朱集煤矿主、副井冻结施工组织设计

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1、淮南矿业集团朱集煤矿主、副井井筒冻结工程施工组织设计说明书中煤第五建设公司第三工程处二00六年五月二十四日设计汇编： 设计制图： 设计审核： 目 录前 言-31. 井筒特征及地质、水文地质概况-42. 井筒冻结施工方案-113. 冻结制冷参数设计-114. 氨系统设计-175. 盐水系统设计-196. 清水系统设计-217. 供电系统设计-218. 隔热层设计及井筒开挖条件-239. 工期排队及劳动组织-2410、管道安装施工方案-2611、管道安装施工工艺-2712、管道检查、检验和压力试验-4213、管道泄漏试验-4414、管道吹扫与清洗-4415、管道防锈-4516、冷冻站安装期劳动组织

2、与工期安排-4517、施工准备和施工总平面布置-4718、主要施工设备、计量设备及冷冻站所有设备-4819、主要安装材料需用计划-4920、质量保证体系和质量保证措施-5121、文明施工及环境保护措施-5422、安全施工措施-5523、防止深厚粘土层冻结管断裂的措施-5624、保证井筒施工质量有效监测手段和方法-5725、附施工图纸-64前 言淮南矿业（集团）朱集矿位于安徽省淮南市潘集区境内，距洞山约38km，井筒位于矿井工业广场内，场地内地势平坦，多为农田，无障碍物。该矿井由安徽省合肥煤炭设计院设计，矿井设计生产能力400万t/a，采用立井开拓方式，主、副、风、矸石井四个井筒位于同一工业广场

3、内，其表土段均采用冻结法施工，基岩段采用地面预注浆封水。其中朱集煤矿主、副井井筒冻结工程由我处承担施工，为了优质、高效、安全、快速地完成本工程的施工任务，特编制淮南矿业集团朱集煤矿主、副井井筒冻结工程施工组织设计。编制设计的主要依据为：淮南矿业集团朱集煤矿主、副井井筒冻结分项工程施工合同；淮南矿业集团朱集煤矿主、副井井筒冻结分项工程招标文件3.淮南矿业集团朱集煤矿主、副井井筒答疑资料4. 淮南矿业集团朱集煤矿主、副井井筒检查孔综合柱状图及井筒检查孔中间地质资料；5. 井筒检查孔冻土物理力学性能试验报告；6. 淮南矿业集团朱集煤矿主、副井井筒井壁结构图；7. 淮南矿业集团朱集煤矿水质分析报告；8

4、. 淮南矿业集团朱集煤矿工业场地平面布置图；9.矿山井巷工程施工及验收规范；10.工业金属管道工程施工及验收规范GB50235-97；11.现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范GB50236-98；12.机械设备安装工程施工及验收通用规范GB50231-98；13. 输送流体用无缝钢管执行GB/T8163-99；14.工业金属管道设计规范GB50136-2000；15.炭钢焊条执行GB5117-95；16.简明建井工程手册。17.煤矿安全规程1. 井筒特征及地质、水文地质概况1.1井筒特征井筒主要技术特征见表1.1.1。表 1.1.1 主、副井井筒主要技术特征表序号项 目单位主 井副 井备

5、注1井口自然标高m+21.921+24.0002井口设计标高m+24+243井筒净直径m7.68.24中心坐标mX=37517.788Y=83421.445X=37382000Y=832390005表土层厚度m323.40328.106基岩风化带厚度m339030697支护方式冻结段钢筋混凝土钢筋混凝土基岩段素混凝土素混凝土8冻结段最大井壁厚度mm10501600115017009井筒设计深度m98410151.2井筒地质、水文地质概况1.2.1地质概况根据检查孔地质综合柱状图，朱集矿井主、副井井筒穿过的地层自上而下为新生界冲积层和二叠系地层。新生界地层，朱集煤矿新生界冲积层主、副井厚度分别为

6、323.40m、328.1m，主要由砂、粘土、砂质粘土和粘土质砂组成。其中主井垂深304.7318.50m为含砾砂质粘土，粘土粘结性、可塑性一般，整层固结中等；副井垂深260280m为粘土层，浅灰绿杂锈红色，致密，含钙质成骨状分布，底部富集呈半岩化状，受锰质浸染，固结好。主、副井粘性土层占总厚度比例分别为：50%、47%，主要由砂质粘土、含砾砂质粘土、粘土组成。主、副井井筒穿过砂层分别为34层和35层，主要由细砂、中细砂、中粗砂、细砂盘、粘土质砂组成，砂层总厚度分别为157.46m、168.6m，所占总厚度比例分别为48.7%、51.4%。该层与基岩风化带呈不整合接触。二叠系地层：基岩风化带属

