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冻结法施工在非煤矿井中的应用

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冻结法施工在非煤矿井中的应用
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【摘 要】本文通过冻结法施工在黄屯硫铁矿措施井的应用,从水文地质特点、施工难点、特别对马头门的冻结施工到冻结方案的选定等方面介绍和分析,为今后类似地质条件的非煤矿井施工提供了可以借鉴的经验和方法。

【关键词】冻结法 马头门 方案设计 冻结壁

一、引言

冻结法是利用人工制冷技术,在地下开挖体周围需加固的含水软弱地层中钻孔铺管,安装冻结器,通过制冷作用将天然岩土变成冻土,形成完整性好、强度高、不透水的临时加固体,从而达到加固地层、隔绝地下水与工程联系的目的。我国采用冻结法技术施工矿井筒自1955年开始,至今有50多年的历史。从初期单一的煤矿井筒冻结,发展到今日城市建设基坑开挖、路桥施工和地铁工程等各种工程施工领域,特别是在非煤矿山特殊凿井中应用广泛。下面以黄屯硫铁矿措施井为例,浅析冻结法施工在非煤矿井中的应用。

二、矿井概况及水文地质条件

措施井第四系松散层厚度为15.40m,岩性主要上部由灰黑、灰褐色砂质粘土,粘土夹砂砾。下部基岩段主要有粗安岩组成,岩芯破碎、裂隙发育。

根据矿区地质特征黄屯硫铁矿措施井井筒设计采用单排孔全深冻结法的施工方式。井筒主要技术特征见表1。

表1 井筒技术特征表

序号 项 目 名 称 单位 特征参数

1 井筒净直径 m 5.0

2 表土层厚度 m 15.4

3 井壁厚度 mm 900

4 井筒深度 m 394

5 冻结深度 m 404

三、施工重点及难点分析

1、由于本矿区表土层较浅、岩石裂隙大、含水层位多等地质条件复杂,对冻结造孔施工带来很大难度。可能出现泥浆漏失,要采取防范措施。

2、根据地质资料分析该区共有七个含水层位,最大层厚62.6米,各层位间没有隔水层,在施工设计和井筒掘砌施工中应防范各层位水系相互串通透水。

四、冻结技术方案设计

1、冻结壁设计

冻结壁厚度及强度的大小,直接影响井筒掘砌的安全,同时也是其他冻结参数设计的基础。针对黄屯硫铁矿措施井工程特点,冻结壁的设计采用国内成熟的冻结设计经验,并采用解析计算办法确定。

2、冻结壁设计基本参数

井筒净直径Φ5.0m,井壁最大厚度0.9m,最大掘进荒直径6.8m。其它基本参数如下:

(2)冻结井帮温度:掘进到200m时温度不高于-3℃。

3、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,设计采用单排孔全深冻结的施工方式,冻结深度确定为404m。

4、冻结孔布置

根据冻结壁设计以满足温度场要求和力学模型要求为原则,结合冻结壁厚度、掘进荒径的大小、掘进速度及基岩段炮掘安全等要求,综合确定冻结孔布置圈径、孔间距。

5、冻结管及供液管设计

(1)冻结管选型

图1、冻结孔、水文孔布置图

(2)供液管选型

供液管:选用 φ75×6mm聚乙烯塑料管。

6、水文观测孔、测温孔布置设计

(1)水文观测孔

措施井设计1个水文孔,H=98m,以报导基岩段裂隙发育的第一含水层。水文孔选用φ140×5mm。

(2)测温孔布置设计

7、冻结孔施工要求

(1)冻结孔偏斜控制

0~200m≤2.5‰;200m~404m≤2.2‰。

(2)径向内偏值控制

冻结孔径向内偏值≤400mm。

(3)冻结孔深度控制

所有冻结孔不得小于设计深度,但不得大于设计深度1.0m。

(4)观测孔控制

测温孔及水文孔按冻结孔要求进行控制。

8、冻结需冷量计算

井筒最大需冷量:

式中d―冻结管外径,0.140m;

H―冻结深度,404m;

n―冻结孔数,28个;

q―冻结管吸热效率,取330Kcal/m2・h。

9、冻结站装机容量及设备选择

根据计算的制冷量,措施井选取2组LG25L20SY双机双级撬块螺杆制冷压缩机组和2组BES2035螺杆压缩机进行双级压缩制冷,冷冻机实际工况制冷量为220×104 Kcal/h,可满足施工的需要。

