本科毕业论文-龙祥煤矿副井井筒冻结施工设计

1煤炭行业，顾名思义，是以开采煤炭资源为主的一个产业。它是国家能源的主要来源之一，也是国家经济的重要支柱之一。我国自1955年在开滦煤矿林西风井首次应用冻结法凿井获得成功后，至20世纪末，已在黑龙江、吉林、河北、安徽、江苏、河南等地采用冻结法共施工了约450个立井井筒，冻结总长度超过75公里，成为国内安全通过不稳定地层(冲积层)施工龙祥煤矿副井井深548m,表土段364.1m,冻结主要针对深厚基岩。该区内岩层主要以粉砂岩和砂岩为主，其特点是遇水易软化，强度较低。冻结施工中主要内容有冻结方案、冻结深度、冻结壁的确定，三大循环系统的设计及冻结施工监测等等。本次设计冻结深度为448m,冻结壁厚度为6.4米。设计4个测温孔，3个水文孔，加强对冻结壁的监测。2industry.Itisoneofthemainsourcesofnationalenergy,andiimportantpillarsofthenationaleconomy.fHeilongjiang,Jilin,Hebei,Anhui,Jiangsu,Henanandotherfconstructionofthemainconstructionmethods.determinationofthefrozenwall,thedesignofthethreemajorcirculatorysystemandthemonitoringofthstrengthenthemonitoringofthefrozenwall.3本次设计是大学期间最后一次理论与实践相结合的总结性学习活动，是对大学四年所学知识全面系统的检验和考核，同时也是我学生时代最后一次作业，是四年努力求学的成果，是对学校和老师的一个汇报。本着认真、严谨、求实、创新的学习工作态度，完成此次设计。本次设计中，积极选取经济合理、技术可行、安全可靠的施工方案，以提高机械化程度，减轻劳动强度，加快施工进度，提高施工效率，降低工程成本，确保施工安全为最佳原则，其宗旨是保证施工质量、缩短建井工期，以取得最佳效益。本次设计主要包括三篇内容：第一篇为龙祥煤矿副井基本概况，第二篇为龙祥副井冻结相关设计与计算，第三篇为专题设计。本次设计的完成得到了林登阁和乔卫国老师热情指导和大力帮助，感谢两位老师在学习生活中的关怀与爱护，在此表示衷心的感谢!由于本人缺乏现场施工的经验，以及对有关规程、规范及实际情况理解不够透彻，编写过程中出现错误在所难免，在此编者真诚希望老师给予批评指2016年6月4日4第一篇龙祥煤矿副井冻结施工组织设计1.龙祥煤矿副井井筒概况 4 41.1.1自然交通 41.1.2地形地貌与地表水系 51.1.3水电供应 5 52.井筒地质及水文地质情况 72.1工程地质概况 72.2水文地质 83.冻结设计 93.1设计原则 93.2冻结深度的确定 93.3冻结壁设计 9 93.3.2控制层位的选取 93.3.3地压力计算 93.3.4冻结壁厚度的计算 3.3.5冻结壁平均温度 3.4钻孔布置设计 3.4.1冻结孔及测温孔布置设计 3.4.2冻结圈径 3.4.3冻结孔数 3.4.4开孔间距 3.6冻结造孔技术要求 3.7冻结壁形成预测 4.冻结制冷系统设计 4.1氨系统设计 4.1.2冻结管散热能力计算 4.1.3制冷方式选择 4.1.4串联双级压缩制冷计算 54.2盐水系统设计 4.2.1基本资料 4.2.2盐水管路设计 4.2.3盐水泵的设计 4.3冷却水系统设计 4.3.1基本资料 4.3.2冷却水需求量 4.3.3水源井的设计 4.4冻结可靠性保证措施 4.4.1低温管路和设备的隔热 4.4.2冻结质量可靠性措施 4.4.3冻结管可靠性措施 4.4.4盐水系统可靠性措施 5.施工技术措施 5.1施工技术要求 5.1.1钻孔施工的主要技术要求 5.1.2冻结管安装技术要求 5.1.3冻结孔验收的技术要求 5.1.4冻结站安装技术要求 5.2施工顺序 5.3施工工艺流程 5.3.1制冷工艺流程 5.3.2施工工艺流程 5.3.3施工进度计划 5.4冻结施工技术保证措施 5.4.1冻结工程的准备工作 5.4.2冻结技术措施 5.4.3冻结运转 6.冻结法凿井的监测工作 6.1冷冻系统、冻结壁及井壁的温度测量 6.2冷冻三个系统的流量监测 6.3.1冻结压力和永久地压的测量 6.3.2钢筋应力的测量 6.4冻结壁厚度和变形的测量 6.4.1用超声波检测冻结壁厚度 6.4.2冻结壁位移的测量方法及优缺点 67.冻结井筒掘进 7.1试挖与正式开挖的条件及时间估算 7.1.1计算原理 77.1.2开挖条件及估算时间 7.2开挖前的准备工作 7.2.1四通一平 7.2.2临时工业建筑 7.2.3锁口、井口盘、固定盘和凿井吊盘、稳绳盘 7.2.4提升信号系统 7.2.5压风系统 7.2.6混凝土搅拌运输系统 7.3冻结段掘进与支护的特点 7.3.1冻结段井筒掘砌的特点 7.3.2井筒掘砌的要求 7.4段高的确定 7.4.1影响掘进段高的主要因素 7.4.2根据井帮稳定性确定掘进段高 7.5挖掘方法 7.5.1冻土进入荒径前的挖掘方法 7.5.2冻土进入荒径的挖掘方法 7.6风动工具的防冻措施 7.6.1压风过滤干燥法 7.6.2降低冰点法 7.6.3风动工具直接消冻法 7.7冻结钻孔施工技术措施 8.冻结法凿井主要事故分析与防治措施 8.1.2冻结管断裂的原因分析 8.1.3断管预防措施 8.2冻结段施工过程透水淹井 8.2.1淹井出水部位及原因 8.2.2防止冻结段施工过程透水淹井的措施 8.3冻结段井壁透水淹井 8.3.1冻结段井壁透水淹井的原因 78.3.2防止井壁透水淹井的措施 9.拔管充填与冷冻站拆除 9.1液氨和盐水的回收 9.1.2氨液回收注意事项 9.1.3盐水回收方法 9.1.4盐水贮存运输 9.1.5盐水回收注意事项 9.2冷冻设备和管路的拆除及注意事项 9.2.1冷冻设备和管路的拆除 9.3拔管与充填 9.3.1拔管 9.3.2冻结管充填 第二篇浅谈巷道围岩松动圈测试技术1.概述 2.围岩松动圈的主要测试技术 2.1声波法测试围岩松动圈 2.2多点位移计法测试围岩松动圈 2.3地质雷达法测试围岩松动圈 2.4地震波法测试围岩松动圈 2.5电阻率法测试围岩松动圈 2.6渗透法测试围岩松动圈 2.7其它测试技术 3.围岩松动圈测试技术的展望 4.结论 参考文献 4第一篇龙祥煤矿副井冻结施工组织设计1.龙祥煤矿副井井筒概况本井田(原名正邦井田)位于巨野煤田东部，山东省嘉祥县孟姑集乡、马村镇和老僧堂乡境内，距嘉祥县城15km,行政区划隶属嘉祥县。本井田以南2km处日菏高速公路自东而西通过，以南11km处兖菏铁路及327国道自东而西通过，本井天东邻有338国道，井田内有大黄级路由南向北穿过，乡级公路四通八达，交通非常方便。主立井所在位置地势平坦，地面标高约为38.7米。均为农田，工程车可直达施工地点，交通便图1-1-1井田交通示意图5本区属黄河冲积平原，地形平坦，地势略呈西南高东北低，地面标高一般为+37～+40m,自然地形坡度为0.2%。区内除村庄外，均为高产农田，主要作物有小麦、玉米和蔬菜等。本区水系较发育，河流及农用沟渠纵横成网，主要河流有新赵王河靳庄沟及赵王河故道，均系人工开掘的季节性河流，旱季可引水灌溉，雨季可防洪排涝。