【正文】 a3凍結(jié)壁平均溫度℃104凍土極限抗壓強(qiáng)度Mpa5凍土允許抗壓強(qiáng)度Mpa6安全系數(shù)27安全掘進(jìn)段高m8凍結(jié)壁計(jì)算厚度m由于措施井凍結(jié)的主要地層為第四系和第三系粘土層及下部白堊系和侏羅系地層，根據(jù)計(jì)算結(jié)果和類似地質(zhì)條件井筒凍結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)。）4 凍結(jié)技術(shù)參數(shù)的確定根據(jù)井筒工程地質(zhì)條件，凍結(jié)參數(shù)確定如下：(1) 積極凍結(jié)期鹽水溫度為30～32℃，維護(hù)凍結(jié)期鹽水溫度為24～26℃。凍結(jié)孔深度確定如下：主凍結(jié)孔凍結(jié)深度為533m；輔助孔凍結(jié)深度為246m。經(jīng)過對(duì)凍結(jié)壁形成及井筒掘進(jìn)速度情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，以井筒掘至各水平時(shí)，凍結(jié)壁能夠保證連續(xù)安全掘砌施工為原則，采取主凍結(jié)孔加輔助凍結(jié)孔的凍結(jié)方式。(4) 根據(jù)溫度應(yīng)力場(chǎng)對(duì)基巖含水層進(jìn)行驗(yàn)算，以保證掘進(jìn)施工的安全。(2) 采用信息化施工，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)凍結(jié)壁的發(fā)展情況，確保施工安全。按圍巖穩(wěn)定性劃分標(biāo)準(zhǔn)為屬弱～中等穩(wěn)定巖層。7) 富縣泥巖巖組：主要由泥巖組成，塊狀、易碎。6) 煤巖組：據(jù)本次煤層的物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)資料，～，；%，%，176。各巖組為層狀結(jié)構(gòu)，層里面明顯，砂巖強(qiáng)度及水穩(wěn)定性較好，泥巖及砂質(zhì)泥巖易軟化。5) 延安組砂質(zhì)泥巖巖組：由泥巖、砂質(zhì)泥巖與厚層狀中、粗粒砂巖組成，～ g/cm3，～，～176?！?) 直羅砂巖巖組：上部砂質(zhì)泥巖，夾中細(xì)粒砂巖；下部以粗粒砂巖為主，夾薄層粉砂巖。～%，～，～%。3) 安定砂巖～泥巖巖組：為灰綠色中粒砂巖～泥巖，砂巖成分以石英、長石為主，泥質(zhì)膠結(jié)，疏松，富水性弱。該巖組工程地質(zhì)特征為：(g/cm3)，(g/cm3)，%，%，176。本巖組上部風(fēng)化程度較劇烈，富水性強(qiáng)，巖石松軟，易破碎、節(jié)理、裂隙較發(fā)育，地下水對(duì)巖層的軟化作用較明顯，按圍巖穩(wěn)定性劃分標(biāo)準(zhǔn)為弱~中等穩(wěn)定巖層。富水性中等。② 巖組工程地質(zhì)分述1) 洛河砂巖巖組：淺棕紅色中粒砂巖夾淺灰綠色中粗粒砂巖和雜色礫巖薄層，分選較好，磨圓中等，泥質(zhì)基質(zhì)～孔隙式膠結(jié)，具斜層理。褐色，粒度大于1cm，易坍塌，位于潛水位之下。松散，未固結(jié)，黃褐色，稍濕、密實(shí)，易坍塌。淺黃褐色，含植物根系，偶見小礫石，較均勻；下部為黃褐色粉質(zhì)粘土，稍濕、中密、堅(jiān)硬。 巖土工程地質(zhì)評(píng)述(1) 層組根據(jù)鉆孔揭露及采樣測(cè)試，土類層組可分為粉質(zhì)粘土、細(xì)沙土及碎石土三個(gè)層組。3 巖石工程地質(zhì)特征 井筒巖石物理學(xué)性質(zhì)副井檢孔各組段均采取了巖石物理學(xué)實(shí)驗(yàn)樣，對(duì)土樣測(cè)試內(nèi)容為：容重、密度、濕度、孔隙度、可塑性、內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力、抗壓強(qiáng)度、膨脹性。