(1)盐水流量

W =336m3/h;

(2)盐水配比及CaCl2用量

(3)盐水干管与集、配液圈选型

盐水干管与集、配液圈选用Φ273×8mm螺旋焊接管,现场加工制作。

(4)盐水泵选型

五、几点体会

1、由于本矿井的特殊地质情况,为防止冻结法施工结束后上部地层中的水窜入下部地层,在成孔后下放冻结管前进行缓凝水泥浆钻孔浆液置换,以保证井筒在冻结施工结束后的施工安全, 并取得了良好的效果。

2、在以往的冻结法凿井施工中,马头门施工一般在井筒掘砌施工完毕后在开掘,但该矿井业主要求把六个码头门一并开掘,给施工带来了很大难度,在冻结方案设计中应从分考虑到冻结壁强度、再炮掘过程中防止冻结管断裂,要制定相应措施。

3、冻结造孔期间防止泥浆漏失,合理调配浆液。保证冻结孔质量是加快冻结壁形成和防止冻结管断裂的关键,为冻结施工和井筒掘砌打好稳固的基础。

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水闸施工方法在水利施工中的应用
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摘要:本文以在水利施工中应用水闸施工管理办法的价值,重点探讨水闸施工管理办法在水利施工中的应用,以期为相关研究人员提供一定的借鉴,从而保证水利工程中水闸施工项目的有序进行,为水利工程整体质量的有效提升奠定良好基础。关键词:水闸施工管理办法;水利工程;施工;应用正文:水闸作为水利工程建设中的重要组成部分,是提高水利工程整体运行效率和应用质量的关键所在。通常来说,在水利工程运行过程中,如果将水闸关闭可.........
复杂成分矿井水处理工艺的研究与应用
发布时间:2023-01-23
目前我国很多煤矿一方面严重缺乏生产、生活用水,另一方面却又将矿井水简单处理直接外排,对周边水环境造成污染,也造成大量水资源的浪费。因此,将煤矿矿井水处理后作为煤矿工业用水不仅解决了矿区缺水问题,同时又有效利用了矿井水,......
煤矿安全管理存在问题与应对措施
发布时间:2023-03-05
摘要:煤矿安全管理是一项长期、持久性的工作,加强煤矿安全管理是煤矿企业适应新经济环境的重要举措。不少煤矿企业根据历年煤矿安全生产事故中得到的教训,对于煤矿安全管理工作越来越重视,也取得了一系列成就,但是煤矿安全管理工作仍然存在不少问题,煤矿工人施工作业面临着不小的风险。文章首先对现阶段煤矿安全管理中存在的问题进行分析,并针对性地提出了应对措施,以期能够提高煤矿安全管理质量与效率。关键词:安全管理;.........
预制小沉井在堤防工程中的应用
发布时间:2022-08-23
摘要:钢筋混凝土沉井作为软土地基中的主要基础类型之一,沉井在水利程中的应用起步较晚,常见于内河堤防或驳岸的新建或修复工程,根据外形不同,钢筋混凝土沉井分为方沉井或圆沉井。方沉井具有预制简单,施工工艺简单等特点,广泛应......
煤矿安全生产对煤矿机电技术管理的应用
发布时间:2023-01-27
摘要:随着社会和科技的发展,我国煤炭企业生产过程中使用到的机电设备也在不断增加,这便要求必须做好煤矿机电设备的管理工作,确保其使用安全。但是现在我国煤矿企业在机电技术管理方面存的问题还比较多。笔者主要分析了其中存在的问题......
双巷掘进技术在高瓦斯矿井掘进中的应用探讨
发布时间:2023-02-05
摘要:近年来,我国的矿井建设事业得到了较大程度的发展,但是在这个过程中,矿井工作面也逐渐向着更大、更长的趋势发展,使巷道的掘进工作面临着较大的困难。对此,就需要在原有掘进模式的基础上不断地研究开发,以更新、更有效的技......
煤矿井下开采中的采面顶板管理分析
发布时间:2022-12-11
摘 要:煤矿井下开采中的采面顶板管理是煤矿安全生产管理的重要组成部分,它不仅关系到矿井工作人员的生命安全,也影响着煤矿企业的经济效益。据相关数据显示,每年采面顶板安全事故造成的人员上亡占煤矿各种灾害引起人员伤亡总数的2......