根据嘉祥县水利勘测设计室提供，赵王河上距井口以西200m处的赵桥百年一遇水位为40.20m(废黄河口高程系),换算为1956黄海高水路方面：京杭大运河流经济宁市，构成重要的水上运输通道，井田内主要河流有新赵王河，自西向东流入京杭大运河。本井田附近已建有菏泽发电厂和济宁发电厂，总装机容量规划为1150MW,均以220kV网络与山东电网相连。本矿井电源电压采用35kV,如上所述距离矿井较近的变电站有，张楼110kV变电站、黄岗35kV变电站和嘉祥220kV变电站，其电源可靠，均可向矿井提供电源。经与济宁市供电公司协商，确定本矿井两回35kV电源分别引自张楼110kV变电站35kV母线和嘉祥220kV变电站35kV母线，其供电距离分别为9km和16km。1.2工程概况龙祥煤矿副井井筒工程由煤炭工业济南设计研究院设计，井筒表土段设计采用冻结法施工。井筒基岩段用普通爆破法施工。副井的主要施工内容包括副井井筒、副井井筒与管子道联接处、副井马头门、副井永久锁口、副井井底摇台及操车基础等。副井井筒直径φ6.0m,井深506m,井口标高+41.0m。井筒主要技术特征见6副井井深506m,井筒净直径6m。副井表土段448m,基岩段58m。采用表土段冻结，冻结深度为448m,井壁结构采用双层钢筋混凝土井壁结构，井壁厚度450～750mm,内、外层井壁间铺设双层聚苯乙烯泡沫塑料板(2×1.5mm);冻结壁(标高-100.00至-367.00米)与现浇混凝土外层井壁之间铺设75mm厚的泡沫塑料板。混凝土设计标号C30、C40、C50和C60四种。钢筋竖筋采用直螺纹连接，环筋采用搭接。附表：主立井井筒主要技术特征表主立井井筒井壁结构特征表附图：副井井壁结构剖面图副井井壁结构断面图井筒主要技术特征表表1序号项目名称单位副井1井口坐标纬距(X)m经距(Y)m标高(Z)m2井口自然地坪标高m~+38.73井筒深度m4井底水平标高m5井筒净直径m6冲积层深度m7冻结深度m8砌壁厚度钢筋砼段素砼段8相关硐室管子道、马头门、井底清理斜巷按井壁结构的不同将井筒由上而下分为7段。井筒锁口段，管子道、7井筒特征序号单位副井备注1冲积层厚度米2井筒净直径米3井壁最大厚度毫米4最大掘进荒径米5冻结深度米2.井筒地质及水文地质情况根据《山东省巨野煤田龙祥矿井井筒检查孔施工报告》描述，主、副检孔揭露地层自上而下为第四系、新近系、二叠系、石炭系及奥陶系。第四系：底深109.20～114.80m,平均厚度112.0m。主要为黄褐色粘土、砂质粘土与砂层相间沉积，局部见铁锰质结核及钙质结核。含水砂层多以中、细砂为主，局部为粉砂、粗砂，矿物成份以石英长石为主，较松新近系：底深364.10～364.40m,厚度249.60～254.90m,上段以绿灰色为主，夹黄褐色，岩性为粘土、砂质粘土与多层砂层、砂砾层相间沉积，下段以灰绿色、偶夹黄褐色、灰白色，由粘土、砂质粘土含钙粘土及粘土质砂、粘土质砾层组成，下部局部弱固结，粘土与砂质粘土膨胀性较强，见石膏团块，多夹钙质粘土，局部为钙质层，偶见粘土质砂。二叠系8洲相沉积，以浅灰黄、浅灰、灰白色中细砂岩为主，泥质、钙质胶结，发育斜层理、平行层理，局部显混浊状及波状层理，弱风化带底深为371.20~太原组：为浅海与滨海环境下的碳酸盐岩及细碎屑岩含煤交替沉积。副检孔未全揭露；主检孔底深为561.00m,厚度为171.54m。岩性以深灰色泥岩、粉砂岩、灰色细砂岩、石灰岩及煤层等组成。2.2水文地质第四系(Q):厚109.20~114.80m,由粘土、砂质粘土隔水层及含水沙层相间成层组成。砂层6~13层，厚21.90~31.70m,占本组厚度的28%~20%。砂层含水层及粘土层厚度比0.25~0.38。含水砂层中以细沙为主，局部有粉砂和粗砂，其矿物成份主要为石英、长石。为硬塑的粘土及砂质粘土，具良好的隔水性能。新近系(N):地层厚249.60～254.90m,由粘土隔水层和沙砾含水层相间沉积而成，粘土层为23～15层，厚103.50～94.10m,占本段厚度的72~79%.具良好的隔水性能含水层主要为中细沙，砂层厚度较大，与灰绿色粘土、砂质粘土互层，砂质较松散，属富水性较强的孔隙承压含水层，径流补给山西组(P1S)砂岩含水层：残留地层有砂岩3~4层，副检孔主要含水太原组(P1t):主要含水层为三灰及八灰，其它含水层不含水或弱含水。三灰：底板埋深426.40~428.10m,厚度2.82~5.19m,简易水文观测带是基岩含量水层的共用通道，其横向连通性较好。93.冻结设计(1)根据业主提出的要求进行设计，确保各项设计，施工参数到达或超过业(2)确保本工程冻结质量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。(3)根据国内外及此类冻结井的施工经验，结合龙祥矿井的实际，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(4)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。3.2冻结深度的确定冻结深度为448m。根据业主提供的资料，副井表土段448m,基岩段58m。采用表土段冻结，冻结深度为448m。3.3冻结壁设计由于龙祥矿井表土深度较深，也属于深表土冻结井，且在冲积层中有厚粘土层，膨胀性强。根据附近矿井的冻结经验，设计应确保冻结壁有足够的厚度和强度，以防止冻结壁变形和冻结管断裂。根据招标人提供柱状图，副井选取334.9米细砂层作为控制层位来计算式中1水土混合液比重，设计取0.011;H-控制层深度334.9m;3.3.4冻结壁厚度的计算目前国内冻结井普遍采用以砂性土为控制地层，采用多姆克公式计算冻结壁厚度。在应用上述设计计算的基础上，进行适当优化调整来确定冻结壁厚度。式中E按强度条件计算的冻结壁厚度(m);R井筒掘进半径(m);P计算水平的地压(Mpa);K砂性土层的冻土计算强度(Mpa)。与冻结壁暴露时间相适应的冻土长时强度，在没有做蠕变实验，不能确定长时强度时，可用瞬时强度除2～2.5。本设计采用的瞬时强度为-12°C时的瞬时强度，得到结果为表3-1冻结壁厚度计算表井别控制层深计算地压冻土计算强度掘进半径/m冻结壁厚副井3.3.5冻结壁平均温度为1.3m,井帮温度按规定取-7℃.采用成冰公式进行计算，盐水温度取-30℃L——冻结孔间距m;E——冻结壁厚度m;计算结果得到冻结壁的平均温度为-12℃。3.4钻孔布置设计3.4.1冻结孔及测温孔布置设计要形成设计厚度又有相应冻土平均温度及强度的冻结壁，必须有足够的冻结孔数和合理的冻结孔布置方式，本工程采用两圈孔的布置方式，外圈主冻结孔为形成冻结壁的核心，采用差异冻结，深孔至设计冻结深度，浅孔穿过冻结段内最下一个含水层。辅助孔采用梅花状布置，外辅孔深度穿过基岩风化带；内辅孔深度副井为270米。防止开挖时片帮。根据柱状图及地质资料，结合以往冻结工程的成功经验，两井均设计测温孔4个，水文观测孔3个。井别名称个数深度使用管材副井测温孔4水文孔3主冻结孔的圈径H——最大地压处计算深度；(2)辅助冻结孔的圈径经过计算得到D=14mD₂=11.8m计算得到n=44个计算得到n,=14个3.4.4开孔间距(1)主孔开孔间距，采用公式计算得到1=1.263m(2)辅助孔开孔间距，采用公式3.5冻结管设计为防止冻结管断裂，本井筒所使用冻结管均选用国内大型钢厂生产的符合GB/8163-2008,20号低碳钢无缝钢管，采用内衬管接头连接。