7、上二迭系石千峰地层，岩性组合以常见含砾砂岩、致密坚硬石英砂岩、灰绿色砂岩、花斑状泥岩、浅红色泥岩以及无埴物化石为特征。地层平缓，倾角510。基岩风化带厚度：潘谢矿区基岩风化带深度一般在基岩界面下垂深30m左右，然而各地区常有较大差异，风化带深度与所在古地形位置、岩石性质、岩石裂隙性质和发育程度、古潜水面高低以及有无古河床冲刷等因素有关。基岩风化带厚度详见表1.2.1.1。表1.2.1.1 基 岩 风 化 带 厚 度 表检查孔名称风化带主 井副 井备 注新地层厚度(m)323.40328.10风化带深度(m)357.90360.70风化带厚度（m）34.5032.60强风化带厚度(m)/14.8

8、5基岩风化带特征：根据主井检查孔柱状，基岩风化带起止深度323.40357.90m，厚34.50m，呈锈黄、浅棕、土黄色。泥质岩与砂岩相间成层，大致各占一半，间夹破碎泥岩2.90m。风化砂岩：上部砂岩含铁质或菱铁鲕粒，石英砂岩硅质胶结，致密坚硬，其下有砂砾岩；下部砂岩为中粗粒，细粒，坚硬，含较多细砾，砾径l6mm。砂岩高角度垂直裂隙发育，呈开口张性，局部有“x”裂隙，裂隙面多铁锈，局部有方解石或泥质充填，岩芯破碎呈块状、碎块状或短柱状。风化泥岩：顶部泥岩强烈风化，破碎；中部花斑砂质泥岩高角度裂隙发育，开口张性，裂隙多铁锈，较破碎；下部花斑泥岩滑面发育，面上具钙膜、锈黄色，岩芯较完整。根据副井检

9、查孔柱状，基岩风化带起止深度328.10360.70m，厚32.60m，呈黄色，上段14.85m为强风化带，呈棕红、锈黄、浅棕色，下段砂岩呈灰黄色，泥岩为浅灰灰白杂锈黄色。风化砂岩、泥岩相间成层，大致各占一半。风化砂岩以细粒为主，夹含砾粗砂岩一层，砾径24mm，泥质硅质胶结，局部菱铁鲕粒富集。高角度斜交裂隙比较发育，属张性，裂面具水蚀铁锈，局部有方解石脉充填。岩石比较完整，RQD=3070%，浸水基本稳定，唯顶部粉砂岩浸水崩解。风化泥岩：局部含褐色鲕粒，岩芯完整，裂隙不发育，局部有垂直裂隙RQD=90100%，浸水泥化，崩解或碎裂。1.2.2水文地层概况朱集矿新生界地层厚度由东向西增厚，东部不

10、足300m，西部可达400m，按照潘谢矿区新地层含水层划分通常的作法，将朱集工广井筒检查孔新地层划分为四个含水层组，三个隔水层组。一含：一含厚度在23.6025.90m之间，上部为灰绿色、土黄色粘土，多气孔，虫穴、植根，夹5mm左右砂姜，下部为粉砂，累厚17.00m，锈黄色，疏松松散，含粉土。一含富水较弱，易受污染，属农业灌溉和居民饮用水源。一含属潜水半承压水，受大气降水及地表水体渗入补给，水位变化具有季节性，与大气降水密切相关。地下水以垂直运动为主，层间迳留微弱，排泄方式主要是人工开采、地面蒸发、植物蒸发和地表河流。一隔：主、副井底界埋深分别为52.35 m、52.10m，层厚27.95 m

11、、26.20 m，主井夹34层薄层粘土质砂和细砂，副井为单一土层。土层占层组厚度的比例分别为88%、100%。一隔地层结构详见表1.2.2.1。表1.2.2.1 一隔地层结构表检查孔名 称埋 深（m）厚 度(m)砂 层土 层土层占百分数（%）顶 界底 界层 数累 厚(m)层 数累 厚(m)主 井24.4052.3527.9533.25424.7088副 井25.9052.1026.20126.20100一隔为厚层粘土、砂质粘土、砂质粘土，灰绿色杂锈黄色，密实致密，含砂质不均，性韧，可塑，上中部有35mm砂礓，大有815mm。一般在工广内比较稳定，具隔水作用，但外部局部变薄，砂层增厚，失去隔水作

12、用。二含底界埋深主、副井均为92.40m，层厚分别为40.05 m、40.30m，夹土层12层，单层粘土层厚度较大，地层结构详见表1.2.2.2。表1.2.2.2 二含地层结构表检查孔名 称埋 深（m）厚 度(m)砂 层土 层砂层占百分数（%）顶 界底 界层 数累 厚(m)层 数累 厚(m)主 井52.3592.4040.05426.25213.8066副 井52.1092.4040.30423.30117.0058二含砂层以中细砂、细砂为主，底部为中粗砂，含巨粒。土黄杂灰色，松散，含泥质团块。上段有厚层砂质粘土，浅灰绿色杂棕黄色，致密，局部可塑，含钙质零星分布。有钙质32cm，大者35cm。

