《大型凍結站快速安裝施工工法》是中煤第五建設有限公司完成的建築類施工工法，完成人是陳占懷、郭永富、王永友、李志清、李春山。適用於煤礦井筒凍結工程凍結站裝機容量大於2000萬大卡/小時的大、中型凍結站。
《大型凍結站快速安裝施工工法》主要的工法特點是凍結站分區、分組安裝；對各圈凍結孔的鹽水系統分區提供冷量；凍結站預先安裝信息化電腦監測監控設備。
2011年9月，《大型凍結站快速安裝施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009-2010年度國家二級工法。
基本介紹
- 中文名：大型凍結站快速安裝施工工法
- 工法編號：GJEJGF333-2010
- 完成單位：中煤第五建設有限公司
- 主要完成人：陳占懷、郭永富、王永友、李志清、李春山
- 套用實例：安徽楊村煤礦風井井筒凍結工程
- 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
進入21世紀以來，中國礦山井筒套用凍結法鑿井技術正在快速發展，凍結深度不斷刷新紀錄，凍結孔布置方式也有以前的單圈孔凍結髮展到多圈孔凍結。隨著凍結深度的不斷延伸和凍結孔數量的增多，凍結站所需要的製冷能力和裝機容量也大大增加，凍結站所需冷凍設備的數量和各種管路的長度也隨之增加。如山東郭屯煤礦主井凍結工程，凍結深度702米，採用四圈孔凍結，結鑽孔總量78546米，凍結站安裝HJLG25ⅢTA250型螺桿式冷凍機20台作為低壓機，安裝HJLG20ⅢDA185型螺桿式冷凍機20台作為高壓機，設備總裝機容量為3460千卡/小時。安徽楊村煤礦副井井筒凍結工程，凍結深度725米，採用外圈孔、中圈孔、內圈孔加防片幫孔凍結，凍結鑽孔總量99867米，凍結站安裝HJLG25T250型螺桿冷凍機26台作為低壓機，安裝HJLG20ⅢDA185型螺桿冷凍機26台作為高壓機，設備總裝機容量達4498萬千卡/小時。
2009年前，井筒凍結深度大都小於400米，若採用螺桿式冷凍機製冷一般安裝不超過8台套，現多達50多台套，各種管路安裝量總長達5500多米。凍結站安裝設備和管路的增多，導致凍結站安裝任務十分繁重，若仍延用傳統式的安裝工藝不僅安裝材料大量增加，安裝工期長，安裝效果不佳，且不利於凍結站運轉參數的適時調節。為實現凍結站快速安裝，改進落後安裝工藝，節省勞動強度和安裝期間的施工安全，同時實現凍結系統運行的安全性和經濟性已成為凍結工程一項十分重要的任務。
工法特點
《大型凍結站快速安裝施工工法》的工法特點是：
1.凍結站分區、分組安裝可使系統運行合理，設備及管路運行安全平穩。
2.根據凍結站長度，各圈凍結孔所需的冷量，積極凍結期和維護凍結期需冷量的不同進行分區、分組安裝。
3.分區、分組安裝可合理分配勞動組織，各區、組間可同時進行安裝施工，加快安裝進度。
4.分區、分組安裝可省去氨系統的總乾管、分支管路的連線乾管及乾管間的截止閥門等。
5.對各圈凍結孔的鹽水系統分區提供冷量，可根據井筒不同深度所需的凍結壁厚度不同，分區控制，使各類凍結孔的供冷時間及時進行調節。
6.分區、分組安裝還為凍結站內分組設備運轉參數調整便利，且不影響其他設備的正常運行。提高了凍結站設備的製冷效率，降低了能源消耗和施工成本。
7.分組開機在井筒凍結與掘砌施工過程中，根據井筒掘進速度和凍結壁凍結狀況，凍結站設備可隨時調整運轉台數，以調控井筒供冷量，為井筒掘進施工創造良好條件。
8.凍結站預先安裝信息化電腦監測監控設備，對壓力、溫度、氨濃度等數據進行採集，實施監控，能夠達到對製冷設備運行狀況的自動調節，增加多種保護功能，提高了大型凍結站現代化施工技術水平，實現“無人則安”的安全理念。
操作原理
適用範圍
《大型凍結站快速安裝施工工法》適用於煤礦井筒凍結工程凍結站裝機容量大於2000萬千卡/小時的大、中型凍結站。
工藝原理
《大型凍結站快速安裝施工工法》的工藝原理敘述如下：