3.6冻结造孔技术要求冻结造孔偏斜、偏值和孔间距的要求冻结造孔的质量能否符合要求，关系到井筒冻结的成败。根据其它井筒冻结造孔质量控制的经验，结合目前国内冻结造孔的实际水平，在龙祥煤矿主、副井的冻结造孔质量要求上采用如下控制；①冻结孔：冻结钻孔偏斜率必须严格控制，相邻孔间距必须符合设计要求，偏斜率按不大于2%控制。副井：外圈主孔松散层孔间距不得大于2.0m。基岩短腿终孔孔间距短腿不得大于2.5m,深孔孔间距不得大于3.6m,靶域半径400mm。中圈孔孔间距不大于4.40米，内辅孔孔间距不大于3.60米，外圈孔内向径偏小于0.5米，辅助孔内向径偏小于0.5米。③测温孔：质量要求按照冻结造孔控制。④水文孔：质量要求按照冻结造孔控制。3.7冻结壁形成预测水文孔冒水后证实主要含水层冻结壁已交圈，根据测温资料分析，井筒掘砌至各水平时，冻结壁能够达到设计需用的强度和厚度。冻结中不仅考虑砂层交圈，还应考虑粘土层的冻土发展状况，以合理确定试开挖时间，在试开挖后，经过检测来确定是否进行正式开挖，以保证冻结壁的强度和3.8盐水温度的确定根据多年井筒冻结的经验，盐水低温大流量对冻结的成功是很重要的，制备的盐水温度高低会直接影响冻结壁的平均温度和冻土扩展速度。现在采用的螺杆制冷机组串联双级压缩制冷技术制备的低温盐水可以然采用分阶段降温方法，即井筒交圈前盐水温度降至-30℃,井筒试挖前的积极冻结期降至-32℃,保持-28～-30℃的盐水温度至冲积层底，掘进通过冲积层后视具体情况缓慢回升盐水温度。表3-3山东龙祥煤矿副井冻结技术设计参数表序号单位冻结技术参数副井1表土深度m2井筒净径m3井筒最大荒径m4冻结深度m5冻结壁厚度m6冻结壁平均温度℃7主排冻结孔m个开孔间距m孔深m冻结管规格φ159×7/φ159×6(300m以浅φ159×6,以深φ159×7)供液管规格8辅助冻结孔m个开孔间距m孔深m冻结管规格φ140×7/φ140×6(300m以浅φ140×6,以深φ140×7)供液管规格9测温孔深度/个数m/个测温管规格水文孔深度/个数m/个水文管规格钻孔工程量m冻结最大需冷量装机标准制冷量1280万4.冻结制冷系统设计冻结管散热能力的计算采用下列公式计算q单位面积热流量，取250KJ/m²·h;副井冻结站装机制冷量1280万KJ/h,装机8台LG25冷冻机。由于蒸发温度较低(-35℃)和冷凝温度较高(30℃),冻结深度和设计需冷量较大，因此选用串联双级压缩制冷。(1)中间压力确定1)根据冷凝温度和蒸发温度查表确定相应的压力，在冷凝温度为30℃时，冷凝压力P为1.1895Mpa,在蒸发温度为-35℃时，蒸发压力P为0.9504MPa。按照下面公式计算氨压缩机的理想中间压力：P——冷凝压力，Mpa;经计算，理想中间压力为0.3295Mpa。查表得理想中间温度为-7℃,其相应的中间压力P'm=0.33452Mpa。2)假设另一个中间温度3℃(比理想中间温度高10℃),其相应的中间压力P”m=0.4892Mpa;3)绘制假设的串联双级压缩制冷循环图(见图4-1),求得各状态下的氨热力系数(见表4-1);图4-1理想的和假设的串联双级压缩制冷热力循环图表4-1理想和假设的热力参数各状态点参数单位理想条件假设条件焓i₂,i₂”i₉,i₉”比容4)根据经验理论容积比范围，选用6台8AS-25型作低压机，2台8AS-25型作高压机；高低压机的理论容积比为式中：n——高、低压机的理论容积比5)根据冷冻机试配组，按相应公式计算有关参数，求得理想的和假设的高、低压机理论容积比。6)绘制高、低压机理想的和假设的理论容积比与中间压力的直角坐标图(见图),得适配组的高低压机理论容积比。表4-2串联双级压缩制冷的理想和假设基本参数基本参数计算公式计算结果符号意义及其数值低压机吸气系数理想立式压缩机e,—低压机的吸气系数；P₁—中间压力，Mpa;P—蒸发压力，Mpa;t,—中间温度，℃;T—绝对温度，T=273℃;c—压缩机的余隙系，0.04;假设氨理循环量想V,—低压机总吸气容积i,—将饱和蒸汽氨从蒸发压力绝热压缩至中间压力时，过热蒸汽氨的焓，kJ/kg;焓，kJ/kg:焓，kJ/kg:i₂—在冷凝压力下液氨假设高压机吸气系数理想假设氨循环量理想假设理想吸气容积理想假设高低压机的理论容积比理想焓，kJ/kg:P—冷凝压力，Mpa;t.—冷凝温度，℃;e—高压机的吸气系数；V—高压机的理论吸气容积，m³/h;vm—中间压力时氨的比容，假设7)绘制高低压机理想的和假设的理论容积比与中间压力的直角坐标图，得试配组的中间压力为0.3542MPa。中间压力P中间压力P图4-2高、低压机理想的和假设的理论容积比与中间压力的直角坐标图(2)根据高、低压机实际配组及工作条件计算实际工作制冷量1)根据实际配组(实际配组选用选用6台8AS-25型作低压机，2台8AS-25型作高压机)的中间温度、蒸发温度、冷凝温度及其相应的压力为0.3542MPa,绘制热力循环图，并求得各状态下氨的热力参数。表4-3各状态下氨的热力参数状态点焓值图4-3实际的串联双级压缩制冷热力循环图2)进行实际压力下有关参数的计算：IV.高压机的氨循环量V.高压机的理论吸气容积3)计算串联双级压缩制冷的实际制冷量经计算，串联双极压缩机的实际制冷量为15470000kJ/h,大于冷冻站需冷量11712360kJ/h,满足要求。(2)计算高、低压机的电动机功率1)低压机I.计算低压机理论功率N,p低压机的理论功率，kW;i₂从蒸发压力绝热压缩至中间压力时过热蒸汽氨的焓，kJ/kg;860功率换算系数。Ⅱ.计算低压机的指示效率p;低压机的指示效率；T——绝对温度，273℃;t氨的中间温度，℃;Ⅲ.计算低压机的指示功率N,p压缩机的理论功率KW;IV.计算低压机的摩擦功率P——摩擦压力，MPa,取0.3;V.计算低压机的有效功率N=NL+NLmN,——低压机的有效功率，kW。VI.计算低压机的轴功率ηp——低压机的传动率，直接传动取1.0;N,=1.15Ny2)高压机I.计算高压机理论功率=1435KWN高压机理论功率，kW;i₄从中间压力绝热压缩至冷凝压力时过热蒸汽氨的焓，kJ/kg;nm——高压机的指示效率Ⅲ.计算高压机的指示功率N=1616KW IV.计算高压机的摩擦功率=38.13KWV高压机的氨循环量，kg/h;V.计算高压机的有效功率N=Nm+NN=165413KW VI.计算高压机的轴功率N ηm——高压机的传动效率，直接传动取1.0。VI.计算高压机的电动机功率N=1.15N=190225KW(4)附属设备计算1)冷凝器(采用立式)冷凝器是将氨在蒸发器和压缩机中吸收的热量传递给冷却水的热交换装置，使经压缩机压缩后的过热氨气凝结成液体。计算双极压缩制冷冷凝器的总热负荷Q双极压缩制冷冷凝器的总热负荷，kJ/h;G制冷系统高压机总的氨循环量，kg/h;i₄——从中间压力绝热压缩至冷凝压力时，过热蒸汽氨的焓，kJ/kg;i₆——冷凝压力下液氨的焓，kJ/kg。计算冷凝器的总冷却面积FO 冷凝器单位面积的冷却能力，立式取16720kJ/m².h;μa冷凝器工作条件系数，一般取1.1(新设备)。选用大连冷冻机厂生产的LN-250型立式冷凝器5台，总冷却面积为2)蒸发器(采用立式)计算蒸发面积蒸发器单位面积上的传热能力，kJ/m⁴·h,取10450KJ/m²·hu。蒸发器工作条件系数，取1.1(新设备)。