13、二含砂层累厚分别为26.25、23.30m，占层组厚的比例分别为66%、58%，根据潘北矿水四1孔抽水试验，H=21.147m，q=1.580L/sm，T=19，M=0.69g/L。水质属HCO3-K+Na型。根据潘集矿区水源勘探报告资料，H=18.7620.05，q=3.077L/sm，K=9.10511.437m/d，M=0.360.989g/l，导水系数598.38648.75m2/d，储水系数（3.86.6）10-4,越流系数（4.335.54）10-4，总硬度12.1215.17德国度，水质属HCO3-Na型、CL-HCO3-Na型。可见，二含水量充沛，并存在上部含水层越流补给，为矿

14、区供水水源。二含属冲积平原型孔隙承压水，地下水迳流方式为侧向层间迳流，补给水源以侧向和一含越流补给为主，水位随一含按季节变化，与三含上段砂层有水力联系。排泄方式主要是人工开采、侧向水平迳流以及向中含上段砂层的越流补给。综合淮南矿区二含资料，水力坡度为0.8/100002.92/10000，在自然状态下的流速为0.25mm/d3.12mm/d。二隔底界埋深97.5099.50m，层厚5.206.60m，为单一结构的砂质泥岩，浅灰绿色，土黄杂灰绿色，局部灰白色、致密，中上部含钙质呈半岩化，固结较好。二隔土层分布比较稳定，在不破坏水力均衡条件下，具有隔水作用。三含主、副井顶界埋深分别为97.6 m、

15、97.7m，底界埋深分别为261 m 、260m，层组厚分别为163.4、162.3m。砂层1920层，累厚分别为106.2 m 、112.15m，占层组厚度的65%、69%，夹土层2117层，累厚57.2 m50.15m，土层单层厚度在0.408.60m之间，一段厚15m。地层结构详见表1.2.2.3。表1.2.2.3 三含地层结构表检查孔名 称埋 深厚 度砂 层土 层砂层占百分数（%）顶 界底 界层 数累 厚层 数累 厚主 井97.60261.00163.4019106.202157.2065副 井97.70260.00162.3020112.151750.1569根据潘一矿水47-2、水

16、47-1、水47三个钻孔在三含中分段抽水试验资料，（相当于上述朱集三含上、中、下三段），水质有明显垂直分带现象，抽水成果见下表1.2.2.4： 表1.2.2.4 三含分段抽水成果表孔 号层段含水层起止深（m）单位涌水量（L/sm）水位标高（m）水 温（）矿化度水质类型水47-2上88.88135.061.00220.59181.07CL-HCO3-Na水47-1中149.70174.870.27423.5521.52.263CL-Na水 47下190.12211.680.39823.77222.296CL-Na三含属冲积层平原型孔隙承压水，上部二隔土层厚度小，在区域范围内三含与二含存在水力联系

17、，三含补给来源以二含的越流补给为主，次为水平迳流补给。排泄方式主要是水平迳流和人工开采，储存量受区域调节。根据板集水源勘探三含上段水位图，水力坡度为8.38/10000，自然状态下的流速为4.777.46mm/d。三隔主、副井底界埋深分别为281.25 m、280m，层厚分别为20.25、20.0m，基本上属于厚层单一结构的粘土层。地层结构详见表1.2.2.5 表1.2.2.5 三隔地层结构表检查孔名 称埋 深（m）厚 度(m)砂 层土 层砂层占百分数（%）顶 界底 界层 数累 厚(m)层 数累 厚(m)主 井261.0281.2520.2512.20218.0589副 井260.0280.0

18、020.00120.00100三隔岩性为厚层粘土，浅灰绿色杂锈红色，含钙，呈团块状分布，底部钙质富集，呈半岩化，锰质浸染，固结良好。粘土层厚度大，结构单一，分布稳定，具有良好的隔水性能。四 含主、副井顶界埋深分别为281.25 m、280m，底界埋深分别为323.40 m 、328.1m，层组厚分别为42.15m、48.10m，地层结构详见表1.2.2.6。表1.2.2.5 四含地层结构表检查孔名 称埋 深（m）厚 度(m)砂 层土 层砂层占百分数（%）顶 界底 界层 数累 厚(m)层 数累 厚(m)主 井281.25323.442.1569.71532.4423副 井280.00328.14

19、8.10821.75626.3545根据岩性，四含可按四段划分：即上段砂层；中段厚粘土、砂质粘土、钙质粘土；下段厚层含砾砂质粘土、钙质粘土；底部砾石层。潘集矿区下部砂砾含水层呈南东北西向条带分布，以潘集背斜南翼最厚，呈凹槽状向两侧及古地形凸起处变薄或尖灭，在凹槽处砂砾层厚达5070m，砾径1015mm，最大250mm，结构疏松至半固结状。富水性随砂砾层厚度与含泥量的多少而变化，凹槽内q=2L/sm左右，两侧一般小于1L/sm。潘北矿和朱集矿四含均位于该砂砾层条带的北缘，潘北矿四含平均厚58.25m，砂砾层占组厚的50%，朱集矿工业广场四含厚42.1548.20m，砂砾层占组厚的23%45%，以

