杨村煤矿主井井筒冻结工程施工组织设计-文库吧资料

　　

【正文】 率 2021m 计，则主井造孔工期为 179 天。 冻结壁发展预测 冻结时间 d 掘砌深度 m 土 性 冻结壁 厚度 m 冻结壁 温度℃ 井帮温度 ℃ 冻土入荒 mm 90 0 100 50 砂粘 0 110 100 粗砂 3 120 150 砂粘 5 135 200 中砂 8 150 250 中砂 165 300 中砂 10 180 350 砂粘 18 9 195 400 细砂 210 450 中砂 12 225 500 中砂 13 240 砾石 14 国投新集杨村矿主井冻结工程施工组织设计 中煤特殊凿井（有限）责任公司（网址： 地址 ：安徽省淮北东山路 131 号） 32 工业及生活大临布置 按招标文件要求，以经济、合理、方便实用为原则在工广内布置工业及生活大临，见工业及生活大临表及图。/电焊机1电焊机2照明电源备用1备用2国投新集杨村矿主井冻结工程施工组织设计 中煤特殊凿井（有限）责任公司（网址： 地址 ：安徽省淮北东山路 131 号） 31 冻结期 盐水温度（℃） 时 间（ d） 盐水降温期 自然温度～ 0 7 盐水降温期 0～ 20 10 盐水降温期 20～ 28~30 10 盐水降温期 28~30～ 32 10 积极冻结期（冒水前） 32 53 积极冻结期 积极期 32～ 34，强化期 34～ 36 249 维护冻结期 26～ 28 85 冻结制冷循环方式及控制 盐水循环采用正循环 。在 变电所停电时，可临时使用备用电源 箱式变电站。 104KW•h。 3． 根据冷冻站装备情况，主井选用变压器 S9－ 1250/10/ 型 12 台。 供配电系统设计 1．根据招标文件，打钻、冻结期间利用工广内 10KV 电源 。 2．清水泵选型 本工程选用高效蒸发式冷凝器，该设备具有冷却效率高、耗水量低、气候温度适应性强等优点，可大大减少新鲜水用水量和水源井施工数量，同时也降低抽水对国投新集杨村矿主井冻结工程施工组织设计 中煤特殊凿井（有限）责任公司（网址： 地址 ：安徽省淮北东山路 131 号） 30 冻结壁交圈的影响。 3．盐水泵选型 主井选择 9 台水泵作为盐水泵，其中： 4 台 350S75A 型水泵， 2 台 350S75B 型水泵， 3 台 250S39 型水泵。 为加强对盐水和冻结器中杂质的过滤效果，在口孜东设计的基础上，改进沉淀器的结构 。对外排及中排孔供回液的干管及集配液圈均选用φ 377mm 钢管，对内排孔及防片孔供回液的干管及集配液圈选用φ 325mm 钢管。 Be。 104kcal/h 主井 23 4002 2．冷冻机及附属设备选型 设备名称 设备型号 数 量（台） 低压冷冻机 JHLG25Ⅲ TA 23 高压冷冻机 LG20Ⅲ DA 23 蒸发器 GZF240 型 46 蒸发式冷凝器 EXVⅡ 340M 23 中间冷却器 型 23 国投新集杨村矿主井冻结工程施工组织设计 中煤特殊凿井（有限）责任公司（网址： 地址 ：安徽省淮北东山路 131 号） 29 冻结盐水系统设计 1．盐水配比及盐水循环量 （ 1） 盐水配比：盐水比重 1270kg/m3，比热 178。 104kcal/h 根据计算结果，依据口孜东冻结施工经验，配备机组情况 如下表所示： 井别 最大装机数量 标准制冷量 179。 104 外排 Q 站 = 179。 104 内排 Q 站 = 231179。 104 4．冻结期间开机配组情况 开机时间（天） 开机配组（组） 0～ 10 9 10～ 20 10 20～ 30 17 30～ 90 17～ 20 90～ 339 6～ 13 339～ 424 3～ 5 冻结站装机容量及设备选型 1．