Cl—Na型，；延安組含水層水質(zhì)類型Clm)水位降低S(m)穩(wěn)定時(shí)間(小時(shí))水位誤差(%)流量誤差(%)Q—S曲線質(zhì)量評(píng)價(jià)滲透系數(shù)K(m/d)影響半徑R(m)副立井井檢孔Q0~1330正常合格K1L~3正常合格8090J2y~1330正常合格 地下水化學(xué)類型本次化驗(yàn)結(jié)果：第四系含水層水質(zhì)類型SO4(7) 富縣組、三疊系胡家河組泥巖隔水層以泥巖、砂質(zhì)泥巖等隔水性巖石為主，埋藏深為相對(duì)隔水層。m)，滲透系數(shù)K：(m/d)，富水性弱，水質(zhì)類型Clm)，滲透系數(shù)K：(m/d)，富水性微弱含水層，水質(zhì)類型SO4—Na型。m)，富水性極弱，可視為煤系與上覆白堊系含水層之間的穩(wěn)定隔水層。SO4—Na型、SO4—Na型。(3) 宜君組礫巖弱含水層據(jù)鄰區(qū)井田鉆孔抽水試驗(yàn)：?jiǎn)挝挥克縬：～(l/sm)，滲透系數(shù)K：(m/d)，富水性中等—較強(qiáng)，水質(zhì)類型SO4Cl—Na型。 各含水地層水文地質(zhì)特征(1) 第四系含水層抽水試驗(yàn)涌水量Q：(l/s)，單位涌水量q：(l/s井田內(nèi)斷層罕見，但在東南部的水簾礦、火石咀礦、~。北翼傾向4～8176。路家—小靈臺(tái)背斜的東端深入井田的南部，軸向N78176。在此單斜上產(chǎn)生一些寬緩而不連續(xù)的褶皺。 構(gòu)造概述彬長礦區(qū)位于鄂爾多斯盆底南部渭北北緣的彬縣—皇陵褶皺帶。該層底部為粘土層，與下部地層成沖刷接觸?？紫妒侥z結(jié)，質(zhì)密堅(jiān)硬，為河流相沉積。與下侏羅統(tǒng)安定組假整合接觸。礫石成分主要為花崗巖、變質(zhì)巖塊次為石英巖塊。與中侏羅統(tǒng)直羅組假整合接觸。(2) 侏羅系中統(tǒng)侏羅系安定組(J2a)為棕紅色、紫紅色砂質(zhì)泥巖，夾薄層紫灰色、灰綠色中~粗粒砂巖，底部為含礫粗砂巖。依據(jù)回風(fēng)立井井檢孔和主、副井地質(zhì)報(bào)告，地層由老至新依次有：三疊系中統(tǒng)銅川組(T2t)，侏羅系下統(tǒng)富縣組(J1f)、中統(tǒng)延安組(J2y)、直羅組(J2z)、安定組(J2a)，白堊系下統(tǒng)宜君組(K1y)、洛河組(K11)及第三系(N)，第四系(Q4)地層巖性情況見表12地層結(jié)構(gòu)表。 陜西彬長礦區(qū)開發(fā)建設(shè)有限責(zé)任公司小莊礦井措施井井筒凍結(jié)工程施工組織設(shè)計(jì)小莊礦井措施井井筒凍結(jié)工程施工組織設(shè)計(jì)第一章 工程概況1 礦井概況小莊礦井是xx礦業(yè)集團(tuán)有限公司的建設(shè)項(xiàng)目之一，由北京華宇工程有限公司設(shè)計(jì)。 表11 措施井井筒特征表序號(hào)項(xiàng) 目參 數(shù)1井筒中心坐標(biāo)（m）X= Y=2井口設(shè)計(jì)標(biāo)高（m）Z=+3井筒凈直徑（m）4最大掘進(jìn)荒徑（m）(含壁座)5表土段深度（m）6支護(hù)結(jié)構(gòu)鋼筋砼7凍結(jié)深度(m)5332 井筒地質(zhì)特征甲方未提供地質(zhì)資料，要求參照回風(fēng)立井地質(zhì)柱狀圖，措施井距回風(fēng)立井125m.。表12 地層結(jié)構(gòu)表地層單位層序號(hào)層厚(m)深度(m)巖石名稱　　　　　地層單位層序號(hào)層厚(m)深度(m)巖石名稱第四系1黃土第三系16卵石層2粉質(zhì)粘土白堊系17中粒砂巖3粘土18含礫砂巖4粉質(zhì)粘土19中粒砂巖5粉質(zhì)粘土20含礫砂巖6粘土21中粒砂巖7粉質(zhì)粘土22粗礫巖8粘土侏羅系23中粒砂巖9粉質(zhì)粘土24泥巖第三系10粘土25細(xì)粒砂巖11粉質(zhì)粘土26泥巖12粘土27粗粒砂巖13粉質(zhì)粘土28泥巖14粘土29泥質(zhì)粉砂巖15粉質(zhì)粘土現(xiàn)由老至新分述如下：(1) 三疊系中統(tǒng)銅川組(T2t)巖性為一套灰黑色，質(zhì)均，質(zhì)純，水平層理發(fā)育，巖石成熟度較高。本組地層以干旱氣候平原洪積相沉積為主。(3) 白堊系① 下白堊統(tǒng)宜君組(K1Y)巖性以雜色巨厚層狀粗礫巖。