20、含砾或不含砾的粘土、砂质粘土、钙质粘土为主，其富水性小于潘北。根据潘北水四6、水四3-1、水34、水52、补水40等五孔抽水试验，H=22.6024.55m，q=0.01670.251L/sm,T=2427.5，M=2.3452.673g/L，水质CL-K+Na型。根据潘一矿下部砂砾层等水位线图得知，四含水流向自西北向东南，水力坡度为1/10000，在自然条件未破坏的状态下，地下水流速不大于1mm/d。 潘集矿区底部砂砾层结构复杂，地处其北的朱集矿四含以土层为主，砂砾层比例大幅下降，上有三隔压盖，与三含无水力联系，下部基岩风化带渗透性差。2井筒冻结施工方案2.1冻结深度的确定根据矿山井巷工程施

21、工及验收规范第4.2.2条规定：立井井筒的冻结深度必须穿过基岩风化带，伸入不透水的稳定岩层10m以上。考虑到深井冻结井筒壁座的位置、风化带位置及冻结孔底无效冻结段等因素，参照招标文件和答疑资料，确定主井冻结深度为387m、副井冻结深度为375 m。2.2冻结方案主、副井井筒表土层深度分别为323.40m、328.1m，特别是新生界深部厚粘土层单层厚度较大、埋藏深、单轴抗压强度低、蠕变特性显著，为了确保井筒安全连续施工和上部快速施工的要求，确定主、副井井筒采用一次冻全深，主冻结孔、加强冻结孔和辅助防片帮孔共同运转的综合冻结施工方案。主、副井主冻结孔均采用差异冻结，主井深孔深度为387m，浅孔深度

22、为337m；副井深孔深度为375m，浅孔深度为344m。内圈为辅助（加强）冻结孔，根据井壁结构特点，分为两圈冻结孔“梅花”状布置，主井加强冻结孔孔深337m，防片帮冻结孔深度为180m；副井加强冻结孔孔深344m，防片帮冻结孔深度为180m。3冻结制冷参数设计3.1 冻结壁厚度设计主井以冲积层底部砂砾层（320.3m）作为控制层位，副井以冲积层底部中砂（318.3m）作为控制层位，采用无限长厚壁筒弹塑性理论多姆克公式计算冻结壁厚度。E=R0.29P+2.3（P）2 R 掘进荒径R主=5.45m，R副=5.85m；P 控制地层的地压，P主=0.013H=4.164Mpa、 P副=0.013H=4

23、.134MPa；控制地层的冻土计算强度，冻结壁平均温度取-15，冻土单轴抗压强度根据建井手册，取=6.6MPa。经计算E主 =6.0m， E副 =6.4m。3.2 冻结孔布置3.2.1 冻结孔布置圈径=Da+2(-Ey+a) 式中: -主冻结孔布置圈直径，m；Da-井筒掘进最大直径，m；E-冻结壁计算厚度，m；Ey-冻结壁外侧厚度，经计算Ey=2.55m；a-冻结孔内侧径向偏斜值，取0.5m。经计算主= 19.1m，副= 20.4m。主副井内圈孔均分为两圈冻结孔，采用“梅花”状布置，其加强冻结孔布置圈径分别为14.0m、15.2m；防片帮冻结孔布置圈径分别为12.5m、13.3m。 3.2.2

24、 冻结孔布置数量及开孔间距主井主冻结孔数量N =48个，实际开孔间距1.25m，采用差异冻结的方式，浅孔过强风化带；加强冻结孔18个，实际开孔间距2.443m；防片帮冻结孔18个，实际开孔间距2.182。副井主冻结孔数量N =52个，实际开孔间距1.232m，采用差异冻结的方式，浅孔过强风化带；加强冻结孔19个，实际开孔间距2.513m；防片帮冻结孔19个，实际开孔间距2.199m。3.3 冻结孔施工质量要求及控制3.3.1钻孔质量要求 （1）孔位标定孔间距允许误差2mm；开孔孔位允许偏差：径向向外020mm，切向20mm。（2）钻孔偏斜：所有钻孔必须同时满足以下条件： 冻结钻孔偏斜率表土段2

25、.5，基岩段3。 表土段主冻结孔、加强冻结孔向井中径向偏值500mm。 主冻结孔表土段最大孔间距2.4m，基岩段相邻两深孔最大孔间距不大于4.0m。（3）钻孔测斜：冻结孔、水文孔、测温孔钻进时每隔20m测斜一次，如超过规定，及时纠偏。（4）不允许打穿相邻孔。（5）钻孔下管深度误差不超过设计深度+0.5m，不小于设计深度。（6）每个钻孔下管前钻孔施工单位提供下管通知单，内容包括孔号、孔深、测斜取点（每20m一个测点）位置、偏率、偏值、偏向等。当符合上述设计要求，并经相关单位验收人员验收认可后方可下管。3.3.2、钻孔施工要求(1) 冻结管下入钻孔后，及时进行动压试漏，试验压力为3.9Mpa。试压