浅谈调度工作在煤矿安全生产中的作用
发布时间:2022-07-24
摘要:在煤矿安全生产管理中,调度工作的作用十分重要。文章对我国当前煤矿调度工作的基本原则、特点、组织原则及形式进行了阐述,并对如何做好煤矿的调度工作提出了几点建议。 关键词:调度工作;煤矿企业;安全生产管理;煤炭开采......
论钢结构施工技术在高层建筑施工中的应用
发布时间:2015-07-30
【摘要】随着我国城市现代化建设的快速发展,我国的城市人口得到了不断地增加,城市用地面积越来越紧张,以此促进了高层建筑的发展。由于钢结构具有强度强、施工速度快、整体性强、施工成本低等优点,在我国建筑工程施工中得到了广泛......
论煤矿机电技术管理在安全生产中的应用
发布时间:2023-05-26
摘要:随着现代化水平的不断提高,我国煤矿机电设备的数量和规模也在不断扩大,这样在使用的过程中对机电设备的质量就有了更高的要求。但是在最近几年的发展历程中,我国在机电技术管理的过程中还存在很多的不足,该文在进行研究的过程中首先分析了机电技术管理的意义,然后分析在我国煤矿机电技术管理中存在的问题,最后针对这些问题提出几点技术管理在煤矿安全生产中的应用。关键词:煤矿;机电技术;安全管理1机电技术管理的意.........
安全系统工程的煤矿安全管理应用
发布时间:2023-02-23
摘要:本文就对煤矿安全管理中安全系统工程的应用加以探讨,为煤矿安全管理工作提供参考。关键词:安全系统工程;煤矿安全管理;应用在我国国民经济快速发展的过程中,煤矿生产是其重要组成部分,煤炭是我国重要的能源结构种类,在消费结构及生产过程中都占据着重要比重,也是社会生产的重要应用能源[1]。在煤矿安全管理中通过安全系统工程对其进行分析与研究,消除煤矿安全灾害问题,控制事故发生,在煤矿安全管理中安全系统工.........
现代煤矿机电工程中变频技术的应用研究
发布时间:2022-10-26
摘 要:变频技术已经在各个行业广泛应用,特别是为煤矿机电工程的发展提供了强有力的技术支撑。通过变频技术实际应用可知,使用变频技术不仅可以提高机电设备的工作效率,还能达到节能环保的目的。文章对变频技术的工作原理进行了简要......
在“互联网+”时代下煤矿大数据应用
发布时间:2022-08-03
为充分发挥互联网+的优势,在2015年的人大会议上,李克强总理在政府的工作报告中首次提出了互联网+的概念。为此,国务院也正式印发了《关于积极推进互联网+的指导意见》。那么随着互联网+的不断提出与深化,越来越多的关于互联网的产品应运而生。这为此给许多传统行业和生产厂商带来了新的机遇与挑战。如果懂得按照国家的发展趋势的大力发展互联网络,那么其市场就会是一片光明。若错过了此时机,那就是与这个互联网+的时.........
钻井施工技术的复杂地层应用
发布时间:2023-01-28
摘要:我国很多石油资源处于比较复杂的地层中,这大大增加了对其开采的难度。通过对钻井技术在复杂地层中的应用进行介绍,希望对企业合理选择技术方案可以起到促进作用。关键词:石油工程技术;采油技术;研究我国是陆地石油资源较为贫乏的国家,随着近些年社会对石油产品需求量的不断增加,对我国的石油生产部门也提出了更高的要求。且随着我国石油资源的长期大规模开采,好开采的石油资源都越来越少,复杂地层中的石油资源开采越.........
湖口大桥东塔桩基冻结法施工技术介绍
发布时间:2023-03-28
【摘要】 本文通过冻结法施工技术在湖口大桥东塔桩基施工中的 应用 ,结合东塔桩基的具体特点,从冻结发施工方案选择,技术工艺设计,低温混凝土施工等几个方面对冻结法施工技术在桥梁深水基础施工中首次应用作了介绍,通过施工实践......
浅析矿山机电在现代煤矿企业中的运用
发布时间:2022-12-05
