霄云矿井冻结施工组织设计.docx

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霄云矿井冻结施工组织设计

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）

序号

项目名称

单位

主井

副井

备注

1

冲积层埋深

m

420.35

403.9

2

井筒净直径

m

φ5.0

φ5.5

3

井壁厚度

m

≤1.55

≤1.60

4

井筒掘砌荒径

m

φ6.7～8.25

φ7.2～8.85

含壁后泡沫板

5

冻结深度

外圈

m

470430

470414

短腿进入风化带10m左右

辅助孔

m

430

414

穿过冲积层

防片孔

m

320

300

根据第二次井壁变截面调整

6

控制层位

m

420.35

403.9

冻结管规格：

外圈、辅助孔≤300mφ140×6mm，≥300mφ159×7mm；

防片孔φ140×6mm。

塑料管：

φ75×6mm

7

控制层冻结壁厚度

m

7.0m

7.4m

8

冻结壁平均温度

℃

-15

-15

9

冻结圈径

外圈

m

φ17.8

φ18.8

辅助孔

m

φ12

φ12.5

防片孔

m

φ9.6

φ10.0

10

孔数

外圈

个

2020

2121

辅助孔

个

23

24

防片孔

个

11

11

11

开孔间距

外圈

m

1.33

1.34

辅助孔

m

1.79

1.78

防片孔

m

2.74

2.85

12

冻结孔偏斜及最大孔间距

m

300m以上钻孔偏斜率≤2.5‰；300m以下按靶域施工,靶域半径0.7m,冻结孔向内偏斜≤300mm。

最大孔间距表土段：

外圈孔≤2.5m，辅助孔、防片孔按偏斜及靶域要求；基岩段≤4.5m

13

测温孔

m个

4212、4701、4601

4042、4701、4601

规格φ108×6㎜

14

水文孔

m个

2401、3201

2401、3251

水文管φ140×6

15

钻孔工程量

m

33782

34159

67941

16

井筒需冷量

104Kcalh

413

418

17

冻结站标准制冷量

2863

最大用电负荷11000KVA

18

盐水温度

℃

-30～-33

工期

d

385

385

1

造孔

d

100

100

2

地沟槽

d

15

15

3

开机至试挖

d

85

85

4

试挖至开挖

d

20

20

试挖20m

5

开挖至停机

165

165

要求成井80m月

霄云矿井冻结施工组织设计表01霄云矿主、副井冻结设计参数

编制依据

⑴济宁矿业集团霄云煤矿主检钻孔柱状图；

⑵济宁矿业集团霄云煤矿副检钻孔柱状图；

⑶济宁矿业集团霄云煤矿主、副井井筒打钻冻结招标文件；

⑷济宁矿业集团霄云煤矿工业场地总平面布置图；

⑸业主提供的其它资料等。

有关技术规范、标准及参考资料

⑴《矿山井巷工程施工及验收规范》，GBJ213—90；

⑵《煤矿井巷工程质量检验评定标准》，MT5009—94；

⑶《煤炭工业建设工程质量技术资料管理规定》；

⑷《煤炭工业煤矿井井巷工程、建筑安装单位工程质量保证资料评级办法》；

⑸《建井工程手册》第四册冻结部分；

⑹《煤矿安全规程》（2005年执行）；

⑺参考《冻结技术规程》（审查意见稿）、《建井技术》等相关技术文件和资料

第一章矿井概况

1.1工程概况

霄云煤矿位于金乡县霄云镇境内，工业广场北距枣曹线省道1600m，西距105国道18公里，交通便利，交通便利。

矿井地质储量10120万吨，可采储量4825万吨，矿井设计生产能力90万吨年，立井开拓，在工业广场内布置主、副两个井筒。

地面自然标高＋37.2m,井口设计标高+37.5m。

井筒主要技术特征见下表。

表02霄云矿井主、副井井筒主要技术特征表

序号

项目

单位

主井

副井

备注

井口

位置

X

m

.000

.000

Y

m

.000

.000

1

井口标高

m

39.5

39.5

2

井筒车场水平

m

暂定-790

暂定-790

3

井筒净直径

m

φ5.0

φ5.5

4

井筒净断面积

m

19.6

23.44

5

最大井壁厚度

m2

1.55

1.60

6

最大掘砌荒径

m

8.3

9.0

7

表土厚度

m

420.35

403.9

8

设计冻结深度

m

470

470

业主要求

1.2地质概况

1.2.1地层

表03井筒检查孔揭露地层深度统计表

孔号

第四系Q

上第三系N

下第三系E

石河子组P

主检

236.1

420.5

455.8

791.00

副检

240.4

401.9

466.3

830.8

主、副井只存在弱风化带，无强风化带，主检孔埋深为456.2m，副检孔埋深为449.38m，

1.2.2第四系流向流速

第四系35m内地下水的流向为北西北460，水力坡度7.69％，2005年9月11日10时潜水位标高＋32.75～＋33.80m，地面河流水补给第四系潜水。

1.2.3地温

根据地址钻孔测定地温梯度为2.81℃100m。

1.3冻土试验

表04冻土试验取土层位深度表

土层序号

试样深度（m）

土性

层厚（m）

1

204.00～215.90

粘土

11.90

2