26、30min，压力下降不超过0.05MPa，再延续15min压力不变为合格。(2) 水文孔按照设计要求下好水文管后，及时用钻杆压入清水冲洗水文管，直至管外返清水，以保证水文观测孔的质量和观测效果。(3) 测温孔下管时不得灌水，保证不漏水。（4）测温管、水文管采用外接箍焊接，冻结管采用内接箍对焊。 (5) 钻进过程中每个孔均要进行监测，下好冻结管后要进行成孔量测。冻结管深度用经过比长的测绳直接在冻结管中量测。测斜以JDT-型及其以上的陀螺测斜仪资料为准。最终移交的钻孔偏斜成果资料要求终孔时以陀螺仪在冻结管内实测为准，取点间距为20m。钻孔竣工质量验收（终检）测斜在冻结管内逐孔进行。(6) 全部钻孔

27、施工完毕后，钻孔施工单位必须提供钻孔实测孔位、钻孔测斜成果图、钻孔质量自检验收表、申请验收报告等有关资料，有关单位组成验收小组共同验收，验收时，冻结管的深度、试压情况逐孔进行，偏斜情况由验收小组逐孔检测。经验收小组验收全部合格后才算工程竣工。（7）钻孔所有资料应及时报处工程科、质保分中心备案。3.4 测温孔、水文孔设计及冻结管材3.4.1测温孔深度与数量主井测温孔布置4个,主冻结孔外侧2个（测1、测2），孔深均为365m；加强冻结孔与主冻结孔之间布置1个测温孔（测3），孔深330 m；防片帮冻结孔内侧1个（测4），孔深180m。 副井测温孔布置4个,主冻结孔外侧2个（测1、测2），孔深均为37

28、0m；加强冻结孔与主冻结孔之间布置1个测温孔（测3），孔深336 m；防片帮冻结孔内侧1个（测4），孔深180m。 要求布置在终孔间距较大的位置，且外侧孔至少有一孔在地下水流方向的上游位置。主井热电偶测点位置为:21m(细砂)、48m(粘土)、66m(中砂)、117 m(砂质粘土)、130 m(细砂)、175 m(细砂)、181m(粘土)、200m(粉砂)、230m(细砂)、255 m(中砂)、268m(粘土)、312m(含砾砂质粘土)、328m(风化中砂岩) 、343m(风化砂质泥岩)、363m(花斑状砂质泥岩)。测1#、测2#均为15个测点，测3#为13个测点，测4#为6个测点。副井热电偶

29、测点位置为：21m(粉砂)、40m(粘土)、55m(中细砂)、84m(细砂)、129m(含砾中砂)、140m(砂质粘土)、166m(固结粘土)、175m(细砂)、183m(砂质粘土)、202m(粉细砂)、230m(中粗砂)、270m(粘土)、298m(砂质粘土)、325m(砾石岩)、334m(风化泥岩)、358m(风化细砂岩)、368m(砂质泥岩)。测1#、测2#均为17个测点，测3#为15个测点，测4#为8个测点。3.4.2 水文孔布置主、副井各设置3个水文孔。深度分别为主井：47m、262m、322m；副井：28m、262m、328m。主井相应花管位置：1#孔在1225m、3336m、41

30、45m三个部位布置；2#孔5257m、6469m、7493m、97115m、118134m、143148m、153179m、185210m 、214221m、224245m、250260m十一个部位布置；3#孔在274278m、281288m 、301305m、318320m四个部位布置。副井相应花管位置：1#孔在626m一个部位布置；2#孔5260m、7793m、98137m、142148m、153165m、168178m、186222m、225239m、242259m九个部位布置；2#孔在283288m、292295m、301305m、322326m四个部位布置。水文孔结构详见水文孔加工图

31、。3.4.3 冻结管材选择主、副井主冻结孔：选用1597mm低碳钢无缝钢管；加强冻结孔选用冻结管材为1407mm低碳无缝钢管；防片帮冻结孔均选1406mm低碳无缝钢管；测温孔、水文孔管材均选1085mm低碳钢无缝钢管。1597mm共计36070m，重量为946.48吨；1407mm共计12602m，重量为289.34吨；1406mm共计6660m，重量为132.07吨；1085mm共计3745m，重量为47.56吨。以上钢管用量均为实际净用量，没有考虑损耗用量。冻结管用内管箍焊接，测温管、水文管用外管箍对焊。冻结管材及管箍质量必须符合GB81631999的标准要求。3.5 积极冻结期估算冻结孔