选用大连冷冻机厂生产的LZL-240型立式蒸发机7台，总蒸发面积为3)中间冷却器安装在低压机和高压机之间，冷却低压机排出的过热蒸汽氨，避免高压机的排气温度过高，以保持高、低压机的之间压力；是液氨在进入蒸发器之前得到过冷，提高低压机的制冷量；分离低压机排气中夹带的润滑油，起油氨分离器的作用。选用数量：3个；计算筒体内直径Wim.氨的允许流速，一般为0.5~0.75m/s;取0.75m/s。型(直径1.0m)中间冷却器4)高压贮液桶计算高压贮液桶容积选用上海第一冷冻机厂生产的ZA-2型氨贮液器5个，总贮液量9.6m³。5)氨油分离器用来除去氨气中夹带的油雾，保证冷凝器和蒸发器的传热效率。拟用数量：8个；计算氨油分离器的筒体直径E₀高压机的吸气系数；n₀-拟用氨油分离器的数量；选用大连冷冻机厂生产的YF-125型(直径为0.6m)氨油分离器8个。6)氨液分离器分离由气体中所带的液滴，防止进入制冷压缩机而造成磨损或冲缸的危险。对保证压缩机的安全运转和提高制冷效率有良好的作用。拟用数量：12个；计算氨液分离器的筒体直径we——氨液分离器内气氨的流速，取0.5m/s;选用上海第一冷冻机厂生产的AF-1000型(直径1m)氨液分离器，数量12个。7)集油器冻结需冷量高峰时要开8台8AS-25冷冻机，总标准制冷量为416{×10³×8=3334400@J/h,安装上海第一冷冻机厂生产的JY-300型集油器3个。8)空气分离器用以排除在制冷系统中的不凝性气体，保证制冷装置长期正常运转和减少制冷剂的损失，提高制冷效果。在设计盐水温度低于-25C时就应该安装空气分离器。安装上海第一冷冻机厂生产的KF-20型空气分离器3个。4.2盐水系统设计(1)冻结站实际最大制冷量1547×10kJ/kg;(2)氯化钙溶液的比重1270kg/m³,盐水的比热为2.78kJ/kg°C;(3)盐水在管路中的允许流速，供液管内为0.5～1.5m/s,冻结管环形空间内为0.15(冻结深度小于100m)～0.5m/s(冻结深度大于300m);干管和集、配圈内为1.5～2.0m/s;(4)冻结管去、回路盐水温度差取4.5℃。主冻结孔形成独立的盐水循环系统，辅助冻结孔和防片孔形成共用盐水循环系统，以排除冷量分配中的相互干扰，以达到独立控制调节的目的。考虑到地层下部地温高、冻结孔孔间距大等因素，盐水循环采用正循环方式，优先冻结下部地层。盐水温度：积极冻结-28～-32℃;维护冻结-25～-28℃。盐水流量：主孔单孔12～18m³/h,辅孔单孔12～15m³/h。(1)盐水总循环量W,,(2)供液管直径d式中Wor供液管内盐水的允许流速m/sn'供液管数量，根供液管规格选用聚乙烯塑料软管φ75×6mm。盐水实际流速为1.32m/s(3)冻结管环形空间内盐水流速o。,式中d,——冻结管的内直径，mn,冻结孔的数量，个主动接管环形空间内盐水流速辅助冻结管环形空间内盐水流速以上两者均小于0.5m/s,符合要求。(4)盐水干管和集、配液管的直径d。选用盐水干管的规格：选用Q425×8mm的无缝钢管，验算盐水干管的流速为1.8m/s。集配液圈的规格：选用φ425×8mm的无缝钢管。4.2.3盐水泵的设计(1)基本资料1)盐水总循环量927.8m³/h2)盐水比重1270kg/m³;动力粘滞系数为15×10⁴kg·s/m²3)盐水干管，集、配液圈内径为0.409m,供液管的内径为0.063m,外径为0.075m,冻结管的内径为主动接管为0.142m,辅助冻结管为0.118m。4)盐水在管路内的流速：干管和集、配液圈内为1.8m/s,供液管内为1.32m/s,冻结管的环形空间内主冻结管的流速为0.356m/s,辅助冻结管的流速为0.224m/s。5)冻结孔的布置圈径：主冻结孔为13.5m,辅助冻结孔为10.2m。去回路盐水干管的长度为70m。6)蒸发器式的回路盐管高出盐水泵1.5m。(2)主冻结管盐水干管和集、配液管内为相当于从层流向紊流的过渡。冻结管内环形空间内为：2)盐水流动阻力系数λ3)压力损失h4)盐水泵=1.15×(1.82+14.39+0=113.3KW1)雷诺数R。盐水干管和集、配液管内为：Hb——盐水动力粘滞系数；0——干管内盐水流速。相当于从层流向紊流过渡。冻结管内环形空间内为：2)盐水流动阻力系数λ盐水干管和集、配液管内：3)压力损失h冻结管的环形空间内：管路内弯头、三通、阀门等局部阻力：回路盐水管高出盐水泵的高度：h₆=1.5m4)盐水泵所需扬程H=1.15×(1.65+14.39+1所需电动机功率Npa=38.3KWη,电动机的功率为0.85最后综合考虑主冻结管和辅助冻结管的情况，选择12SH-6A型盐水泵6台，流量为918m³/h,扬程70m,电机310KW,5台工作，1台备用。4.3冷却水系统设计台低压机(8AS-25),高压机的氨总循环量为14944kg/h;2、冷凝器进口处的冷却水温度24℃,冷凝器出口处的水温为28℃,氨的冷凝温度为30℃,中间温度为-3.5℃;3、氨的中间压力为0.3824MPa,冷凝压力为1.1895MPa。Q.——冷凝器的总热负荷，kJ/h;At冷凝器进、出口水的温差，取5℃(新设备)。(2)冷冻机的冷却水需水量=455m³/ht冷凝器的进水温度，24℃;t,从冷凝器回流循环水池的温度，28℃;t₄新鲜冷却水进入循环水池的温度，20℃。4.3.3水源井的设计水源井的个数n按照下式进行计算式中：Q——每个水源井的抽水量m³/h;n取为4个，设计4口水源井。选200QJ/80-88/8潜水泵(流量80m³/h)4台。4.4冻结可靠性保证措施在制冷过程中为了减少低温介质与周围环境的热交换，在低温管路和设备的表面以适当的隔热结构覆盖一层导热系数较小的隔热材料，对减少冷量损失，提高冻结效果，保证冻结的可靠性和降低冻结法凿井成本具有重要意义。(1)氨系统低温设备、管路保温氨系统低温设备包括：氨液分离器、中冷器等，保温材料用橡塑绝热保温材料(厚60mm)进行保温。(2)盐水系统保温盐水系统包括：盐水泵、盐水箱、盐水干管、配集液圈等，分别用橡塑绝热保温材料(60mm)、100mm厚聚乙烯保温板、聚氨脂壳管(50mm)等进行保温。(1)严格按照ISO9001-2000版质量标准程序操作，建立健全质量保证体系、质量管理机构、组织机构和监督机构，确保质量方针及质量目标的实现。认真分析该工程地质资料，抽调专业技术人员进行讨论，并聘用国内知名专家为该工程的专业技术顾问，成立专门机构，精心编制施工组(2)认真执行国家现行颁布实施的《煤矿井巷工程质量检验评定标准》,严格按技术规范和设计图纸施工。合理选择施工方法和施工机具，组织编制技术先进、经济合理、能够确保工程质量的施工组织设计和施工作(3)坚持以工序质量控制为核心，把握施工的每一环节，设置质量控制点进行预控。坚持本道工序未经检查验收或验收不合格，不得进入下一道工序施工。定期对职工进行技术考核，考核合格方能持证上岗，实行末位淘汰制度，促进职工学习和认真性，确保施工队伍的理论和技术水平满(4)认真研究地质、水文地质、冻土试验资料，通过解析计算、工程类比等科学手段设计安全可靠的冻结壁。认真研究学习国外深井冻结工程事例，总结国内深井冻结施工经验和教训，设计合理、可靠、经济的技术(5)采用新设备、新技术、新工艺，保证冻结技术方案的实现。配合甲方、监理做好冻结孔复测工作。成立现场技术攻关顾问组，聘请经验丰富、国内知名、享受政府津贴的冻结专家现场质量把关。