215.90～228.30

粉细砂

12.40

3

246.60～260.00

粘土

13.4

4

331.10～348.50

粘土

17.4

5

349.95～356.00

砂质粘土

6.05

6

381.20～389.40

砂质粘土

8.20

7

390.30～417.60

粘土

27.3

注：

（1）表中：

1～3层为井筒1号检查孔样品；4～7层为2号检查孔样品；

（2）第4层土样为2号检查孔冻1样品；第5层土样为2号检查孔冻2样品；第6层为2号检查孔冻3和冻4样品；第7层土样为2号检查孔冻5、冻6和冻7样品。

表05样品冻结试验结冰温度

土样编号

取样深度（m）

取样名称

冻结温度（℃）

备注

1

208.35～208.55

粘土

-1.7

2

216.10～216.30

粉细砂

-0.4

3

246.80～247.00

粘土

-0.7

4

334.00～334.20

粘土

-3.0

5

391.90～392.10

砂质粘土

-2.5

6

405.70～405.90

砂质粘土

-2.8

7

411.80～412.00

粘土

-1.5

表06冻土冻胀力、冻胀率试验结果

样品分组

土层名称

取样深度（m）

冻胀力试验

冻胀率试验

冻胀力（MPa）

平均值

冻胀率（％）

平均值

1

粘土

204.00～215.90

0.66

0.68

1.90

1.80

0.70

1.80

2

粉细砂

215.90～228.30

0.81

0.84

2.30

2.20

0.86

2.10

3

粘土

246.60～260.00

0.75

0.76

1.40

1.50

0.77

1.70

4

粘土

331.10～348.50

0.89

0.88

3.20

3.00

0.90

2.80

5

砂质粘土

349.95～356.00

0.69

0.67

2.00

2.10

0.65

2.20

6

砂质粘土

381.20～389.40

0.52

0.55

2.60

2.50

0.58

2.50

7

粘土

390.30～417.60

0.81

0.78

3.16

3.10

0.75

3.05

表07冻土单轴瞬时抗压强度

地层分组

土性

深度（m）

试验温度

-5℃

-10℃

-15℃

-20℃

单轴强度MPa

平均值MPa

单轴强度MPa

平均值MPa

单轴强度MPa

平均值MPa

单轴强度MPa

平均值MPa

1

粘土

204.00～215.90

1.54

1.73

2.75

2.92

4.13

4.13

6.13

6.08

1.79

2.88

4.25

5.71

1.85

3.14

4.01

6.40

2

粉细砂

215.90～228.30

3.13

3.30

6.04

5.87

8.31

8.39

9.96

9.65

3.46

6.45

8.46

9.08

3.30

5.13

8.40

9.91

3

粘土

246.60～260.00

2.20

2.20

3.64

3.33

4.49

4.55

5.42

5.53

2.08

3.59

4.24

5.93

2.32

2.77

4.94

5.23

4

粘土

331.10～348.50

1.44

1.66

2.75

2.83

3.71

3.53

4.30

4.29

1.75

2.69

3.53

4.69

1.80

3.05

3.35

3.90

5

砂质粘土

349.95～356.00

1.67

1.66

1.95

2.14

3.55

3.41

4.54

4.45

1.69

2.16

3.26

4.38

1.61

2.30

3.42

4.43

6

砂质粘土

381.20～389.40

1.74

1.78

2.02

2.22

4.27

4.33

6.63

6.39

1.72

2.35

4.33

6.39

1.89

2.29

4.39

6.14

7

粘土

390.30～417.60

1.81

1.84

2.58

2.58

3.81

3.73

4.11

4.36

1.68

2.40

3.70

4.08

2.03

2.76

3.69

4.88

1.4地层特点

⑴粘土层埋藏深且连续厚度大，主井317.6～420.35m（厚102.75m）,副井322.03～403.9m（厚81.87m）；

⑵整体来看冻土单轴抗压强度值偏小，尤其是下部粘土地层；

⑶从应力－应变关系曲线可以看出：

破坏应变大多在8％以内，因此，冻土的破坏应变小；

⑷粘土地层的冻结温度偏高，下部粘土层约在-1.5～-3.0℃之间，尤是331～348m粘土地层（第四组样品），样品冻结温度为-3.0℃；

第二章冻结技术方案

2.1设计目的

⑴设计的冻结壁厚度和强度满足井筒安全掘砌施工的要求，井筒掘砌中不发生因冻结壁原因引起的人员和工程质量事故。

⑵设计应确保基岩段封水及冻结岩帽的形成

⑶根据国内外及本公司深厚表土冻结井施工经验，以满足冻结壁强度，防止冻结壁变形及冻结管断裂为目的，选择合理的施工方案及施工参数。

⑷以施工安全为前提，减少工程量、提高工程效率、降低工程造价，达到安全、快速、高效的施工目的。

2.2冻结方式

根据目前国内同类型矿井冻结方式并结合霄云矿井主、副井实际情况，确定