32、允许最大偏斜率表土段土2.5，主冻结孔表土段允许最大孔间距为2.4m，故主、副井冻结壁最大交圈半径R=1.20m。 冻土平均扩展速度：砂层取V=0.024m/d，粘土取V=0.018m/d。估计主、副井筒冻结壁交圈时间均为50天，达到试挖条件冻结时间均为60天。冻结壁达到设计厚度积极冻结时间：主、副井分别为142天、150天。冻结工程主要技术参数详见表3-5-1。表3-5-1 朱集煤矿主、副井井筒冻结主要技术参数表 序号参 数 名 称单 位主井副井备 注1井 筒 净 直 径m7.68.22井 壁 厚 度m1.051.61.151.73井 筒 最 大 荒 径m10.911.74表 土 层 深 度

33、m323.4328.105冻结壁平均温度-15-156积极冻结期盐水温度-32-327冻 结 深 度m3873758需要冻结壁厚度m6.06.49冻结孔径向偏值m0.50.510主冻结孔深 度m387/337375/34411布 置 直 径m19.120.412孔 数个24/2426/2613开 孔 间 距m1.251.23214冻 结 管 规 格mm1597159715加强冻结孔深 度m33734416布 置 直 径m1415.217孔 数个181918开 孔 间 距m2.4432.51319冻 结 管 规 格mm1407140720防片帮冻结孔深 度m18018021布 置 直 径m12.

34、513.322孔 数个181923开 孔 间 距m2.1822.19924冻 结 管 规 格mm1406140625测温孔孔 数个1/1/21/1/226深 度m180/330/365180/336/37027规 格mm1085108528水文孔孔 数个1/1/11/1/129深 度m47/262/32228/262/32830规 格mm1085108531冻结钻孔工程量m285533052432冻结需冷量万kcal/h329.4352.133冷冻站需冷量万kcal/h378.8404.934冷冻站装机标准制冷量万kcal/h266235冻 结 工 期d20319836开机至试挖/试挖至停机d

35、60/14360/138注：1、冻结深度以井口设计标高+24为+0计算。 2、水文孔、测温孔深度，主、副井分别以+23.7、+22.92为+0计算。 4氨系统施工设计4.1冻结管散热能力计算QT=dHnKd冻结管外径；H 冻结深度；n 冻结管个数； K冻结管散热系数，表土段K土=250kcal/hm2，基岩段K岩=350kcal/hm2经计算冻结管散热能力： Q主=329.4万kcal/h，Q副=352.1万kcal/h4.2冷冻站需要制冷能力计算主、副井共用一个冷冻站。冷冻站需要制冷量Q站=1.15（Q主+Q副）=783.7万kcal/h。4.3 制冷设计参数选用制冷系统采用双级压缩制冷工艺

36、。盐水去路温度-32，制冷剂蒸发温度-37，冷却水进水温度+25,制冷剂冷凝温度+35，经中冷器冷却后高压液氨温度比中冷器内液氨温度高5。4.4 冷冻站实际制冷能力选用双级压缩制冷，低压机选用JZ3KA31.5D型螺杆冷冻机9台、8AS-17型活塞机5台；高压机选用JZ3KA25型螺杆机6台、8AS-12.5型活塞机2台；冷冻站实际装机标准制冷量为2662万Kcal/h，可满足两井筒同时冻结的需要。其中8AS-17型活塞机2台，8AS-12.5型活塞机2台作为备用机。4.5 冷冻站辅助设备选用（1）冷凝器的选型：为节约冷却水用量，冷冻站选用高效蒸发式冷凝器，氨冷凝温度36，湿球温度29。选用蒸

37、发式冷凝器EXV-340型15台（每台排热量1524kw），冷却面积5715 m2。为了保证冷却效果，每台冷凝器安装一台电磁水处理器。 (2) 汽化器选型 ： Qco 汽化器蒸发面积 Fe=- e qe qe-蒸发器单位面积传热能力，qe=2100 kcalm2h e-蒸发器工作条件系数e=1.25 经计算Fe =4665m2选LZA160型蒸发器30台，总汽化面积为4800m2；每台汽化器内必须安装立式搅拌机，配用立式5.5KW电机。(3) 中冷器选型：预选ZL10型中冷器6台。 (4) 贮氨桶选型：选用ZA-5型贮氨桶4台。(5) 集油器选1台，型号为JY300。(6) 空气分离器选4台，

38、型号为KF50。（7）为了防止液氨进入压缩机内而产生液力冲击造成事故，本工程在氨系统低压侧增加氨液分离器，选10台AF300型氨液分离器。（8） 选用2台油氨分离器，型号为YF-100。（9） 选用4台玻璃钢冷却塔，型号为DBNL3-300型。4.6 氨管路直径选择及液氨、冷冻机油用量计算(1) 氨管路直径根据冷冻机配备及经验选取：低压吸气总管选37710mm无缝钢管，低压排气总管选32510mm无缝钢管，高压吸气总管选2738mm无缝钢管，高压排气总管选2198mm无缝钢管，冷凝器液氨平衡总管选2198mm无缝钢管，低压侧调节站液氨总管选1085无缝钢管，低压机吸排气支管与高压机吸气支管均安