(6)冻结方案设计结合工程类比、解析计算及国内施工水平现状最终确定冻结壁、冻结孔设计技术参数。控制冷凝器循环水温度，改善制冷工结制冷量满足冻结需冷量的要求。严格控制冷冻站安装质量和冷却水的质量，提高制冷效率，确保盐水降温过程顺利。(7)加强冻结监测，及时分析并预报冻结壁、冻结管的稳定性、安全性。加强盐水流量、温度、井帮温度、测温孔温度等参数的检测与分析，确保冻结系统工作正常。在冻结壁交圈前，还应密切注视附近水源井抽水对冻结壁交圈的影响，发现问题及时解决。(1)井筒掘至深厚粘土层时，冻结壁有效厚度必须达到设计要求。(2)根据冻土特性，深厚粘土层及单轴抗压强度低或具脆性破坏的粘土层，掘进应实行小段高快掘砌的方式通过。(3)强化冻结：在通过深厚粘土层时，盐水温度降至-35℃,以降低冻结壁平均温度，提高其强度以减少冻结壁变形量。(4)加强井下观测，并及时核算确定合理的安全段高指导掘砌施工。(5)严控冻结管材质量及焊接质量，确保冻结管变形的韧性和强度。(6)冻结管使用内衬管焊接，其接头强度较其他连接方式提高近1/3~2/3;各冻结管接头应尽量避免处于同一水平。(7)采用分段套壁的方式，延长深部粘土层的积极冻结时间，确保安(8)内排冻结孔施工过程中，应严格控制其内偏值。(9)加强盐水箱水位观测，并设置警铃，以便及时预报因冻结管断裂(10)预备两个孔的套管材料，以防冻结管断裂时及时套管恢复冻结。(1)盐水循环方式：深厚粘土层冻结的关键在中、下部冻结壁厚度、强度能否满足施工要求，为此在施工中外圈、中圈、内圈孔盐水始终采用正循环，优先加强中下部冻结，加快冻土发展速度，提高冻结壁厚度和强度，防止冻结壁变形；防片孔采用反循环。(2)加大盐水流量，降低盐水温度，采用大流量、高扬程盐水泵，加大盐水流量，向井下输送更多的冷量。提高设备运转效率，加快盐水降温速度，从而加快冻土发展速度，提高冻结壁强度。(3)加强盐水箱水位观测，并设置报警装置，及时发现因冻结管断裂引起的盐水漏失。必要时冻结孔采用单孔回液方式，既可直观检测冻结孔盐水流量，便于在冻结管出现断裂、供液管及回液管堵塞时，及时查明哪个孔出现问题，采取处理措施；又能减少回液阻力，提高盐水流量。副井冻结主要施工机械设备表序号设备名称型号规格数量国别产地制造年份额定功率(kw)、生产能力备注1钻机4石家庄2泥浆泵043陀螺2北京4冷冻机8武汉冷冻机250kw;制冷量100万一.5冷冻机6武汉冷冻机制冷量50万6蒸发器7大连冷冻机8kw;蒸发面积320m²/台7冷凝器0大连冷冻机17.5kw冷凝面积8中间冷却器6大连冷冻机9贮氨器4大连冷冻机/热虹吸贮氨器2武汉冷冻机/集油器1大连冷冻机J盐水泵2锦州水泵厂盐水泵2锦州水泵厂清水泵2锦州水泵厂自动空分1大连冷冻机钻进时，一般转速限制在80～100r/min,最大不超过150r/min,转速过快会使钻杆产生波状弯曲撞击孔壁造成孔斜；打钻时严禁两孔相背偏斜；根据造孔质量情况，随时对冻结孔偏斜情况进行随机复查，发现问题及时(1)冻结孔1)开孔(深10～20m)直径比正常钻进直径大20～40mm;开孔是整个钻进的关键，应严格保持垂直；开孔坑的周围应垫好，防止跑浆；钻头的翼片直径应相等，否则不能开孔；开孔时，钻杆提离孔底，不碰撞开孔坑的孔底和孔壁，如易坍塌，需下孔口套管护孔。2)终孔直径比冻结管外箍大15～20mm。3)冻结孔在300m以上钻孔偏斜率≤2.5%;300m以下按靶域施工，靶域4)孔深比设计孔深误差应小于500mm,孔位偏值：径向向外0～25水泄压后，用压气或提水器把水提净。6)在井筒相对方向不允许多数冻结孔向同一方向偏斜，应严格控制钻进过程中的偏斜，防止打穿相邻冻结孔，必须提供中间偏斜及纠偏资料的7)终孔验收应有业主、监理、冻结单位、造孔单位共同参加；8)施工完每一个冻结孔后，必须及时将其开孔和偏斜情况绘制在同一偏斜平面图上，便于下一个孔参照施工。20#优质低碳钢无缝钢管保冻结管的韧性和强度。10)外圈、中圈、内圈孔冻结管采用内衬箍坡口对接焊，接头强度提高达30%,达到母材的90%以上。焊接质量应有专人监督管理，确保焊接强11)减少冻结管温度应力，开机运行至盐水温度降到-2℃左右，运转3~5天，让冻结管在泥浆还未冻结未及抱住情况下，充分自由收缩。然后，在短时间内盐水骤然降至-15℃以下，让冻结管在短时间内急速收缩。这样冻结管1/2收缩量为自由状态收缩量，拉应力远小于钢管抗拉强度，为安全状12)配管时，有意错开接头位置，使所有冻结管接头的2/3不在同一水平上，上下错开3～5m,也可避免应力集中。(2)测温孔1)基本要求与冻结孔相同，另外终孔应进行成孔测斜，合格后下测温2)要求管接头不渗不漏，下管后要用压气或灌水作静压试漏，合格后3)如静压试漏不合格时，应拔出重新下管，以保证测温元件的正常下4)测温管不打压(决不能灌水)焊接质量要严格保证，不能渗漏。(3)水文孔1)基本要求和冻结孔相同。过滤器包扎应符合要求，下管时接头部位2)单孔综合报导和分层报导，水文孔中可下钻具，用清水冲洗；单孔分层报导，可分别连接管路，进行冲孔，直到水清为止。3)按设计要求将各种规格的管材搭配、配组、编号，将过滤器准确的4)在含水层部位，设过滤器，滤水孔直径为15mm,孔隙率为20%,孔距、排距均为33.5mm,插花排列，外包单层铁纱布，其上均匀牢固地缠绕12～14铅丝，间距为3～5mm。从小至大依次长出200mm,并各用一个管卡放在大管之上，提出大管后，6)花管位置一定要下到层位，花管部位先包一层塑料纱窗网再包二层棕皮，外裹一层25目铁纱网，每隔100mm用18#铁丝缠捆一道，再每隔1m用10#铁丝扎一道。7)扩孔时选用大于水文管50mm的钻头扩孔、泥浆稍稀，冲洗干净，待水文管下到底，再下一趟岩芯管，注入清水冲洗水文孔。(4)钻进注意事项1)根据不同的地层合理调配泥浆参数。2)注意软硬变层的操作。根据地质柱状图，判断变层部位，软变硬时，注意控制进尺，在变层部位，上下窜动钻具扫孔钻进，适当增加转速；硬3)在砂浆石、砾石层钻进时，少刻取，多研磨，将砂浆、砾石破碎，防止挤进孔壁，可采取边钻进边扫孔或稳压匀速进尺，防止忽快忽慢。较4)合理使用钻头，翼片外径应相等；新钻头下入孔底后，先慢扫到底，均匀加压，防止合金崩刃；钻头损坏要及时更换。5)上下钻具和测斜管时，应向孔内注入优质泥浆，防止塌孔。终孔要用优质泥浆循环30分钟以上，将孔底岩粉全部排出，以防岩粉沉淀、冻结6)始终保持慢转、减压、大流量钻进，使钻具的中和点落在加重管上。7)合理使用钻具，弯曲(每秒变形超过3mm)、磨损(单边超过2mm,均匀超过3mm)和丝扣损坏者不准使用。8)钻具量尺应准确，记录完整、清楚。终孔时核实钻具长度，确保钻孔深度符合设计要求。9)停钻时，将钻具提至安全地段或全部提出，防止埋孔事故。(1)冻结管结构要求1)冻结管连接采用外箍焊接，冻结管在地面两两对焊，增加节长2)冻结管连接应严密不漏，能够适应低温(-35℃)条件下工作，能够承受地压、盐水工作压力及温度应力而不至于破坏。3)焊接接头强度应等于管材本身强度，不得弯曲变形。(2)管箍要求1)长度为200mm,厚度≥8mm,内径比外径大1～1.5mm。中碳钢用低合金钢焊条，并用预热除去水蒸气，防止砂眼。2)用低碳钢卷焊，管材材质相同，焊缝不得渗漏，不得有砂眼和裂纹，且低于管外缘。同心偏差要求小于1.5mm。电焊工持证上岗，在保证焊接质量的前提下，加快焊接速度；下管时双人施焊，减少中间试压次数，严格检查冻结管质量，保证最后试压成功。