以安徽祁南矿东风井冻结法凿井为工程背景，以多圈管冻结的不同土性表土层为研究对象，基于冻结孔实际成孔位置，应用有限元软件COMSOL Multiphysics分别建立埋深218 m钙质黏土层位、埋深225 m细砂层位和埋深259 m砂质黏土层位3个不同土性、不同埋深的冻结温度场数值计算模型，并结合现场实测数据，分层计算分析了其冻结壁温度场时空演化规律，结果表明：在相同冻结条件下，埋深225 m细砂层位冻结壁有效平均温度比埋深259 m砂质黏土层位和埋深218 m钙质黏土层位分别低0.09～0.72℃和0.44～1.95℃，埋深225 m细砂层位平均有效厚度比埋深259 m砂质黏土层位和埋深218 m钙质黏土层位分别厚0.17～0.38 m和0.29～0.47 m；现场实测与数值计算均表明，各个层位冻结壁开挖时，其平均温度均低于–15℃，有效厚度均大于6.2 m,200 m以下深部表土层井帮温度低于–4℃，满足施工要求，冻结壁强度和稳定性均处于安全状态；冻结孔沿径向将冻结温度场划分为3个区域（A区、B区、C区），B区在冻结孔冷量叠加的影响下降温速度最快，A区降温速度适中，C区距离冻结管较远，且外部土体源源不断向其输入热源，降温速度最慢。该研究可为冻结法凿井中冻结壁的施工提供一定的理论参考。

国家自然科学基金项目（51374010,51878005）；安徽理工大学矿山地下工程教育部工程研究中心2020年基金项目（JYBGCZX2020209）；

1 工程概况
2 冻结壁温度场数值计算模型
2.1 基本理论
2.2 土体热物理参数
2.3 初值与边界条件
2.4 数值计算模型的建立
3 冻结壁温度场时空演化规律
3.1 温度场实测数据分析
3.2 数值计算模型验证
3.3 有效冻结壁平均温度和厚度
3.4 主面温度场时空变化
3.5 井帮温度
4 结论

黄诗清,荣传新,龙伟,马昊辰,何骏珍.祁南矿东风井冻结温度场时空演化规律分析[J].煤田地质与勘探,2022,50(08):125-133.