39、装补偿器。各型号压缩机吸气、排气支管直径按随机阀门口径配取。(2) 液氨用量根据冷冻站设计装机及辅助设备、管路选型，首次充氨量为70吨，冷冻站冻结工期按6.7个月考虑，运转中补充氨量为30吨，共计需用量100吨。氨浓度99.8%。(3) 冷冻机油用量冷冻机油选用N46，首次加油量23吨，预计总需用量60吨。5盐水系统设计5.1 盐水主要技术参数选用 盐水选CaCL2水容液；去路盐水温度tr=-32盐水比重r=1270kg/m3；坡美度为30.7Be 5.2 盐水总循环量5.2.1主、副井外圈冻结孔盐水总循环量 QCO Wbr= - r.Cbr.t式中：QCO-冷冻站制冷能力，QCO主=260.

40、0104kal/h，QCO副=277.4104kal/h。Cbr-盐水比热Cbr=0.645kal/kgt-去回路盐水温差，t主=4.1、t副=4经计算:Wbr主外=774m3/h，Wbr副外=847m3/h。5.2.2主、副井中、内圈冻结孔盐水总循环量QCO Wbr= - r.Cbr.t式中：QCO-冷冻站制冷能力，QCO主内=118.8104kal/h，QCO副内=127.5104kal/h。Cbr-盐水比热Cbr=0.645kal/kg t-去回路盐水温差，t=3.3经计算:Wbr主=439.5m3/h，Wbr副=471.7m3/h。5.3 盐水管路直径计算（1）供液管直径dg = Wb

41、r/2830brn 式中 br-供液管内盐水流速，br =1.5m/sn-供液管数量：主、副井主冻结孔分别为48个、52个；主井加强冻结孔、辅助冻结孔均为18个，副井加强冻结孔、辅助冻结孔均为19个。经计算：主、副井主冻结孔、加强冻结孔、辅助冻结孔均选用756mm聚乙烯塑料软管，正循环供液。（2）集配液管干管内直径dm=Wbr/2830 -干管集配液圈内盐水流速， =2m/S经计算：主井主冻结孔选用1趟37710mm无缝钢管作为盐水干管和集、配液管，加强冻结孔、辅助冻结孔共选用1趟32510mm无缝钢管作盐水干管和集、配液管；副井选用1趟37710mm无缝钢管作为盐水干管和集、配液管，加强冻结

42、孔、辅助冻结孔共选用1趟32510mm无缝钢管作盐水干管和集、配液管。5.4 盐水泵选型经计算主、副井盐水泵外圈扬程分别需大于41.2m、48.4m，水泵电机功率分别大于176kw、178kw；主、副井中内圈盐水泵扬程大于28.6m、33.2m，水泵电机功率分别大于70.8kw、82.1kw。主、副井均选用10Sh-6型双吸泵5台，其中外圈安装3台，2台运转，1台备用；中内圈安装2台，1台运转，1台备用。该泵单台流量为486m3/h，扬程为65.1m，配用电机135kw。5.5 氯化钙用量计算（1） 盐水溶液体积V= V1 + V2 + V3 V1-冻结管内盐水体积，V1主=766.4m3；

43、V2-盐水干管及集配液管内体积，V2=108m3； V3-盐水箱内盐水体积，V3=503m3；经计算V=1377.4m3。固体氯化钙用量GG=1.2aV/a-每立方盐水溶液中固体氯化钙含量a=360.7Kg/m3-固体氯化钙纯度=96%经计算G=621吨。6.清水系统施工设计冷冻站总循环水量约1817m3/h，需新鲜冷却水量120 m3/h。在冷冻站附近建一座贮水量不小于600m3的贮水池，并选用14sh-28型清水泵3台，单泵流量为1260m3/h，电机功率75KW，2台运转，1台备用。冷冻站运行处于高温季节，为达到一定冷却效果，该站配备DBNL3-300型玻璃钢冷却塔4台。7供电系统设计本

44、工程施工期间在冻结站附近安装KYBS-10型移动开闭所，内置HXG（F）高压开关柜11台，KYBS-10-Q型移动开闭所两台（高压电机启动设备）；ZXB-1250/10-6/0.4型移动变电站两台（变压器容量为1250KVA）；自建设单位6KV变电所敷设四路YJV-3120/6KV电缆做为主电源进线（两两并联运行，当一路出现故障另一路能作为备用电源使用）。工程总装机容量为10364.5KVA，运行容量为9369.5KVA，同时运行最大负荷为9584.1KW。详见供电系统图和负荷统计表7.1。7.1主电缆选择（1）经济电流密度选择电缆截面Sj=Ig/Jj=9369.5/(61.7320.902)