摘 要:随着社会经济的快速发展,市场竞争在各行各业都显得越发激烈,在煤矿行业也不例外,尤其是现代煤矿企业,要想在激烈的市场竞争中立于不败之地,只有提高生产效率才是唯一途径,而矿山机电应用体系为煤矿企业的发展提供了有效的......
液压自动罐帘门系统在煤矿的应用
发布时间:2023-04-10
【摘 要】传统罐帘门的设计方案大大占用了岗位工的劳动力,严重影响了提升效率,同时还降低了系统的安全系数,已经完全不能满足特大型煤矿的安全与生产要求。液压自动罐帘门采用液压驱动,只需要操作人员按动相应按钮即可实现罐帘门打......
浅析机电一体化技术在煤矿的应用
发布时间:2023-02-05
机电一体化(Mechatronics)这个名词起源于日本。日本《机械设计》杂志1984年增刊文章中指出:机电一体化就是利用微电子技术,最大限度地发挥机械能力的一种技术。日本机械振兴协会经济研究所1981年3月的解释是:机电一体化乃是机械的主......
我国小型非煤矿山安全标准化中存在的问题
发布时间:2023-06-08
摘要: 2013底已经基本完成对全国所有非煤矿山的安全生产标准化工作,在安全生产标准化的推进过程中出现了许多问题,尤其是在一些小型非煤矿山中尤为突出,本文主要以安全生产标准化创建过程中的三个体为基础,提出非煤矿山安全生产标......
项目教学法在《矿山电工学》教学中的应用
发布时间:2015-08-04
【摘要】矿山电工学是一门实践性较强的高等院校采矿工程、安全工程等本科专业的专业必修基础课程,针对目前我国开设矿山电工学课程高等院校教学方法单一,针对性较差,实践能力尚未得到实质性的锻炼与提升的实际情况,本文提出引入项......
管井井点降水在密集建筑区深基坑施工中的运用
发布时间:2023-04-07
在密集建筑区建造高层建筑的时候,经常会有基坑的面积多大、挖掘的深度太高、地下水的水位高等一系列问题,为了保证施工的安全,在这种情况下,就必须要考虑采取相应的技术措施来降低地下水,管井井点降水是其中的一种方法,它是在基坑......
声波变密度测井技术在煤层气资源普查中的应用
发布时间:2023-02-12
声波变密度测井技术在煤层气资源普查中的应用 1 引言 煤层气资源作为我国现阶段极具潜力的新型可采资源,对未来国民经济的发展有着非常重大的意义。因此,对区域煤层气资源进行普查是现阶段十分必要的手段。在煤层气资源普查项目中,......
施工组织设计在矿建工程中的作用
发布时间:2015-09-09
【摘 要】施工组织设计是矿建工程项目实施科学管理的重要依据,必须引起项目管理者的高度重视,从而保障矿建工程进度、质量、安全管理目标的实现。本文对施工组织设计在矿建工程中的作用进行分析,并就如何充分发挥施工组织设计的作用......
煤矿井下排水系统自动化分析
发布时间:2015-09-09
【摘 要】煤矿井下排水是一项比较复杂的工作,为满足煤矿井下排水的需求,煤矿企业通过引进自动化技术来不断优化井下排水系统的运行。煤矿井下排水系统自动化的核心是PLC,采用自动控制的方式提高井下排水系统的可靠性,体现井下排水......
地理信息系统在煤矿灾害应急救援中的应用浅析
发布时间:2022-12-21
摘要:在煤矿灾害发生过程中,根据地理信息系统的特点及优势,将其应用于应急救援中,可以极大地提高救援效率,最大限度的降低人员、财产的损失。 关键词:煤矿灾害 应急救援系统 地理信息系统 一、引言 随着煤矿开采深度的加深......
煤矿井筒装备机电安装工程质量管理研究
发布时间:2015-08-07
摘 要:煤矿井筒装备安装工程管理难度较大,为此,重点阐述了复杂施工环境下,煤矿井筒装备安装的施工方法、技术措施和质量控制方法。通过对施工工艺的优化设计,合理配置施工设备,制定完善的质量控制措施,达到了快速、安全的施工要......
煤炭销售企业和煤矿信息之应用
发布时间:2013-12-18