冻结站装机最大制冷量 国投新集杨村矿主井冻结工程施工组织设计 中煤特殊凿井（有限）责任公司（网址： 地址 ：安徽省淮北东山路 131 号） 28 为确保冻结正常运转维护和保证井筒冻结最大需冷量要求，主井冻结站最大制冷量为： 井别 需冷量 主井 内防 Q 站 = 179。 104 中排 Q =π dHNK 179。 104 外防 Q =π dHNK 179。 （ 3）总冻结运转时间： 424 天。 3．冻结时间确定 （ 1）试挖前冻结时间： 90 天。 国投新集杨村矿主井冻结工程施工组织设计 中煤特殊凿井（有限）责任公司（网址： 地址 ：安徽省淮北东山路 131 号） 26 四、冻结施工工艺设计 冻结时间的确定 1．冻结时间确定原则 （ 1）井筒施工时上部不片帮，井帮温度达到设计要求； （ 2）冻结壁平均温度、厚度达到招标文件及设计要求； 2．冻结时间确定所需要的参数 （ 1）根据招标文件 ， 主 井冻结段综合成井进度 65m/月。 5mm 无缝钢管，外管箍焊接，底端封实，管内不需灌水和试压，但不得渗漏水。布置原则：冻结壁内侧界面位置、冻 结壁外侧最大孔间距位置、冻结壁外侧主面、界面位置及冻结壁中间位置。各含水层隔绝要彻底可靠，报道层位多层设置花管，洗孔要满足要求。 11．水文孔、测温孔布置设计 （ 1）水文观测孔 主井设计四个 水文孔 ， 深度 分别为 30m、 85m、 315m、 515m；并做出专项措施报处工程师审批。 6mm 聚乙烯塑料软管。 （ 4）防片孔冻结管 选用φ 159mm 低碳钢无缝钢管，内管箍对焊联接。管内下放φ 75179。 6mm 聚乙烯塑料软管。 （ 2）中排冻结管 国投新集杨村矿主井冻结工程施工组织设计 中煤特殊凿井（有限）责任公司（网址： 地址 ：安徽省淮北东山路 131 号） 25 选用φ 159mm 低碳钢无缝钢管， 内 管箍对焊联接。 10．冻结管及供液管设计 冻结管选用大口径厚壁冻结管，既有利于提 高冻土发展速度，又可增加冻结管的强度和抗变形能力，具体设计如下： （ 1）外排冻结管 选 用φ 140mm 低碳钢无缝钢管， 内 管箍焊接联接， 管 内下 放 φ 75179。 （ 3）防片孔 沿主面向井心 偏值不大于 300mm；内排孔、中排孔、外排孔 沿主面向井心 偏值不大于 500mm。先施工深孔，如果深孔质量达不到设计要求，则与之相邻的浅孔改为深孔，以保证冻 结孔间距符合设计要求，减少补孔。其中防片孔主要起 420m 以上防片帮的作用；内排孔起上部降低冻 结壁平均温度、420m 以下降低井帮温度、防底鼓的作用；外排孔主要起增加冻结壁厚度、降低冻结壁平均温度、增大冻结壁稳定性的作用；中排孔为主冻结孔，主要保证冻结壁厚度和强度，降低冻结壁平均温度的作用。 考虑偏斜及地层起伏， 在原设计深度的基础上中 排孔加深 3~5m，内排孔加深 3m。 内排孔采用全深冻结，冻结深度 619m。 国投新集杨村矿主井冻结工程施工组织设计 中煤特殊凿井（有限）责任公司（网址： 地址 ：安徽省淮北东山路 131 号） 22 冻结壁厚度计算 序号 井别 计算公式 控制层 位 计算深度 （ m） 平均温度 （ ℃ ） 冻土强度 （ Mpa） 安全系 数 冻结壁厚度 （ m） 1 主井 lhKHE  粘土层 18 砂层 18 PhE 3 粘土层 18 砂层 18 1 )1(3 t PhkE   粘土层 18 砂层 18 工程类比 根据以往深井冻结施工经验，在进行冻结壁厚度确定时，成功的深井冻结参数是 该 深井冻结施工的重要参考 依据 ，目前施工成功的深冻结井技术参数见下表： 序号 井筒名称 冲积层 深 (m) 冻结深度 (m) 净直径 (m) 井壁厚 (m) 冻结壁厚(m) 1 