1.根據各圈凍結孔所需的冷量、不同時期凍結所需要的冷量，將冷凍機組與所需冷量根據“匹配”原則進行分區、分組。通過分區和分組，將大型凍結站安裝分解成幾個相對獨立子系統，適應井筒凍結工程不同時期的需要。在分區的基礎上將冷凍機按台套再分為若干個組進行安裝，可靈活增加或減少開機台數，如防偏幫孔在井筒掘進至某一地層時，根據井幫溫度，防偏幫孔可關閉，冷凍機可減機，當井筒掘過輔助凍結孔深度後可關閉，減少開機數量，到後期凍結壁全部滿足施工要求時，積極凍結改為維護凍結可減機或拆除多餘設備。
2.採用“一線匯流排數位化通信”方式，把各採集單元通過單根匯流排掛接的方式，把其信號傳入計算機，利用功能強大溫控軟體，通過圖像、數據等實時反映各採集單元的運行狀況。安裝信息化監測、監控系統，主要是為實現製冷凍結設備運行狀態監測，包括壓縮機運行工況、壓力、溫度、液位檢測等；溫度巡檢部分主要包括對測溫孔、凍結鹽水迴路溫度進行實時檢測與記錄，報警處理子系統包括整套系統的所有的設備的運行狀況發生異常時，以聲光報警方式進行報警，環境監控子系統主要是對車間的環境進行監控，包括視頻、氨氣濃度等檢測。安裝該系統的目的，是保證製冷凍結三大循環系統運行正常，實現自動化檢測監控，保證凍結工程的安全順利施工。
施工工藝
- 工藝流程
《大型凍結站快速安裝施工工法》的工藝流程參見圖1。
圖1 凍結站安裝施工工藝流程圖
- 操作要點
《大型凍結站快速安裝施工工法》的操作要點如下：
1.凍結站設備基礎首先夯實並找平，同一設備基礎高差允許偏差範圍±5毫米。混凝土基礎表面平整度用2米靠尺檢查，不得大於5毫米；基礎施工和設備就位平行交叉施工的作業。
2.管路，分區、分組安裝，嚴格按照凍結站安裝圖施工。
3.壓縮機管路安裝應具有一定坡度，吸氣管路其坡度坡向蒸發器，坡度應大於0.02。排氣管路其坡度坡向油分器或冷凝器，坡度應大於0.01，排氣管路應從主管頂部或斜角接出。
4.熱虹吸式貯氨器出液口與螺桿壓縮機油冷進液口高差不得小於1.6米，冷凝器出液管與出液乾管高差不得小於1.6米。
5.管路焊接嚴格按照《現場設備、工業管道焊接工程施工及驗收規範》GB 50236-98進行焊接，管道封口要用專用管路封頭。
6.低溫管路要進行保溫包紮。
7.各種設備基礎的間距、高出地面的高度，安裝管路的長度、高度，支撐架的高度、製作結構形式，氣態、液態管路的水平度、傾斜度、彎曲度，各種閥門的安裝要求，各種管路、閥門的顏色等均嚴格按照施工標準施工。
材料設備
《大型凍結站快速安裝施工工法》所需的主要施工設備見表1。
序號 | 名稱 | 數量 | 型號 | 備註 |
1 | 小型挖掘機 | 1台 | AT135E-7 | ╱ |
2 | 四輪小吊車 | 1~2台 | SDHHYQ8T | ╱ |
3 | 鏟車 | 1台 | LW500E | ╱ |
4 | 電焊機 | 4~6台 | BX-500 | ╱ |
5 | 切割機 | 1台 | DW715 | ╱ |
6 | 手動滑輪 | 4套 | HSZ-1 | ╱ |
參考資料：
質量控制
《大型凍結站快速安裝施工工法》的質量控制要求如下：
1.嚴格按施工組織設計、施工圖紙、規範和規程施工，確保凍結站安裝質量。
2.凍結站安裝前應對所有的設備、閥門進行檢修，各種管路清理乾淨，所用的機具準備齊全，做好設備就位、找平、找正工作。
3.凍結站站房和設備基礎都要用經緯儀和水準儀認真放線、找平、找正，同類設備的中軸線必須在同一條直線上，設備基礎的標高必須一致。
4.澆築混凝土必須振搗密實，高寒地區施工要有專項施工措施。
5.氨管路的焊接工必須經過專門培訓並取得特殊工種的電焊工證，技術水平高的焊工焊接，不得有麻面、砂眼、未焊等質量缺陷。
6.管路安裝要做到整齊劃一，美觀。
7.三大循環系統安裝完畢後，嚴格按施工規範要求進行壓力試驗和抽真空試漏。試壓合格後對冷凍機低壓管路和鹽水系統管路、鹽水箱、中冷器等低溫管道、設備、閥門等進行隔熱保溫包紮，確保其保溫性能。
8.各種管路按凍結文明機房標準規定的顏色進行刷漆。