礫徑一般5～15cm，最大25cm以上，次棱角—次圓狀，分選差，基底式或空隙式膠結(jié)，質(zhì)密堅(jiān)硬。② 下白堊統(tǒng)洛河組(K11)巖性為紫紅色、棕紅色細(xì)~粗粒長石砂巖，中夾2層中厚層狀雜色粗粒巖層及薄層棕色砂質(zhì)泥巖。(4) 第三系主要以棕紅色粘土為主，成分以石英為主，可見灰?guī)r粒，粒徑一般25～80mm，最大200mm。(5) 第四系 (Q4)覆蓋于第三系地層之上，為沖積破積層及河床堆積形成的粉質(zhì)粘土、粘土層等?？傮w構(gòu)造形態(tài)為中生界構(gòu)成的NW緩傾的大型單斜構(gòu)造。施工井筒位于路家—小靈臺(tái)背斜的南翼，安化相斜的北翼。E，南翼傾角1～3176。兩翼跨度7～8公里，起伏幅度南翼80m，北翼150m，在井田內(nèi)軸向延長約4公里。副井檢孔附近沒有發(fā)現(xiàn)斷層，屬巖層平緩、簡(jiǎn)單構(gòu)造類型。m)，滲透系數(shù)K：(m/d)，富水性弱，(g/l)，水質(zhì)類型SO4(2) 洛河組砂礫巖含水層抽水試驗(yàn)涌水量Q：(l/s)，單位涌水量q：(l/sCl—Na型。m)，滲透系數(shù)K：～(m/d)，屬富水性不均一的弱含水層，～(g/l)，水質(zhì)類型Cl(4) 安定組砂泥巖極弱含水層據(jù)井田外圍鉆孔抽水試驗(yàn)：?jiǎn)挝挥克縬：0～(l/s(5) 直羅組砂泥巖微弱含水層據(jù)井田內(nèi)鉆孔抽水試驗(yàn)：?jiǎn)挝挥克縬：(l/s(6) 延安組砂巖含水層抽水試驗(yàn)涌水量Q：(l/s)，單位涌水量q：(l/sSO4—Na型。表13 抽水試驗(yàn)參數(shù)成果表 項(xiàng)目孔號(hào)層位試段深度(m)水位降低次數(shù)單位涌水量q(l/sCl—Na型，；洛河組含水層水質(zhì)類型SO4SO4—Na型。采取的基巖樣測(cè)試項(xiàng)目為：容重、密度、濕度、孔隙度、內(nèi)摩擦角、抗壓強(qiáng)度、泊松比、含水率、軟化系數(shù)等。① 粉質(zhì)粘土：0～。② 砂礫石砂礫石：～。③ 碎石土碎石土：～。(2) 巖組① 巖石質(zhì)量及完整性根據(jù)鉆孔工程地質(zhì)編錄所確定的巖石RQD值，按GB1271991中規(guī)定的評(píng)價(jià)方法。裂隙較發(fā)育。該巖組的工程地質(zhì)特征為：(g/cm3)，(g/cm3)，%，%，176。2) 宜君礫巖組：為藍(lán)灰色塊狀巨礫巖，鈣質(zhì)膠結(jié)，砂質(zhì)充填，較堅(jiān)硬，富水性微弱?！械确€(wěn)定巖層?！?，～，～176。按圍巖穩(wěn)定性劃分標(biāo)準(zhǔn)為弱穩(wěn)定巖層?！?，～%，～，～，～%，～176。按圍巖穩(wěn)定性劃分標(biāo)準(zhǔn)為弱～不穩(wěn)定巖層?！?，～。由于巖石組合不同，巖組工程地質(zhì)變化較大，按圍巖穩(wěn)定性劃分標(biāo)準(zhǔn)為屬不穩(wěn)定~中等穩(wěn)定巖層。按圍巖穩(wěn)定性劃分標(biāo)準(zhǔn)為屬若穩(wěn)定巖組。 g/cm3，%，%，176。第二章 工程施工技術(shù)方案1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)針對(duì)井筒特征，凍結(jié)方案以“安全第一、防斷管、少挖凍土、按期完成”為原則，確保井筒施工安全為目的，方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下： (1) 采取主凍結(jié)孔加輔助凍結(jié)孔的凍結(jié)方式，其中主凍結(jié)孔采用一次凍全深的施工方式。 (3) 為了掌握凍結(jié)壁溫度場(chǎng)及其變化規(guī)律，應(yīng)用OC1010型計(jì)算機(jī)測(cè)溫系統(tǒng)。2 凍結(jié)方式根據(jù)綜合成井80m/月的施工速度，為了保證凍結(jié)壁的有效厚度，實(shí)現(xiàn)井筒盡快開挖。3 凍結(jié)深度的確定根據(jù)建設(shè)單位確定的措施井凍結(jié)深度為533m。（穿過第四、第三系沖積層，在壁座以上1m處。