豎井凍結(jié)法掘進

在擬掘進井筒的周圍鉆若干凍結(jié)孔?？變?nèi)安設帶底錐的凍結(jié)器，地面冷凍站將制出的冷媒劑(-20~-30℃的氧化鈣鹽水溶液)循環(huán)輸送到凍結(jié)器內(nèi)。吸收凍結(jié)孔周圍地層的熱量并使含水地層形成以凍結(jié)孔為中心的凍結(jié)圓柱。圓柱逐漸擴展并與相鄰的凍結(jié)圓柱相互連成封閉的凍結(jié)壁，在凍結(jié)壁達到設計厚度后，在它保護下掘砌井筒，直到穿過所需凍結(jié)的含水地層為止，掘砌作業(yè)完成后，拔出凍結(jié)器。充填凍結(jié)孔，凍結(jié)壁自然解凍 。

1862年英國首先將人工制冷方法用于基礎工程。1883年法國用人工凍結(jié)法開鑿豎井。100多年來，比利時、荷蘭、英國、加拿大、前蘇聯(lián)、波蘭等國廣泛使用凍結(jié)法在各種地層掘砌井筒。英國的凍結(jié)深度已達930m。中國1955年開始采用凍結(jié)法鑿井技術，是世界上廣泛采用凍結(jié)法掘砌井筒的國家之一。80年代以來，凍結(jié)深度不斷增大，1984年建成了凍結(jié)深度達435m的井筒。取得了用凍結(jié)法在深厚膨脹性粘土層中掘砌井筒的經(jīng)驗。80年代以后，中國以解決700m凍結(jié)深度的技術問題為目標，加強對深井凍結(jié)的凍結(jié)壁和永久井壁技術的研究，以提高凍結(jié)井筒的技術經(jīng)濟效益。

豎井凍結(jié)法掘進是指在井筒掘進前，用人工制冷技術，暫時將井筒周圍的含水地層凍結(jié)成封閉的圓筒形凍結(jié)壁，以抵抗地壓井隔絕地下水與井筒的聯(lián)系，然后在其保護下進行井筒掘砌作業(yè)的一種豎井特殊法掘進。該法適用于松散的不穩(wěn)定的沖積層、裂隙性含水巖層、松軟泥巖、含水量和水壓特大的巖層。該法施工所需設備較多、工期長、井下作業(yè)條件較差、成本較高，但它適用條件廣泛、施工安全可靠，是應用最廣泛的特殊施工法 。

凍結(jié)法施工方案有全深一次凍結(jié)、差異凍結(jié)、局部凍結(jié)、分期(段)凍結(jié)等4種。在井筒掘進中，可根據(jù)具體情況選用。

開展研究的工作有：

1.推廣鉆、測、糾綜合技術，確保凍結(jié)孔鉆直和鉆快。

2.對深井凍結(jié)方法、制冷設備和系統(tǒng)，以及超低溫技術的研究，改革凍結(jié)方案和改變凍結(jié)壁形狀。

3.對凍結(jié)壁穩(wěn)定性、凍結(jié)管斷裂、井壁與凍結(jié)壁兩者共同作用的設計方法、凍土流變性能和凍結(jié)壁三維強度問題的研究。

4.改進永久井壁結(jié)構(gòu)及設計計算方法，研究解決深井井壁厚度過大的問題以及成井數(shù)年后發(fā)生井壁破壞的問題 。2100433B

1880年德國人彼茨奇在制冷技術的基礎上。提出用凍結(jié)方法加固井筒圍巖后再進行井筒掘進的施王方法，并于1883年實驗成功，獲得了“流砂通過一定時間的人工凍結(jié)，能固結(jié)成巖體”的發(fā)明專利。1884年他創(chuàng)建了凍結(jié)鑿井公司，1886年在鉀鹽礦成功地用凍結(jié)法開鑿一條80m深的豎井。

波蘭于1885年開始采用凍結(jié)法鑿井，至20世紀90年代。凍結(jié)深度達725m。英國用凍結(jié)法鑿井始于1909年，1969年創(chuàng)世界紀錄的最大凍結(jié)深度達930m。前蘇聯(lián)是采用凍結(jié)法鑿井規(guī)模最大的國家，從1928年到1982年已完成740條井筒。中國于155年使用凍結(jié)鑿井技術，到80年代末己開鑿300余條井筒，凍結(jié)最大深度達435m。

豎井掘進設備包括鑿巖、裝巖、提升、排矸、懸吊、排水、通風設備，以及鑿井井架和工作盤等結(jié)構(gòu)物 。

豎井特殊法掘進是指在松軟不穩(wěn)定的含水層或在穩(wěn)定的、但涌水量很大的裂陳巖層或破碎帶中，預先采取特殊的技術措施改善豎井施工的地質(zhì)條件，再進行井筒施工，簡稱特殊鑿井法。18世紀末，由于礦業(yè)的發(fā)展，需要在復雜和困難的地質(zhì)條件下掘進礦井，因而出現(xiàn)多種特殊鑿井法 。