煤炭销售企业和煤矿信息之应用 煤炭销售企业和煤矿信息之应用 煤炭销售企业和煤矿信息之应用 数据库服务器为SQLServer2000,用联机分析处理技术OLAP,可分为:数据源、数据仓库,前端工具应用。服务器端CPU要求为奔腾420G或以......
浅析地测地理信息系统在煤矿绘图中的应用
发布时间:2015-08-03
摘要:近几年,随着信息化建设步伐的日趋加快,大部分行业在这方面已经 取得了阶段性的成果,但矿山这一传统产业信息化建设还比较落后,大多借助于CAD 软件的开发和编辑环境绘制各类图件。CAD 软件不能很好地处理属性信息和图形间的拓......
浅析煤矿信息化在煤矿安全生产中的实践
发布时间:2023-06-21
伴随着计算机技术与信息化技术的进步,其已经不断的被普及应用到各个领域当中。各个行业与信息化技术的关系越来越紧密。对于煤矿企业来说信息化技术是能够提高生产效率,保障煤矿生产安全的重要工具。文章主要就煤矿信息化在煤矿安全......
机电技术管理在煤矿安全生产的应用
发布时间:2023-01-16
随着我国社会经济不断发展,煤矿开采行业对推动我国国民经济发展、社会经济发展有着极其重要的影响。当即我国对煤矿开采的重视程度非常高,为了可以减少矿产资源开发成本、提高开采质量,融入机电设备具有重要的意义。但是在实际生产过程中,由于煤矿开采环境非常恶劣,对机电设备的损耗非常大,所以只有先进技术是不够的,更为重要的是的加强机电设备技术管理工作,保证机电设备在实际运行过程中可以发挥积极作用、延长使用寿命,.........
饱和粉砂地层中地铁车站交叉穿越冻结法施工技术
发布时间:2023-06-09
摘 要:简要介绍了上海地铁明珠线上体场车站穿越原地铁一号线上体馆站段(简称穿越段)冻结施工情况。在穿越段施工中,根据工程特点,采用了水平冻结孔施工技术和地层冻胀融沉控制技术,并采取了在冻结壁易散热界面上现场喷涂聚胺脂泡沫层和......
完善非煤矿山安全生产许可证工作
发布时间:2023-06-28
非煤矿山安全生产许可证制度,对严格规范非煤矿山企业安全生产条件,发挥了极其重要的作用。但在实施过程中,也出现了一些不够明确细化、不够清楚及时的问题,影响了许可证工作的成效。 当前,结合安全生产领域放管结合、加强服务的......
阳煤集团一矿选煤厂煤泥干燥系统的应用
发布时间:2015-09-09
【摘 要】由于煤泥粒度细、灰份高、粘度大、发热量低、持水性强等特点,用机械的方式很难将煤泥水份脱除到目标水平,如将煤泥干燥处理后,可以使煤泥水份从现在的24~30%降低到13~15%。干燥后的煤泥即可以单独销售,又可以掺配到末煤......
煤矿工程采矿技术与施工安全管理研究
发布时间:2023-03-20
摘 要:在当前现代化的工程采矿技术的迅猛发展和进步的过程中,采矿技术的全面改进起着越来越重要的作用,应当给与重视并进行深层次的研究分析,同时应该完善现场施工的安全管理政策,加强对开展工作方案的分析,才能从本质上提升煤矿......
煤矿井下供电网络监测控制系统
发布时间:2022-11-13
摘要:煤矿井下供电系统作为井下各类用电设备工作的动力源,其工作时的稳定性和可靠性直接决定了井下综采作业的安全。随着各类自动化设备、监控设备的大量投入使用,井下机械设备在运行过程中对电网的冲击效应也越加明显,给供电网络的安全运行造成了较大的隐患。为了有效提升矿井供电系统的供电稳定性,提出了一种新的煤矿井下供电网络自动监测控制系统,该监控系统以工业以太网为基本架构,将监控、调节、通信等进行统一控制,实.........
ZBZ―4.0Z系列煤电钻综合保护器在天湖岩煤矿的应用
发布时间:2023-01-12
摘 要:ZBZ-4.0Z系列煤电钻综合保护器是针对目前国内煤矿井下使用的煤电钻综保在实际运行中所存在的问题,首创开发研制的一种新型无触点煤电钻综合保护器。文章主要对其工作原理以及在矿井现场使用中与BBZ-2.5型煤电钻综保性能特点优......