(2) 凍結(jié)壁厚度根據(jù)小莊礦井基巖段地層的水文工程地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)中搜集了我單位在xx小莊礦主、副井等類似地質(zhì)條件下的凍結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，凍結(jié)壁計(jì)算采用有限段高公式計(jì)算，計(jì)算參數(shù)及結(jié)果見表21。5 鉆孔布置設(shè)計(jì)鉆孔布置參數(shù)見表22及鉆孔平面布置圖及剖面圖。7 測(cè)溫孔設(shè)計(jì)為了準(zhǔn)確掌握凍結(jié)溫度場(chǎng)變化情況，設(shè)計(jì)3個(gè)測(cè)溫孔。8 水文孔設(shè)計(jì)為了準(zhǔn)確報(bào)導(dǎo)凍結(jié)壁交圈情況，根據(jù)井檢孔資料，設(shè)計(jì)水文孔1個(gè), 采用φ1085mm無縫鋼管，外接箍連接方式。9 凍結(jié)壁形成預(yù)測(cè) 主要含水層凍結(jié)壁交圈時(shí)間，參考小莊主、副井凍土發(fā)展速度，主要含水層凍結(jié)壁交圈時(shí)間約為48天。 井筒開挖時(shí)間考慮凍結(jié)段凍結(jié)壁所需要的厚度和強(qiáng)度，開凍至開挖時(shí)間為55天。表31 井筒冷量計(jì)算表項(xiàng) 目單 位參 數(shù)凍結(jié)管散熱能力萬kcal/h井筒凍結(jié)需冷量萬kcal/h3) 冷凍機(jī)選型及數(shù)量設(shè)計(jì)積極凍結(jié)期鹽水溫度為30～32℃，維護(hù)凍結(jié)期鹽水溫度為24～26℃。根據(jù)計(jì)算，井筒配備機(jī)型及數(shù)量見表32。表34 輔屬設(shè)備選型及數(shù)量表序號(hào)名稱型號(hào)單位臺(tái) 數(shù)1汽化器LZL200臺(tái)112冷凝器EXVⅡ340臺(tái)73中冷器臺(tái)54儲(chǔ)液器臺(tái)25集油器JY300臺(tái)16熱虹吸器臺(tái)22 鹽水系統(tǒng)設(shè)計(jì)① 鹽水總循環(huán)量：658m3/h（其中主孔凍結(jié)器鹽水流量為14 m3/h，輔孔凍結(jié)器鹽水流量為12m3/h）。③ 鹽水干管及配集液圈：根據(jù)鹽水總流量，選用φ3779mm無縫鋼管(一配一集)。② 新水補(bǔ)充量：15 m3/h。表35 凍結(jié)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)表序號(hào)項(xiàng) 目單位參 數(shù)1井筒凈直徑m2凍結(jié)段最大掘進(jìn)直徑(含壁座)m3沖積層厚度m4凍結(jié)深度m5335凍結(jié)壁厚度m6最大孔間距主孔m≦終孔m≦(向內(nèi)偏斜≦)輔助孔終孔m（向內(nèi)偏斜≦）7凍結(jié)孔布置主孔圈 徑m孔 數(shù)個(gè)35開孔間距m(弦長)深 度m533輔助孔圈 徑m孔 數(shù)個(gè)14開孔間距m(弦長)深 度m2468凍結(jié)孔工程量m220999水文孔個(gè)/m1/24210測(cè)溫孔個(gè)/m2/533 1/24611鉆孔工程量m2365312積極凍結(jié)期鹽水溫度℃30~3213維護(hù)凍結(jié)期鹽水溫度℃24~2614開凍至開挖d5515凍結(jié)最大需冷量萬kcal/h16新水補(bǔ)充量m3/h15第四章 供配電設(shè)計(jì)1 供電要求及供電方式凍結(jié)孔施工和凍結(jié)站供電均被列為礦山企業(yè)二類負(fù)荷，應(yīng)具有一定的可靠性，只有在特殊情況下才能短時(shí)間停電，并且在停電前應(yīng)通知打鉆及凍結(jié)站負(fù)責(zé)人，以便提前做好停電準(zhǔn)備工作。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況，凍結(jié)孔施工和凍結(jié)站臨時(shí)變電所供電電源采用10KV供電線路。2 供電設(shè)計(jì)