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“冻结法施工技术研究与应用”专刊

来源：建井技术

专刊为《建井技术》2022年第6期，共11篇研究成果。

行业视野: 采矿
类别; 48个
关键词; 26位
专家; 11篇
论文; 2246IP
点击量; 1157次
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地下水对人工地层冻结过程的影响机制研究进展及展望

作者(Author)：荣传新, 王彬, 曹祎, 龙伟

摘要：目前关于地下水渗流作用对人工地层冻结过程的影响机理研究主要集中在模型试验、数值计算以及理论解析解3个方面。关于模型试验的研究成果已经基本实现了地下水对人工冻结温度场影响规律的定性分析,但对于地下水流速度对冻结温度场的量化影响规律尚未得出一致的研究结论;关于地下水渗流条件下人工冻结温度场的数值计算方法主要包括“表观热熔法”以及“焓-孔隙度法”,但这两种数值计算模型均对水热耦合过程进行了简化,无法全面深入地反映较大流速地下水与冻结温度场耦合作用的科学本质,因此流速计算范围受到一定的限制,计算准确度也有待提高;关于地下水作用下冻结温度场解析解的研究成果主要集中在稳态温度场方面,能够反映温度场随时间及流速变化规律的瞬态温度场理论解尚无相关成果。基于当前的研究现状,提出了该科学问题未来的研究方向。

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建井技术

2022年第06期

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超深冲积层冻结井壁及方案设计优化的工程实践

作者(Author)：曾凡伟, 周厚敢, 曾凡毅, 王春江, 郝海林

摘要：赵固矿区是继万福矿区749～753.95 m冲积层后第二个穿过700 m超深冲积层的矿区。赵固二矿西回风井穿过冲积层704.60 m,投标设计冻结深度820 m,属国内外冻结井筒穿过冲积层最厚的井筒之一。根据相关规范、标准进行冻结井壁和冻结方案设计,因其厚度比较大,经济上不合理且又影响砌筑质量和安全。本文基于大于700 m超深冲积层赵固二矿西回风井冻结井壁及冻结方案设计面临的问题,通过科技攻关对其进行了设计优化,经过工程实践,实现了该冻结井筒的安全快速施工,为国内及赵固矿区今后更深厚冲积层冻结井壁和冻结方案设计及施工提供了成功经验。

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建井技术

2022年第06期

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螺旋式支撑结构在冻结暗挖工程中的应用

作者(Author)：刘东启

摘要：冻结暗挖工程开挖后一般采用型钢支架+木背板+喷射混凝土的联合支护方式,联合支护为固定静态支撑结构。由于开挖面与联合支护的间隙不易及时充填密实,导致无法有效抵抗较大的地面荷载、地层压力及冻结壁塑性变形的影响,特别是当开挖面过大时,围护变形大,产生位移变形更大。因此,需要设计一种可施加预应力的支撑结构,来解决开挖面位移变形的问题。通过工程案例分析,设计应用的可施加1 000 kN预应力的螺旋式支撑结构,能够有效解决大开挖断面复杂支护体系,地面、冻结壁、开挖面位移变形等不易控制的问题,根据理论研究和工程现场数据分析,提供了一种大断面冻结暗挖联合支护对周边环境变形控制的方法和经验,可为今后类似工程施工参考借鉴。

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建井技术

2022年第06期

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真空管隔温技术在斜井冻结中应用的研究

作者(Author)：张庆武, 胡祖军

摘要：为解决斜井冻结工程中掘进断面隔温管效果差、冻土温度低、挖掘速度慢的难题,应用传热学原理,选用与冻结管同材质的无缝钢管制作中空管,将环状间隙抽成真空,研制适合斜井冻结施工的钢制真空管,减少了冷量向地层的传递,实现了井帮温度-5～2℃、综合成井速度大于60 m/月的冻结效果。经地面试验和冻结工程应用验证,钢制真空管隔温技术制作工艺简便、隔温效果良好、可回收利用,提高了斜井冻结施工效率,降低了材料消耗和对环境的污染。