(3)底锥要求砂眼和裂缝，且低于表面，先焊档板，后焊底锥。第一根管焊好底锥，对所有冻结管要严格检查、丈量、编号、配组，丈量尺寸和打压试漏要专人记录，对每一个孔派专人现场验收，合格后方准下入。(4)冻结管的配制加工三次，厚9～10mm的为四次。复用的管材必须进行除锈，以防止铁锈沉淀2)对管材(管箍、底锥)进行质量检查，以确定能否使用。严格检查管材的材质和焊接质量，防止损坏的管材混入编组。使用氧气平其端面时，应清除毛刺，以免影响与管箍的配合。3)丈量长度，记录应该准确可靠，并向下管人员交待清楚，以免下错，(5)冻结管的下放1)使用钻机提升，配合管卡，改造钻机钻架，钻架高度≥24m,确保冻结管提升高度。提前将下放冻结管运到钻机附近，减少额外作业时间，自2)下管前复核配管尺寸，检查质量，并作记录，确保下管长度，焊接时管头在管箍内应对齐，以防卡陀螺仪，焊好后，冷却10分钟以上放入孔3)管子放不下去时，先用人力扭转加压，再提起缓冲几下，实在不行再加钻机滑车向下加压，严禁加压过猛，损坏管接箍和底锥。冻结管下入后，管子四周填土，管口加盖，防止杂物落入管内。4)无论在地面或下管，焊管接箍时，最后一个人操作并记录，发生渗(6)冻结管的试漏1)动压试漏，冻结管下去后立即注入清水，用水压机进行动压试漏，向孔内打压至设计压力，经15分钟压力下降不超过49KPa,再延续15分2)试压工具、连接管路、盖板等，必须严密不漏。冻结管应下放到底后试漏，不得用管卡悬吊在井口板上，以防猛脱，撞坏底锥和管接箍。3)静压试漏，向安装好的冻结管内灌入清水，经1～2日后再注入30~40mm的机油，油面距管口100～200mm。注油后8～12小时进行液面降落测量，测量时应选择管口较平的位置做上标记，以便每次在同一位置测量，减少误差，每昼夜测一次，连续测3～4昼夜，液面下降不超过1mm为合格，否则应进行处理。项目部组织对冻结孔进行逐孔二次复核试压，试压要求同初次打压，此时由公司组织有关人员对冻结孔抽查验收。(1)严密性所有冻结孔按规范设计要求进行动压实验，以检查与原压有无出入，或有无被邻孔打穿、渗漏现象，并做验收记录。若严密性达不到要求，应进行堵漏或套管法处理，实在不行应拔出另一管或另打一孔。(2)垂直度和孔间距根据成孔测斜资料，检查终孔间距是否达到设计要求，根据终孔间距确定(3)深度和管内有无填充物用测绳测量所有钻孔深度，复核打钻下管记录，检查管内有无铁锈、泥浆、砂子等沉淀物。充填物为铁锈、砂子时，可用捞砂管将其捞净，并用清水循环，充填物为泥浆时直接用清水循环，钻孔不够深，影响冻结时，应该(1)基础施工，根据平面布置图测量放线，按基础图规格、尺寸要求施工位置的选择不应妨碍井筒掘进时提升绞车房及稳车的布置，避开掘进排矸线路及广场运输线路，避开砂、石、砖、水泥、木材等施工材料的堆放场地，盐水系统的干管弯头最少，冷却水排泄方便，冷冻站至井口的距离，一般为50m左右，变(配)电室应用防火材料建筑，在可能条件下尽量离开(2)冻结站安装形式为高、低压双级压缩系统，安装前对所有的设备、阀门检修完好。各种管路清理干净，所用的机具准备齐全，做好设备就位、(3)冷冻设备基础布置时应便于设备的维护、操作和整齐美观。两台相邻压缩机的突出部位间距不应小于1m,在油泵方向，应有抽出曲轴的空间和大部件卸装的吊点，压缩机上的压力表、油压表、排气阀门等，应面向主要操作通道。阀门的高度应为1.2～1.5m,超过高度应设操作台。中间冷却器应位于冷冻站中间，但靠近高压机。冷凝器设于室外，蒸发器应面向井口，并尽量接近井口。油氨分离器基础应使冷凝器出液口高于油氨分离器的进液口200～250mm。贮液器基础应保证冷凝液氨自重留下，冷凝器出液口高于贮液桶上部250～300mm。盐水泵应安装在蒸发器附近，多台时应有(4)氨压缩机的安装1)基础浇筑7d后，表面铲麻，每100cm2应有5～6个直径10～15mm小洞。安放地脚螺栓，压缩机就位，拧上螺帽，基础麻面及地脚螺栓孔，2)加放垫板，垫平找正，垫板要露出底座外边25～30mm,垫板至地脚螺栓边缘的距离为螺孔直径的1.5倍，垫板高度为30～60mm,每组垫板数3～4块，同一组垫板应点焊在一起，垫平找正，充分捣固，基础外露部分要抹光，7d后上紧螺帽，压缩机轴与电机轴同心度偏差不大于0.1mm。3)安装电机跑道及地脚螺栓，电动机就位，调整压缩机轴与电机轴的同心度，灌注混凝土，固定螺栓，充填设备与基础之间的空隙。4)电动机浇筑7d后，电动机就位，操平找正。电动机应能在跑道上(5)氨压缩机辅助设备的安装1)冷凝器进气口与油氨分离器出气口的法兰盘面应平行，法兰盘垫片口应无损坏，安装前应清洗干净，多台并联时，进气口、出液口应在同一标高，溢水槽应平整，严密不漏，分水器分水均匀。2)油氨分离器的进液口应低于冷凝器的出液口200～250mm,进液管应从冷凝器出液管低部接入，工作时有振动，应加弹簧垫圈和双螺帽固定，3)高压贮液筒顶面应低于冷凝器出液口250～300mm,用均液管与冷凝器联通，向放油器端微倾斜，应有液面指示器，多台并联使用时，桶径4)氨液分离器装在蒸发器和低压机之间，靠近蒸发器一侧，可用支架撑起，分离器的底部法兰盘应略高于蒸发器的进液口，保证重力供氨。蒸发器排管入箱前，应与氨液分离器、氨气收集器、集油器等试装合格后，方能编号顺序入箱。蒸发器的排管应垂直安放，相互间隔应相等。多台箱体并联时，标高应一致，相邻箱体要有200～250mm的隔热层间隙，用联通管串通。箱体外侧要留300～350mm隔热间隙，采用松散物作隔热层时，要砌砖墙保护。氨液分离器要安装垂直，蒸发器顶部应加盖隔热，搅拌器方向和转数应符合设计要求，装配部位不应漏盐水。5)中间冷却器的安装供液阀组安装高度，应使浮球阀体所示水平标线与中间冷却器规定液面高度在同一水平面上，远距离液面指示器的安装高度，应使中冷器正常液面位于指示器上下标线之间。安全阀安装前，要做灵敏性试验，限定压力1.2MPa,中间冷却器必须设置自动液面控制器，在安装前，复用设备，油分离器及中间冷却器应用热火碱水或四氯化碳清洗内部油脂及氨，至无6)氨液分离器氨液分离器液氨进液口应高于蒸发器液氨进口0.4m,应安装液氨自动7)管路的安装必须保证设备安全运转，操作检修方便，使管内介质流动阻力小，组装前应加工好弯头、法兰、接头，按尺寸配好管，备好阀门。装管时应禁止强力拉紧和硬扭对中，如管道有偏差或长度不合适，应拆下纠正，无法纠正的应更换新管。每条管道的最后一节闭合管，应根据实际尺寸使用样板精确制备，禁止采用厚垫圈补救管子过短的缺陷。安全阀的手轮禁止朝下设置，压缩机排气管的水平管段应向冷凝器方向倾斜，吸气管应向压缩机方向适当提高，倾斜度一般为0.1%～0.5%。氨管路架空部分，应予以固定，支撑跨度必须小于允许跨度，冷凝器至调节站之间应安设流量计，以测量氨液的循环量，充氨管上亦应安装流量计。(6)盐水泵的安装1)机座的安装基础的质量必须经过检查和验收，铲出麻面和放好垫板，安装应进行操平找正，机座与基础之间必须牢固的固定在一起。2)泵的安装吊装泵体，调整标高，操平找正。安装后泵的轴线必须成水平，中心线位置和标高必须符合设计要求。各联接部分必须具备较好的严密性，泵体与机座之间用螺栓联接牢固。泵的进水口要装过滤器及闸阀，进水口中心线与盐水箱出水口中心线要在一个水平面上。多台泵并联使用时，应保持泵体在同一高度上，泵的出水口必须安装阀门和压力表。