45、=500.9mm2选用四根YJV-3120交联聚氯乙烯6KV电力电缆，两两并列运行。（2）按长时允许电流载流量校验电缆截面YJV-3120/6KV交联聚氯乙烯电力电缆在导线工作温度为80时，在环境温度为25时的长时载流量为280A4=1120A1001.8A符合要求（3）电压损失校验高压配电线路允许电压损失为5%故U=60005%=300VU=IRcos= IL/(DS)= 1001.8300/（42.5480）=25.5V300V故电压损失符合7.2功率因数改善由于总功率因数低于0.9，采取分布补偿，采用在6KV母线装设静电电容器，以及在0.4KV两段母线加装电容补偿的方法提高功率因数。（1

46、）6KV电容器补偿选用TBB型高压电容器柜一台,总容量为990kvar,运行容量可随负荷运行情况人工调整。（2）0.4KV电容器补偿选用PGL-01型低压电容器柜两台（分别置于移动变电站内）,总容量为2360kvar,运行容量可随运行情况自动调整。8隔热层施工设计及井筒开挖条件8.1隔热层施工设计制冷系统隔热效果好坏将直接影响井筒冻结效果，本设计选用聚氨脂橡塑保温材料为主材作低温设备及管路的隔热层。聚氨脂橡塑保温材料比以往的聚苯乙烯泡沫有许多优点，主要表现在：绿色环保，不含对大气有害的氯氟化物；导热系数低，是隔冷、隔热防结霜的克星，热传导系数低且稳定；防火性能好；闭泡式结构，能抗水汽渗透，保温

47、时不需要再添加隔汽层；用料薄、省空间，其厚度比其它保温材料减少三分之二左右；使用寿命长，它具有卓越的耐天候、抗老化、抗严寒、抗炎热潮湿；外观高档、匀整美观，它具有高弹性，平滑的表层，质地柔软；安装方便快捷，无需其它辅助层；减震，吸音效果好。保温材料利用得好，可以减少结霜点，这样相应地减少了冷量损耗。盐水箱四周选用厚为50mm的聚氨脂橡塑保温材料，总用量为34.44m3；盐水箱顶面需用35mm板材450m2、油毛毡450m2覆盖保温，上盖及底部100mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料96m3。盐水干管集配液管及低温氨管路、低温阀门等用厚为50mm的聚氨脂橡塑保温材料，用量约为150m3。中冷器、氨液分离器

48、外围用厚为50mm的聚氨脂橡塑保温材料，用量为10.5m3。8.2井筒试挖条件水文孔内水位已有规律上升并冒出管口710天。冷冻三大系统运转正常。根据测温资料进行冻结壁温度场现状分析，确定冻结壁已交圈。通过矿建综合进度指标，进行冻结壁温度场发展状况预测，井筒各控制地层冻结壁强度足以抵抗该处的地压。凿井施工各系统形成并运转正常，材料供应等准备就绪。主、副井筒表土层深度分别为323.0m、副井328.10m，冻结深度分别为387m与375m，为确保冻结井筒安全连续施工，井筒试挖不能等同于一般浅井筒冻结考虑，必须在井筒冻结满足以上条件后，经过甲方、监理、施工等单位分析确认达成一致意见，由甲方、监理、施

49、工三方共同签发试挖通知书，井筒掘砌单位方可进行试挖。9冻结运转工期排队及劳动组织9.1工期排队详见表9-1：主、副井井筒冻结施工工期排队表。65表9-1 主、副井井筒冻结施工工期排队表序号项 目 名 称数量打 钻 冻 结 工 期204060801001201401601802002202402602803003201主 井 造 孔602副 井 造 孔603冻结施工准备104冷冻站安装505临时变电所安装306主井地沟槽施工157主井降温期108主井积极冻结1419主井维护冻结5210副井地沟槽施工1511副井降温期1012副井积极冻结14113副井维护冻结47 14冷冻站拆除3015备 注主井

50、： 副井： 主井： 开钻到开机75天，开机到试挖60天，开机到停机203天； 副井： 开钻到开机75天，开机到试挖60天，开机到停机198天。9.2劳动组织为确保朱集矿井主、副井筒冻结工程高质量、高效率、高速度顺利施工，按照项目法管理的要求组建“朱集煤矿冻结工程项目部”，冻结运转由项目部统一管理，精心挑选技术骨干及熟练工人投入到本工程施工中去。冷冻站现场施工最高峰人数为84人，具体劳动组织见表9-2：冻结工程施工劳动组织一览表。表9-2： 冻结工程施工劳动组织一览表项目部技术员冷冻工电工维修工电焊工清盐水泵工合 计5445883118410、管道安装施工方案根据工程内容，采用按顺序施工的施工方法，先进行基础施工，当设备就位后，进行管路安装。10.1工艺流程测量放线运管、卸管、布管组装焊接无损检测返修补口、补伤清理试压10.2 基础施工冷冻站所有设备基础施工技术要求如下：（1）基础的预留螺栓孔直径不小于127mm，所有设备基础砼强度等级不小于C20。（2）贮水池