口孜东主井 737 2 口孜东副井 617 3 口孜东风井 626 4 潘三东风井 415 5 济西主井 488 6 济西副井 488 7 涡北主井 476 8 涡北副井 470 9 丁集主井 552 10 丁集副井 550 11 丁集风井 552 12 龙固风井 650 13 赵固副井 575 14 顾北主井 464 510 15 顾北副井 510 16 顾北风井 510 17 郭屯主井 702 18 郭屯副井 702 19 郭屯风井 702 国投新集杨村矿主井冻结工程施工组织设计 中煤特殊凿井（有限）责任公司（网址： 地址 ：安徽省淮北东山路 131 号） 23 综合以上各种方法计算的结果，并考虑井筒掘进荒径的大小及冻结段开挖深度，确定主井冻结壁厚度为： E 主 = 8．冻结深度确定及冻结孔布置 （ 1）冻结深度确定 根据招标文件要求，并在认真分析了地质资料及冻土特征、总结国内深井冻结设计经验后，设计 采用外排孔 +中排孔 +内排孔 +防片孔冻结方式，冻结深度及冻结方式如下： ① 主井 外排孔采用 全深 冻结方式，其深度为 619m。 冻结技术方案设计 冻结壁设计基本参数 井 别 主 井 井筒净直径（ m） 最大开挖荒径（ m） 井壁最大厚度（ m） 冻结盐水温度：积极期 ty= 32～ 34℃； 强化期 ty= 34～ 36℃； 控制层 位冻土平均温度： 18℃ 冻土抗压强度：按冻土试验参数选取， t0=18℃ 冻结井帮温度： 400m 以上最低 8℃， 400m 以下 8℃ —12℃。针对杨村矿井工程特点，冻结壁的设计 运用 国内成熟的深井冻结设计经验，采用解析计算并进行工程类比的方法综合确定。 2．技术可靠，经济合理，可操作性强。 ， 且存在不稳定红层地层，岩石的抗压强度较低，工程地质基本和松散层相近，在设计和施工中要注意到该 特征 地层的 特性 ，在设计冻结壁时不仅要考虑封水，还要考虑有一定强度 。井底岩温为 ℃ ()。 7． 主井检查孔的地温中性点为 620m；中性点的温度分别为 ℃。 国投新集杨村矿主井冻结工程施工组织设计 中煤特殊凿井（有限）责任公司（网址： 地址 ：安徽省淮北东山路 131 号） 20 5． 埋深在 ～ 的土层为一特厚粘土层，蠕变量较大，施工时应注意蠕变产生的工程地质问题 ，设计冻结壁时，尽量从单轴蠕变应变与时间的关系曲线中获取冻结蠕变量与时间的关系。 3． 试验土层的冻结温度较低，最低达 ℃。 k） 备 注 2 砂质 粘土 3 砂质 粘土 4 粘土 5 砂质 粘土 7 406420 粘土 8 420430 粘土 9 430448 粘土 10 470489 中砂 6．冻土蠕变试验结果 国投新集杨村矿主井冻结工程施工组织设计 中煤特殊凿井（有限）责任公司（网址： 地址 ：安徽省淮北东山路 131 号） 17 序号 土 性 温度 （℃） 应力 （Ｍ Pa） 时间 （ H） 应变 （ %） 应变与时间、 应力关系式 2 砂质 粘土 5 24 ε =10891σ 24 24 10 24 ε = 24 24 15 24 ε = 24 24 3 砂质 粘土 5 24 ε = 24 24 10 24 ε = 2.. 24 24 15 24 ε = 24 24 4 粘土 5 24 ε = 24 24 10 24 ε = 24 24 15 24 ε = 24 24 国投新集杨村矿主井冻结工程施工组织设计 中煤特殊凿井（有限）责任公司（网址： 地址 ：安徽省淮北东山路 131 号） 18 冻土蠕变试验结果 (续 ) 序号 土 性 温度 （℃） 应力 （Ｍ Pa） 时间 （ H） 应变 （ %） 应变与时间、 应力关系式 5 砂质 粘土 5 24 ε = 24 24 10 24