3)电动机的安装电动机轴中心线与泵轴中心线必须在一条直线上，高差不超过0.1mm,中心度误差不超过0.1mm。电动机与泵的两半联轴节之间，轴向间隙按设计要求调整，达到手可转动和不抗劲。泵和电机完全装好后，对4)试车泵的各种配件部分必须正常运转，泵和电机的震动必须很小，轴承温度、进口真空度和出口压力都必须符合设计要求。(7)盐水管路的安装1)盐水干管均采用无缝钢管，干管采用法兰盘联接，连接严密，不渗不漏，相邻管路的法兰盘要错开布置。流量计前后都要装闸板阀门，并装有旁路。管路应安设流量计，以测量盐水循环量。根据管路跨度，用方木垫平管路。从冷冻站至环形冷冻沟槽的盐水干管应直线安装并稍向下倾斜，不得上下起伏，冷冻站盐水干管出口应高于集配液圈进口管100mm以上。2)环形冷冻沟槽的安装集、配液圈之间的距离，应考虑处理冻结管故障时能顺利的提起和下放供液管。采用法兰连接，集、配液圈的法兰接头要错开，接头必须不渗不漏，封闭端应装设放气阀门，集、配液圈本身应在同一水平面上，不得倾斜。3)冻结器头部与集、配液圈的连接冻结器头部是指集、配液圈与冻结器的相连接部分，配液圈与供液管向连，均设温度计插座，其开口必须向上，以便在插座内充油。冻结管上的插座应有一定的长度(≥200mm),以便测得流动盐水的温度。应在供液管上安(8)冷却水系统的安装1)安装期限冷却水系统的安装工作要在盐水管路打压试漏前10天完成，以便为置2)水泵的安装深井泵的传动轴心和电动机轴心要在同一直线上，并保持垂直，用手转动不抗劲后将电动机固定牢靠。清水泵的泵体轴心和电动机轴心在同一直线上，并保持水平。多台水泵并联使用时，应保证泵体在同一高度上，出口及进口设闸门，出口设压力表。水泵上端放风口标高应低于循环水池水面100mm。深井泵出口处应装设闸门及压力表。3)管路的安装冷却水管路包括水源井至循环水池、冷却水泵至冷凝器和冷冻机的全部管路。水源井至冷却水池的管道应埋设在冰冻线以下，其余设在地面。管路可用普通钢管，法兰盘联接。全部阀门采用闸板阀，管路通过主要道口时，应加强保护，以防断管。管线沿途不得漏水，水源井来水管路两端、冷却水泵出水口及冷凝器进、出水口处应设有温度计插座。来自深井泵的管路上和去冷凝器的管路上应安设流量计，安装质量要求与盐水管路上安(9)其他技术要求1)试压、保温：制冷三大循环系统安装完毕后，严格按《矿山井巷工程施工及验收规范》(GBJ213-90)要求进行压力试验和真空试漏。试压合格后对冷冻机低压管路和盐水系统管路、盐水箱、中冷器等低温管道、设2)充氨、试运转：试运转前先按设计比重配置氯化钙溶液(盐水冷媒剂),在冷却水系统、盐水系统工作正常后进行充氨试运转工作。试运转正3)设专人进行测温，冻结站开机前要对原始低温、参考井水位、水文孔水位、水温统一检测一遍，并做好记录。在积极冻结期间测温工作要每天进行一次，维护冻结期间每二天进行一次，所测资料阶段性上报处有关4)冻结器运转初期要检测各孔盐水流量，并观测冻结器结霜情况，确保每个冻结孔畅通且流量基本均匀。5)加强车间管理，使盐水温度尽快达到设计要求。6)在冻结期间，冻结井周围抽水影响半径内的水井一律停止使用，以8)冻结段井筒需放炮施工时，在放炮前，掘进单位应通知冻结站值班人员，以便检测盐水系统是否正常进行。冻、掘双方有关人员要密切配经常下井观测冻土发展情况及不同地层的井帮温度，做好原始记录，有异常情况双方尽早发现，积极采取措施，确保井筒安全通过冻结段。9)冻结施工人员严格按各项规程施工，认真执行ISO9001:2000程序，坚持把好各工序及施工过程质量关，确保冻结工程达到优良标准。5.2施工顺序施工前的准备工作；基础施工；设备就位及管路和地沟槽的安装；试压保温包扎；配制盐水；清水、盐水系统试运行；充氨、试运转冻结正常运转；监测、监控；试挖；正式掘砌；维护冻结；停机；冻结验收。5.3施工工艺流程(1)施工人员进驻现场后，在计划准备期内完成组织准备、物资准备、技及供水、供电等，为冻结施工创造条件满足施工的要求。(2)冻结施工的方法根据冻结站的总体设计，按照先设备后管路的安装程序和施工图的技术要求，将三大循环系统分别进行安装，并按照《井巷工程施工验收规范》 (GBJ213—90)要求试压、检查验收。冻结站采用8AS—25型冷冻机，串联双级压缩制冷。以氯化钙盐水溶液为冷媒剂，采用CW—2温度监测系统，监测冻结壁温度场变化情况和验算冻结壁厚度。(3)冻结施工工艺控制1)冻结站安装冻结站的安装包括氨系统、盐水系统及冷却水系统安装，要求根据冻结站的总体设计，按照先设备后管路的安装程序和施工图的技术要求将三大循环系统进行分别安装。冻结站安装完毕要按《井巷工程施工及验收规冻结站设备、压力容器及阀门在安装前必须进行清洗和压力试验，安全阀、液面指示器、放空气阀安装前必须做灵敏度试验，氨、盐水系统管路采用低碳无缝钢管，盐水箱安设液面自动报警装置。冻结站管路试压合格后，对氨低温管路和站内盐水管路进行保温包扎。2)冻结沟槽施工及冻结器安装冻结钻孔竣工后，进行冻结沟槽施工和冻结器安装，冻结器安装完毕要对沟槽进行清理，做到沟槽内清洁整齐。沟槽内要安装盐水流量监检测装置和各冻结器安装阀门控制装置，以便按时检测和调整各冻结器的盐水流量。盐水系统试压合格后要按照设计要求对盐水管路进行包扎。3)配置盐水按照设计的比重配置盐水，配置盐水时，要防止异物混入，以免使冻以上各工序进行完毕，即可进行充氨试运转。试运转期间，要认真调试各系统的运转系数，并进行对各冻结器盐水流量的检测和调整工作，各4)正常运转、设备检修和检测监控包括积极冻结期和维护冻结期。从开机到井筒掘砌至冲击层底板的时间为积极冻结期，井筒基岩段掘砌和内层井壁施工期间为维护冻结期。冻结期间，要按照设计的开机台数和降温计划控制各项运转参数，并进行水文孔水位、参考井水位、测温孔温度的检测，井筒掘进期间的井帮温度、冻结壁位移的观测等要进行严格的检测监控，为井筒的掘进施工提供可靠监测监控基础施工试压保温化盐水冻结沟槽施工冻试压保温化盐水结器安装充氨试运转正常运转冻结站拆除工期一览表序号施工内容副井备注1造孔2沟槽3开机至试挖4试挖安三盘5正式开挖至停机7总工期5.4冻结施工技术保证措施技术人员根据施工组织设计和现场实际情况做好如下工作：1)冷冻站设计包括冷冻站平面布置图、基础布置详图、安装平面图、冻结沟槽图、盐水系统图、冷却水系统图等。2)提出设备检修计划。3)提出工程材料计划。4)编制《施工安全技术措施》。5)现场技术交底。本工程使用的冷冻机及辅助设备全部为新购进设备，使用前按规范要求进行本检验，压力容器进行压力试验，并领取压力容器实验合格证明。1)对重复使用的材料(如阀门等)进行检修。2)依材料计划表，按施工需要的先后顺序购置，并按规格种类存放，本次施工使用的施工工具检修确认完好后挂牌，并在指定地方存放，表5-2冻结施工准备工具表电焊机4台无齿锯1台离合器1台台钻1台空压机1台弯管机1台电动试压泵1台砂轮机1台项目部人员组织对施工现场三通一平工作继续完善，车间及临时生活设施的建设及土建工程有关项目验收(如：设备基础尺寸、标高、预埋件(1)冻结站安装：依设备布置图和安装图完成冷冻站机房设备安装和临时配电室安装，安装过程要按作业指导书的要求进行，并符合有关标准要求。(2)沟槽砌筑安装：砌筑沟槽要求底帮不得漏水，安装后的干管及配液圈符试压，24小时压力不降为合格，盐水干管及配液圈以1Mpa试水压，1小(4)保温包装：盐水箱用50mm聚苯乙烯板双层保温，盐水干管河集配液圈用50mm厚聚苯乙烯双层保温。