主立井凍結(jié)施工工藝技術(shù)要點(diǎn)探究

李由良

摘 要：本文主要從巴愣煤礦采用凍結(jié)法施工的角度出發(fā)，闡述了巴愣煤礦主立井凍結(jié)施工工藝，并從不同角度進(jìn)行詳細(xì)分析，最后論述了巴愣煤礦凍結(jié)法施工主要技術(shù)要求，并從兩個(gè)方向進(jìn)行討論，通過對(duì)巴愣煤礦凍結(jié)法施工工藝技術(shù)要點(diǎn)分析研究，給大家在凍結(jié)法鑿井施工提供經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：巴愣煤礦;施工工藝;技術(shù)要點(diǎn)

1 巴愣煤礦概況分析

巴愣煤礦屬于國有大型現(xiàn)代化礦井，位于內(nèi)蒙鄂爾多斯上海廟礦區(qū)，地處內(nèi)蒙古自治區(qū)與寧夏回族自治區(qū)的接壤地帶，礦井設(shè)計(jì)建設(shè)規(guī)模為8.00Mt/a，服務(wù)年限80.8a。巴愣井田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)與寧夏回族自治區(qū)的接壤地帶，井田大致呈北部略寬的梭狀，南北最長約14km，東西寬約1.5m～8km，面積74.9km2。井田位于鄂爾多斯高原西側(cè)，毛烏素沙漠西南邊緣，屬北溫帶干草原與內(nèi)蒙古荒漠草原的過度地帶，是鄂爾多斯寒流、風(fēng)沙南下的必經(jīng)之地，地形呈低緩丘陵地貌，地勢(shì)開闊，起伏不大，總體呈東南高西北低的地形特征。主立井井筒凈徑為8.20m，井筒深度850m，表土厚度205m，凍結(jié)深度860m，凍結(jié)深度起算標(biāo)高+1350m。

2 巴愣煤礦施工工藝探究

2.1 巴愣煤礦施工工藝準(zhǔn)備分析

施工籌備人員進(jìn)駐現(xiàn)場(chǎng)后，在計(jì)劃準(zhǔn)備期內(nèi)完成組織準(zhǔn)備、物資準(zhǔn)備、技術(shù)準(zhǔn)備。按照施工平面布置完成凍結(jié)施工的鉆場(chǎng)基礎(chǔ)、泥漿泵房、測(cè)斜室、供、排漿系統(tǒng)施工、凍結(jié)施工的凍結(jié)站、配電室等生產(chǎn)大臨工程和生活臨建工程，以及供水、供電等，為凍結(jié)工程施工創(chuàng)造條件，滿足施工要求。

2.2 巴愣煤礦鉆孔施工工藝分析

第一，巴愣煤礦鉆孔施工主要采用TSJ-2600/600和TSJ-2000E型鉆機(jī)施工，配備TBW-1200/7B和TBW-850/50

型泥漿泵。鉆孔測(cè)斜采用JDT-5型陀螺儀，實(shí)現(xiàn)不提鉆測(cè)斜。采用JDT-3K型陀螺儀定向，隨鉆可提式導(dǎo)向器和5LZ146-7.0型螺桿鉆糾斜。第二，以井筒中心位置量出場(chǎng)地范圍平整場(chǎng)地，分層鋪設(shè)夯實(shí)三七灰土，三七灰土上部澆注混凝土，并預(yù)留鉆孔位置和砌筑泥漿循環(huán)溝槽。第三，以井筒中心為基準(zhǔn)，測(cè)定孔位。鉆孔孔位采用釘樁法設(shè)立明顯標(biāo)志。第四，按設(shè)備的安裝要求進(jìn)行鉆機(jī)安裝，并配套好泥漿設(shè)施。接通水、電、安裝夜間照明，檢查鉆具，做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。第五，采用Φ89mm鉆桿，Φ159mm加重桿，Φ171.4mm、Φ190.5mm牙輪鉆頭組成的加重鉆具，回轉(zhuǎn)式鉆進(jìn)泥漿護(hù)壁的方法，分班連續(xù)作業(yè)方式。第六，泥漿配制，砂土層施工時(shí)，為防止砂土層垮塌，開孔前配一定量的土粉漿。粘土層施工時(shí)，由于粘土層造漿嚴(yán)重井壁較穩(wěn)定，為防止粘鉆要提高泥漿的潤滑性，降低失水量?；鶐r風(fēng)化帶施工時(shí)，由于風(fēng)化帶較容易垮塌，漏失量較大，要提高泥漿粘度和比重，降低失水量，加強(qiáng)井壁保護(hù)?；鶐r地層施工時(shí)，地層較穩(wěn)定，如有掉塊現(xiàn)象，和防止粘鉆、巖粉沉淀卡鉆，要保證泥漿攜巖正常，巖粉能及時(shí)沉淀，固相含量低，失水量小，潤滑性好。

