖条件冻结时间均为60天。冻结壁达到设计厚度积极冻结时间：主、副井分别为142天、150天。冻结工程主要技术参数详见表351。表351 朱集煤矿主、副井井筒冻结主要技术参数表 序号参 数 名 称单 位主井副井备 注1井 筒 净 直 径m2井 壁 厚 度m～～3井 筒 最 大 荒 径m4表 土 层 深 度m5冻结壁平均温度℃15156积极冻结期盐水温度℃32327冻 结 深 度m3873758需要冻结壁厚度m9冻结孔径向偏值m10主冻结孔深 度m387/337375/34411布 置 直 径m12孔 数个24/2426/2613开 孔 间 距m14冻 结 管 规 格mmφ1597φ159715加强冻结孔深 度m33734416布 置 直 径mφ1417孔 数个181918开 孔 间 距m19冻 结 管 规 格mmφ1407φ140720防片帮冻结孔深 度m18018021布 置 直 径m22孔 数个181923开 孔 间 距m24冻 结 管 规 格mmφ1406φ140625测温孔孔 数个1/1/21/1/226深 度m180/330/365180/336/37027规 格mmφ1085φ108528水文孔孔 数个1/1/11/1/129深 度m47/262/32228/262/32830规 格mmφ1085φ108531冻结钻孔工程量m285533052432冻结需冷量万kcal/h33冷冻站需冷量万kcal/h34冷冻站装机标准制冷量万kcal/h266235冻 结 工 期d20319836开机至试挖/试挖至停机d60/14360/138注：冻结深度以井口设计标高+24ｍ为+0计算。 水文孔、测温孔深度，主、副井分别以+、++0计算。 4．氨系统施工设计QT=πdHnKd――冻结管外径；H ――冻结深度；n ――冻结管个数； K――冻结管散热系数，表土段K土=250kcal/hm2，基岩段K岩=350kcal/hm2经计算冻结管散热能力： Q主=，Q副=主、副井共用一个冷冻站。冷冻站需要制冷量Q站=（Q主+Q副）=。 制冷设计参数选用制冷系统采用双级压缩制冷工艺。盐水去路温度32℃，制冷剂蒸发温度37℃，冷却水进水温度+25℃,制冷剂冷凝温度+35℃，经中冷器冷却后高