盐水密度控制在1.26～1.27g/cm³之间。制冷系统打压试漏结束时充氨，充氨要严格按《充注制冷剂作业指导书进行》,充注量要严格计量，认真保证充氨过程的安全。充氨时氨液面以达到贮氨器液面的80%为准。1)冻结孔全部投入运行，保证盐水流量达到设计要求。2)冷冻设备全部投入运行，确保盐水温度尽快达到-30℃,以利迅速交1)开挖后，继续全负荷运行，降低盐水温度-32℃以下，降低冻结壁平2)掘进至270米左右的深度，根据实际情况调整开机状况，同时保证冲积层掘进至井底，保持温度在-26℃左右，掘进至冻结深度后保持温度在-25～-28℃,直至打完壁座套壁至井筒的2/3左右停机。井筒套内壁结束后，放除制冷系统中的氨及盐水系统中的氯化钙盐水，进行冻结站拆除，拔出冻结孔中塑料管。6.冻结法凿井的监测工作6.1冷冻系统、冻结壁及井壁的温度测量冻结施工过程中对各种温度的监测至关重要，其中包括冻结制冷盐水温度、冻结壁温度场、工作面井帮温度。通过对冻结壁温度场监测可以全面掌握整个冻结壁在冻结过程中的发展情况和施工过程中的温度分布规律，正确判断冻结壁的交圈时间、厚度、温度，以便及时采取相应的措施。冷冻系统、冻结壁和井壁的测温介质包括(气态、液态)、盐水、冷却水、冻土、融土和混凝土，大部分为承压介质，甚至深埋地下。通常采用6.2冷冻三个系统的流量监测液氨、盐水、冷却水监测常用流量计(1)液氨流量：为了了解冷冻站的实际制冷量和设备的制冷效率，在冷凝器至蒸发器调节站之间进行液氨流量的检测。通常采用LW-50型涡轮(2)盐水流量：为了了解每个冻结器的工作状况和散热系数，以及全部冻结管的平均散热能力，在盐水干管和冻结器的部位进行盐水流量的检测。盐水干管的部位通常采用BLD-150、200型电磁流量计、孔板流量计。(3)冷却水流量：为了了解冷却水的供应情况和冷凝器的冷却效果，在冷却水泵至冷凝器之间进行冷却水流量的检测。通常采用LSL-200型水6.3井壁内外力测量井壁外力的测量内容为永久压力和冻结压力。一般采用钢弦式、差动变压器和液压式等压力盒。目前以钢弦式应用最为广泛，使用效果较好。(1)钢弦式的特点：电磁线圈固定在底座的压膜上，钢弦固定在支架上并处于拉紧状态。当压力盒受压后，受压膜变形，从而改变钢弦应力和频率，因钢弦不会自动震荡，可利用激发放大器不断想钢弦下部的电磁圈发脉冲，以激发钢弦震荡。由于钢弦在磁芯上不断震荡，电磁线圈就会感应出与钢弦自由震荡频率相等的交变信号，输送到频率计上，便可进行测(2)差动变压器的特点：差动变压器的线圈放在封盖的套筒中，而磁芯通过支撑杆固定在底座的受压膜上。当压力盒受压时，将产生磁芯和线圈的相对位移，从而改变差动变压器输出的电压，并输送到电子管电压表或其它仪表上，便可以进行测量。钢筋应力的测量主要采用钢弦式钢筋计。(1)结构特点：钢筋计布置在需要测量应力的钢筋轴线上；能够直接测出钢筋应力的大小，具有足够的灵活性，不需要进行计算；钢筋计的材质应与钢筋材质一致，钢筋计的断面应与被测钢筋的断面相等，但考虑到外壳被管的接头的固定孔削弱，因此其实际断面比钢筋断面要大一些。(2)标定方法：标定前先测量钢筋计的初频，徐徐在压力计上加压或受拉，当压力机上表盘的指针达到指定位置时，立即测定钢筋计的频率。反复进行加载试验2~3次，如果初频变化不大，说明钢筋计质量良好。根据实验数据，绘制钢筋计的应力频率曲线，并标上钢筋计号码。(3)安装方法：预先在钢筋计的两端的拉杆上分别焊接短钢筋，焊接钢筋时，为避免由于高温而使钢弦和电磁线圈受到损坏，钢筋计用水冷却，并用耐火材料做防护。将钢筋计安装在实测地点的钢筋位置，绑扎牢固；在安设钢筋时，务必使钢筋计免受侧向力，因为侧向力会造成钢弦频率大幅度的变化，最后导致测量结果难以分析。超声波是一种高频声波，在不同介质中的传播速度是不同的，但在某一介质中的传播速度是不变的，声波在介质中传播时，如果遇到另外一种介质，它会产生声波反射。由于声波在冻结土壤中的传播速度比在未冻结的土壤中快50%以上，所以我们可以利用这一特性来检测冻结壁的厚度。(1)挂垂球法成本低，误差大；读数不方便(2)千分表法精度高，读数不方便(3)应变计法精度高，读数方便(4)直接测量法观测方便，精度较高；受到段高的限制。7.冻结井筒掘进冻结壁厚度时按冻结地层的最大地压计算的，最大地压值一般时在冻结段的下部。而上部的地压较小，要求冻结壁的厚度也相应的小些。若等到冻结壁的厚度达到设计厚度时才进行开挖，随着冻结的继续，冻结壁不断增厚，当挖到最大地压处时，冻土将扩展到荒径以内很多，甚至使井筒结壁的厚度或强度足以抵抗该处的地压时就可以进行开挖，并继续进行积极冻结，使冻结壁继续扩展，以适应深部地压的要求。(1)试挖：1.水文观测孔内的水位已有规律的上升并冒水；2.测温孔的温度降至设计要求值，证实含水层的冻结壁已全部交圈；3.按不同地区、不同地层的冻结速度以及冻结壁的平均温度推算，在井筒掘砌过程中，每一岩层的冻结壁厚度和强度均能符合要求。T不同孔距的冻结壁交圈时间；Z₁冻结壁交圈后至开始试挖时间，一般取10～20天。计算得T=135天(2)正式开挖：1.根据水文孔和测温孔的资料，确认全部含水层的冻结壁已经交圈；2.通过试挖已证实冻结壁有一定的厚度，按冻土扩展速度推算，不同深度的冻结壁厚度和强度可以适应掘进速度要求；3.正式开挖前的准备工作已全部就绪。式中T——估算井筒正式开挖时间，天；Z₂冻结壁交圈后至开始开挖时间，一般取20～40天。7.2开挖前的准备工作(1)场外公路及场内主要运输线路已能满足井筒施工设备、材料运输的需(2)供配电系统已正常供电，供电量能适应井筒施工的需要；(3)工程施工供水系统已正常供水，供水量满足井筒施工的需要；(4)通信联络系统已正常使用，能满足井筒施工的需要；(5)施工场地的平整度已能适应井筒施工的需要。冻结段掘砌工程有关的临时工业建筑已经正常使用，并能适应井筒施工的7.2.3锁口、井口盘、固定盘和凿井吊盘、稳绳盘(1)冻结井筒一般先施工临时锁口，风井还应统一考虑风道口的施工；(2)锁口、井架基础和环形冷冻沟槽协同施工，锁口的底板应位于隔水层中，比环形冷冻沟槽的底板深0.5米以上；(3)应注意井架基础与环形冷冻沟槽的相互关系，当井架基础与冻结管、集液圈位置相互影响时，应提出具体方案和施工图；(4)井口安装质量合格；(5)固定盘、吊盘和稳绳盘已加工好，并在地面完成整体试组装工作；(6)井口棚用不燃性材料建筑，标高应比附近地面高0.5米以上。(1)井架、天轮、翻矸台、溜矸槽和矸石仓安装完毕，质量合格；(2)提升机、绞车安装完毕，试运转正常；(3)提升机钢丝绳缠绕完毕，提升系统运转正常；(4)信号系统安装完毕，联络方便、准确。(1)压风机安装完毕，试运转正常；(2)压风管路和压风干燥装置安装完毕，质量合格。(1)混凝土搅拌机安装完毕，试运转正常；(2)砂石堆放和清洗场地施工完毕，系统安装和试运转正常；(3)砂、石、水泥过磅装置及运输系统已施工和安装完毕，试运转正常。(1)冻结壁交圈10～20天左右进行试开挖，深度一般为20米左右；(2)试挖15～20米后进行吊盘、固定盘及其他凿井悬吊设备稳绳盘、完成各工种的安全、质量和技术操作的培训工作，有些特殊工种要经7.3冻结段掘进与支护的特点(1)冻结段穿过的地层稳定性差，压力大，水量丰富，水头高；(2)冻结壁为弹塑性体，具有流变性，在施工过程中易于产生塑性变形和