豎井凍結法掘進是指在井筒掘進前，用人工製冷技術，暫時將井筒周圍的含水地層凍結成封閉的圓筒形凍結壁，以抵抗地壓井隔絕地下水與井筒的聯繫，然後在其保護下進行井筒掘砌作業的一種豎井特殊法掘進。該法適用於鬆散的不穩定的沖積層、裂隙性含水岩層、鬆軟泥岩、含水量和水壓特大的岩層。該法施工所需設備較多、工期長、井下作業條件較差、成本較高，但它適用條件廣泛、施工安全可靠，是套用最廣泛的特殊施工法。
基本介紹
- 中文名：豎井凍結法掘進
- 外文名：Shaft freezing method tunneling
- 學科：採礦工程
- 領域：能源
- 範圍：地下開採
- 技術：人工製冷技術
簡介,施工方案,施工要點,歷史與發展,開展研究的工作,
簡介
豎井凍結法掘進是指在井筒掘進前，用人工製冷技術，暫時將井筒周圍的含水地層凍結成封閉的圓筒形凍結壁，以抵抗地壓井隔絕地下水與井筒的聯繫，然後在其保護下進行井筒掘砌作業的一種豎井特殊法掘進。該法適用於鬆散的不穩定的沖積層、裂隙性含水岩層、鬆軟泥岩、含水量和水壓特大的岩層。該法施工所需設備較多、工期長、井下作業條件較差、成本較高，但它適用條件廣泛、施工安全可靠，是套用最廣泛的特殊施工法。
施工方案
凍結法施工方案有全深一次凍結、差異凍結、局部凍結、分期(段)凍結等4種。在井筒掘進中，可根據具體情況選用。
施工要點
在擬掘進井筒的周圍鑽若干凍結孔。孔內安設帶底錐的凍結器，地面冷凍站將制出的冷媒劑(-20~-30℃的氧化鈣鹽水溶液)循環輸送到凍結器內。吸收凍結孔周圍地層的熱量並使含水地層形成以凍結孔為中心的凍結圓柱。圓柱逐漸擴展並與相鄰的凍結圓柱相互連成封閉的凍結壁，在凍結壁達到設計厚度後，在它保護下掘砌井筒，直到穿過所需凍結的含水地層為止，掘砌作業完成後，拔出凍結器。充填凍結孔，凍結壁自然解凍。
歷史與發展
1862年英國首先將人工製冷方法用於基礎工程。1883年法國用人工凍結法開鑿豎井。100多年來，比利時、荷蘭、英國、加拿大、前蘇聯、波蘭等國廣泛使用凍結法在各種地層掘砌井筒。英國的凍結深度已達930m。中國1955年開始採用凍結法鑿井技術，是世界上廣泛採用凍結法掘砌井筒的國家之一。80年代以來，凍結深度不斷增大，1984年建成了凍結深度達435m的井筒。取得了用凍結法在深厚膨脹性粘土層中掘砌井筒的經驗。80年代以後，中國以解決700m凍結深度的技術問題為目標，加強對深井凍結的凍結壁和永久井壁技術的研究，以提高凍結井筒的技術經濟效益。
開展研究的工作
開展研究的工作有：
1.推廣鑽、測、糾綜合技術，確保凍結孔鑽直和鑽快。
2.對深井凍結方法、製冷設備和系統，以及超低溫技術的研究，改革凍結方案和改變凍結壁形狀。
3.對凍結壁穩定性、凍結管斷裂、井壁與凍結壁兩者共同作用的設計方法、凍土流變性能和凍結壁三維強度問題的研究。
4.改進永久井壁結構及設計計算方法，研究解決深井井壁厚度過大的問題以及成井數年後發生井壁破壞的問題。