9.凍結溝槽要安裝流量檢測和調控系統，以便隨時檢測和調整各凍結器的鹽水流量。
安全措施
採用《大型凍結站快速安裝施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
1.編制凍結站安裝安全技術措施和操作規程，進行崗前培訓，增強工人安全防護意識，建立健全各項規章制度，並嚴格執行。
2.登高作業時必須佩帶安全帶，穿防滑鞋，以防高空墜落；地面作業必須戴安全帽。禁止上下同時作業。
3.設備和管路起吊安裝時，必須有專人指揮，聽從信號，各負其責。
4.信息化監測監控系統安裝，要求安裝到位，準確無誤，為凍結運轉時起到監測、監控的目的。
5.建立安全生產保證體系，嚴格按照企業安全質量標準化安裝施工，做到管理有力、保障運行。
6.建立安全檢查制度，實行安全生產獎罰制，及時消除事故隱患。堅持做到班組日檢、項目部旬檢、企業月檢的安全檢查。班組每日班前會上要進行安全交底。
7.加大安全投入，安全警示牌醒目，設備完好，滿足安裝施工需要。
8.嚴格執行電氣安裝操作規程，所有電氣設備要有漏電保護與接地裝置，電纜埋設要有標誌，過路要有套管保護。
9.高壓電纜及高壓設備安裝須做耐壓試驗。
10.施工人員要熟悉相關機械設備及器材管材和閥門的性能，嚴禁違章作業。
環保措施
《大型凍結站快速安裝施工工法》的環保措施如下：
1.大型凍結站快速安裝施工工法是將原來的一個氨系統劃分為多個氨系統，這樣不但可以提高凍結站安裝氣密性降低運轉過程中的氨泄漏，而且還有助於冷凍設備的調節和提高冷凍設備的製冷效率。
2.鹽水系統的分區安裝，可以根據井筒掘砌期間對凍結壁的不同要求適時對凍結井筒提供冷量，提高了製冷效率，節省了大量冷量。
3.對氨系統的局部改進，加快了凍結站初期運轉時降溫速度，提高了凍結完工時液氨的回收率，降低了氨氣對大氣的污染。
效益分析
《大型凍結站快速安裝施工工法》的效益分析是：
- 經濟效益
該技術通過在安徽口孜東煤礦風立井凍結站安裝過程中套用，效果明顯。經計算比較，採用傳統的安裝工藝和方法，需用各種規格的管材8500米，實際用管材5500米，節約管材3000米，管材規格平均按ф127×5毫米計算，每米15.04千克，共節約管材45.12噸，按每噸6150元計，節約費用27.75萬元。利用該安裝技術提前工期30天。人工費按80元/天計算，安裝需要45人，因此可節約人工費10.8萬元。採用分區、分組安裝，根據井筒不同時期需冷量的不同調整運轉參數和開機台數，節省用電187.9萬千瓦時，每千瓦時電費為0.5元，節省電費93.95萬元。以上三項共節省費用132.5萬元。
- 社會效益
對社會來講，促進了生產力的提高，此技術安裝速度快，氣密性好，縮短了工期，減少了運轉時氨的泄露，減少了對環境的污染。
對建設單位來說，縮短了建設周期，提前投產，提前受益，提前見效。
註：施工費用以2009-2010年施工材料價格計算
套用實例
《大型凍結站快速安裝施工工法》的套用實例如下：
- 實例1
安徽楊村煤礦風井井筒凍結工程，凍結深度725米，凍結站長度162米，安裝了48台新型螺桿式冷凍機組及其他附屬設備。自2010年1月開始安裝，到2010年12月結束，實際施工2個月，較設計3個月提前了1個月完成了施工任務，縮短了工期，實現了一次性打壓試漏成功。
- 實例2
河南程村煤礦主、副井凍結工程，凍結深度均為485米，共設一個凍結站，凍結站安裝22套冷凍機及其他附屬設備，站長128米，安裝期比設計縮短25天，井筒提前18天開挖。
- 實例3
山東郭屯煤礦主井凍結工程，凍結深度702米，安裝25套螺桿式冷凍機及其附屬設備，安裝工期比設計減少38天，井筒提前32天開挖。
榮譽表彰
2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《大型凍結站快速安裝施工工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。