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2022年第06期

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极端强降雨对立井浅部表土层冻结壁交圈的影响分析

作者(Author)：曾凡毅, 赵治国, 王春江

摘要：赵固一矿西进风井净直径6.8 m,井深645.8 m,采用冻结法施工。极端强降雨后发现,在深部冻结壁已交圈情况下浅部冻结壁未能交圈。确定冻结壁浅表层出现“天窗”后,经过分析判断,决定采取防片孔反循环冻结方案,继续冻结施工一定深度的临时锁口,并且随后静态冻结,使得浅部冻结壁与临时锁口形成整体隔水墙,从而消除冻结壁“天窗”;加密测点,监测浅表地层的冻土扩展速度及井筒内外水位的升降。采取上述措施后,井筒顺利试挖。取得的经验可为类似复杂条件下冻结井筒的施工提供参考依据。

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2022年第06期

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大断面长距离通道冻结效果分析研究

作者(Author)：黄宝龙, 韩玉福, 杨志刚, 张松, 温汉宏, 魏可东, 杨宁

摘要：对于人工冻结工程,冻结壁发育状况的准确评判极为重要,大体积冻结工程的冻结壁发育状况检测与评判尤为困难,经验亦严重匮乏。以广州地铁11号线云台花园站—大金钟站区间2~#横通道冻结工程为例,为了更好地分析该大体积冻结工程的冻结效果,分别采用测温孔观测、基于测温数据的计算法及经验法、图乘法、冻结器内纵向测温、探孔法等手段,对该工程的冻结壁发育状况进行了分析,结果表明:(1)冻结壁厚度、冻结壁平均温度均达到设计要求;(2)拱顶区探孔无水流出,土体坚硬;(3)探孔内与冻结器内纵向测温未发现异常。判断该冻结壁的发育状况良好。后续施工安全顺利,充分证实了该评判结果的准确性。该工程的检测过程可供类似工程参考和借鉴。

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建井技术

2022年第06期

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开放系统黏土冻结水分迁移影响因素定量研究

作者(Author)：王磊

摘要：为解决人工冻土水分迁移规律不明确等问题,基于两端控温的开放系统水分迁移试验,对不同影响因素下的人工冻结水分迁移量进行了定量研究。试验结果表明:上覆荷载是影响水分迁移的最显著因素,其次分别为含水率和冻结温度。土体水分迁移量随着上覆荷载的增大而减小,冻结温度为-28℃、土体含水率为25%时,上覆荷载增加1 kPa,水分迁移量减小约0.8%。土体水分迁移量随着初始含水率增大而增大,冻结温度为-28℃、上覆荷载为71.44 kPa时,土体含水率增加1%,水分迁移量增加约1.7%。土体水分迁移量随着冻结温度的降低而增大,土体含水率为25%、上覆荷载为71.44 kPa时,冻结温度降低1℃,水分迁移量增加约4%。分层测定了试样未冻土含水率,得出未冻土区含水率略有降低,开放系统中未冻土主要承担水分迁移通道的作用。研究成果可以为富水地层人工冻结水分迁移量估算提供参考,也可为冻胀引发上覆地层计算模型提供依据。

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建井技术

2022年第06期

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立井深厚复杂表土段冻结技术应用

作者(Author)：王道均, 万援朝

摘要：徐州西部地区张双楼副井穿过深厚表土段和特厚强膨胀性黏土层时,采用冻结法施工。张双楼副井表土段厚为247.2 m,冻结深度为300 m,为当时井筒揭露表土最厚、冻结最深的冻结井,特别是深部的60.15 m特厚强膨胀性黏土层,是建井冻结施工中的一大技术难题,如果施工方法不当或采取的技术措施不力,可能导致冻结井筒出现井帮位移、冻结管断裂、盐水泄露、井壁破坏,甚至发生井筒返工的重大工程事故。张双楼副井穿过深厚表土段和特厚强膨胀性黏土层时,借鉴了其他单位冻结井过膨胀性黏土层时出现的断管、井壁破坏等经验和教训,对冻结技术参数进行设计优选,在施工中对深部特厚强膨胀性黏土层的冻结壁强度和制冷效果进行了分析,解决了冻结施工的关键技术问题,为以后立井穿过深厚复杂表土段冻结工程的设计和施工,提供了技术参考。

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建井技术

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