2.3 巴愣煤礦制冷施工工藝分析

2.3.1 凍結(jié)站安裝

凍結(jié)站安裝包括氨系統(tǒng)、鹽水系統(tǒng)及冷卻水系統(tǒng)安裝，要求根據(jù)凍結(jié)站的總體設(shè)計(jì)，按照先設(shè)備后管路的安裝程序和施工圖的技術(shù)要求，將三大循環(huán)系統(tǒng)分別進(jìn)行安裝，并按《煤礦井巷工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》要求試壓、檢查驗(yàn)收。凍結(jié)站設(shè)備、壓力容器及閥門在安裝前必須進(jìn)行清洗和壓力試驗(yàn)，安全閥、液面指示器、放空氣閥安裝前必須做靈敏度試驗(yàn)，氨、鹽水系統(tǒng)管路采用20#低碳無縫鋼管（GBT/8163-2008），鹽水箱安設(shè)液面自動(dòng)報(bào)警裝置。凍結(jié)站管路試壓合格后，對(duì)氨低溫管路和站內(nèi)鹽水管路進(jìn)行保溫包扎。

2.3.2 凍結(jié)溝槽施工及凍結(jié)器安裝

凍結(jié)鉆孔竣工后，進(jìn)行凍結(jié)溝槽施工和凍結(jié)器安裝，凍結(jié)器安裝完畢要對(duì)溝槽進(jìn)行清理，做到溝槽內(nèi)清潔、操作方便。溝槽內(nèi)要安裝鹽水流量檢測(cè)和凍結(jié)器流量控制裝置，以便按時(shí)檢測(cè)和調(diào)整各凍結(jié)器的鹽水流量。凍結(jié)器頭部要安裝回路溫度檢測(cè)探頭以便檢測(cè)凍結(jié)器運(yùn)行是否正常，并安裝放空裝置。鹽水系統(tǒng)試壓合格后要按設(shè)計(jì)要求對(duì)鹽水管路進(jìn)行保溫包扎。

2.3.3 化鹽水施工工藝

按照設(shè)計(jì)的比重配制鹽水，配制鹽水時(shí)，要防止異物混入，以免使凍結(jié)器堵塞影響井筒的正常凍結(jié)施工。第四，正常運(yùn)轉(zhuǎn)、設(shè)備檢修和檢測(cè)監(jiān)控，凍結(jié)期間，要按設(shè)計(jì)的開機(jī)臺(tái)數(shù)控制各項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，并對(duì)水文孔水位、參考井水位、測(cè)溫孔溫度的檢測(cè)，井筒掘進(jìn)期間的井幫溫度、凍結(jié)壁位移的觀測(cè)等要進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)監(jiān)控，為井筒的掘進(jìn)施工提供可靠的依據(jù)。

2.4 巴愣煤礦凍結(jié)施工工藝分析

第一，凍結(jié)鉆孔施工順序，首先是施工準(zhǔn)備，包括鉆場(chǎng)基礎(chǔ)施工、臨建施工，其次是鉆機(jī)安裝及定位、調(diào)制泥漿、正常鉆進(jìn)、測(cè)斜、糾斜、測(cè)深，最后是下管、環(huán)形空間充填、試壓、鉆孔驗(yàn)收。第二，制冷凍結(jié)施工順序，首先是施工準(zhǔn)備和基礎(chǔ)施工，其次是設(shè)備就位及管路和地溝槽安裝、試壓保溫包扎、配制鹽水，以及清水、鹽水系統(tǒng)試運(yùn)行、充氨、試運(yùn)轉(zhuǎn)、凍結(jié)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，最后是監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、試挖、正式掘砌、維護(hù)凍結(jié)、停機(jī)、凍結(jié)驗(yàn)收。

3 巴愣煤礦施工主要技術(shù)要求

3.1 鉆孔施工主要技術(shù)要求

第一，孔位施工時(shí)標(biāo)定孔間距允許誤差±2mm;開孔孔位允許偏差：徑向向外0～20mm，切向±20mm?？讖綉?yīng)大于所下置凍結(jié)管管徑10～20mm。各類孔必須確保設(shè)計(jì)下管深度，下管深度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)深度。第二， 鉆機(jī)安裝必須保證天輪中心、轉(zhuǎn)盤中心、孔位中心三點(diǎn)一線，并墊實(shí)鉆機(jī)底盤，保證鉆機(jī)穩(wěn)固。泥漿制備選取優(yōu)質(zhì)粘土，并經(jīng)試驗(yàn)確定其各項(xiàng)指標(biāo)。正常鉆進(jìn)時(shí)，泥漿性能為：比重1.10～1.40，含砂量不超過4%，失水量不超過25mL，膠體率不小于97%。施工中加強(qiáng)對(duì)泥漿性能的監(jiān)測(cè)，經(jīng)常測(cè)定泥漿指標(biāo)，根據(jù)沖積層和基巖的地層特點(diǎn)調(diào)整泥漿指標(biāo)以保證鉆孔護(hù)壁效果。第三，鉆進(jìn)時(shí)，立軸平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)不能晃動(dòng)，按鉆孔深度及地層情況合理選擇鉆進(jìn)參數(shù)、鉆速、鉆壓及沖洗量。鉆進(jìn)中嚴(yán)格控制鉆機(jī)轉(zhuǎn)速，以防止鉆孔偏斜。在鉆進(jìn)中，每隔30～50m測(cè)斜一次，發(fā)現(xiàn)偏值超過設(shè)計(jì)值時(shí)，應(yīng)進(jìn)行糾偏，如超過規(guī)定，及時(shí)糾偏。第四，下管前應(yīng)提供下管通知單，內(nèi)容包括孔號(hào)、孔深、測(cè)斜取點(diǎn)位置、偏率、偏值、偏向等，經(jīng)監(jiān)理方組織建設(shè)方、打鉆、凍結(jié)施工單位等驗(yàn)收人員驗(yàn)收認(rèn)可后方可下管。第五，凍結(jié)管耐壓試驗(yàn)：凍結(jié)管下置完成后，必須按“規(guī)范”要求進(jìn)行水壓動(dòng)壓試漏。水文管連接處必須嚴(yán)實(shí)，不滲漏并保證同心度。水文孔按照設(shè)計(jì)要求下好水文管后，及時(shí)用鉆桿壓入清水沖洗水文管，直至管外返清水，以保證水文觀測(cè)孔的施工質(zhì)量。測(cè)溫孔下管時(shí)不得灌水，并嚴(yán)格按凍結(jié)孔施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，測(cè)溫孔要求不滲不漏。

3.2 制冷施工主要技術(shù)要求

根據(jù)平面布置圖測(cè)量放線，按基礎(chǔ)圖規(guī)格、尺寸要求施工。凍結(jié)站安裝形式為雙級(jí)壓縮系統(tǒng)。安裝前對(duì)所有的設(shè)備、閥門檢修完好，各種管路清理干凈，所用的機(jī)具準(zhǔn)備齊全，做好設(shè)備就位、找平、找正工作。凍結(jié)鹽水系統(tǒng)安裝中，特別注意供液管安裝質(zhì)量，按設(shè)計(jì)的配重連接下放供液管，羊角及連接短節(jié)魚鱗管要按工程科下達(dá)的規(guī)格加工和插入連接方式的要求，確保牢固、防止脫落。試壓、保溫：制冷三大循環(huán)系統(tǒng)安裝完畢后，嚴(yán)格按《煤礦井巷工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50213-2010）要求進(jìn)行壓力試驗(yàn)和真空試漏。試壓合格后對(duì)冷凍機(jī)低壓管路和鹽水系統(tǒng)管路、鹽水箱、中冷器等低溫管道、設(shè)備、閥門等隔熱保溫包扎，確保隔熱性能。井筒開挖通過測(cè)溫孔、水文孔數(shù)據(jù)計(jì)算，分析凍結(jié)壁發(fā)展?fàn)顩r，綜合分析確認(rèn)凍結(jié)壁已滿足開挖條件后，才能開挖。開挖過程中，繼續(xù)加強(qiáng)井幫溫度等各項(xiàng)檢測(cè)工作。嚴(yán)格控制段高和井幫暴露時(shí)間。根據(jù)凍土發(fā)展?fàn)顩r和凍結(jié)壁溫度，在凍結(jié)壁厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，滿足井筒安全掘砌施工時(shí)，適時(shí)減少開機(jī)臺(tái)數(shù)和供冷量，轉(zhuǎn)入維護(hù)凍結(jié)。

4 結(jié)束語

巴愣煤礦作為一座新型的大型現(xiàn)代化礦井，在施工過程中也積累了一些經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際施工過程中高度重視凍結(jié)工程的施工，積極應(yīng)用現(xiàn)代化施工技術(shù)，做好施工前準(zhǔn)備工作，有效完成了前期工作，在今后的施工過程肯定會(huì)遇到各種技術(shù)問題，一定做好后期的檢查工作，嚴(yán)格依照施工工藝技術(shù)要求來施工，從而為巴愣煤礦建設(shè)施工提供質(zhì)量保障，為我國的施工技術(shù)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為其他類似礦井的建設(shè)提供有利技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

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