鄒莊礦副井井筒
凍結施工組織設計說明書
淮北礦業集團工程建設有限責任公司
二零零九年四月
設計人員: 梅小冬
機電科長: 趙軍
技術副總: 魏允伯
機電副總: 權勝利
總工程師: 許紹明
1.1.1 鄒莊礦井筒凍結工程招標書(編號：淮煤gc09-028)
1.1.2 副井井筒預想柱狀圖
1.1.3 鄒莊煤礦**風井檢查孔中間資料
1.1.4 鄒莊煤礦井筒檢查孔地質報告
1.1.5 鄒莊煤礦副井筒檢查孔凍土物理力學效能試驗報告
1.1.6 鄒莊礦井工業場地總平面布置圖
1.1.7《礦山井巷工程施工及驗收規範》(gbj213-90)
1.1.8《煤礦井巷工程質量檢驗評定標準》(mt5009-94)
1.1.9《煤礦安全規程》
1.1.10 淮北礦業（集團）工程建設有限責任公司的《質量手冊》《質量體系程式》及有關管理檔案
1.2.1 礦井地理位置
鄒莊礦位於淮北市濉溪縣南坪鎮，其中心距宿州市約25km，本區北部有省道宿蒙公路和青蘆鐵路支線，交通十分便利。
1.2.2 井筒基本情況
鄒莊礦井是國家「十一五」規劃專案，礦井設計能力240萬噸/年，已列入淮北礦業集團公司自籌資金建設計畫中，資金已落實。鄒莊礦井交通十分便利，工業廣場地勢平坦，主井、副井和風井三個井筒位於同一工業廣場內。
其主要技術特徵如下表：
根據檢查孔地質報告得出：副井井筒表土段累計厚度為259.35m，其中粘土佔表土段的75%；風化帶厚度為46.90m。（詳見鄒莊礦副井鑽孔地質表）。
(1) 第四系、上第三系鬆散層厚度大，而且粘土所佔比例較大，遇水易崩解鬆散，工程地質條件複雜，對井筒凍結施工不利。
(2) 180m以上的粘土含水率大，為11.30~41.40%，一般24%左右；180m以下的粘土僅為9.0~31.30%，一般19%左右。
(3) 上第三系粘土厚度大、緻密、可塑性強，區域性含有鈣質及較多鈣質、鐵錳質結核，膨脹量為0.030~3.500，自由膨脹率為15~160%，屬典型的膨脹土。
(4) 基岩段以堅硬狀碎屑岩類為主。泥岩抗壓強度低，多屬軟岩類，岩體質量較差；粉砂岩岩石質量中等；區域性砂岩由於受應力擠壓，岩芯破碎，岩石質量較差，淺部基岩風氧化帶岩石質量較差。
鄒莊礦副井鑽孔地質表
根據鄒莊礦井筒凍結工程招標檔案要求副井井筒凍結採用主排孔+輔排(外)孔+輔排(內)孔凍結方案。其中主排孔設計採用差異凍結方式，深度為330／294m；輔排外、內孔深度均為270m。主、輔凍結管均採用鹽水正迴圈。
考慮到夏季處於積極凍結期，凍結站採取雙級壓縮製冷方式。
根據鄒莊礦井筒凍結工程招標檔案要求，副井凍結深度為330m。
根據鄒莊礦井筒凍結工程招標檔案要求，副井凍結壁厚度為5.5m。
4.2.1 鑽孔布置引數
4.2.2 凍結管、水文管、測溫管結構設計
4.2.2.
1 凍結管：主排孔採用φ133×6mm，材質為20#（8163）低碳無縫鋼管，內接箍連線方式；輔排孔均採用φ159×6mm，材質為20#（8163）低碳無縫鋼管，內接箍連線方式。
4.2.2.
2 水文管：採用φ108×4.5mm，材質為20#（8163）低碳無縫鋼管，外接箍連線方式；；其中3含水文孔內建1根長度為30m的無縫鋼管（φ57×3.
5mm），用於報導1含水層。
4.2.2.3 測溫管：採用φ108×4.5mm，材質為20#（8163）低碳無縫鋼管，外接箍連線方式。
4.2.3 水文孔布置：共設3個，深度分別為：57 m, 143m,260 m。
4.2.4 測溫孔布置：共設4個：外1、2測溫孔深度均為330m；主、輔排（外）孔中間測溫孔深度為294m；內側測溫孔深度為270m。
4.3.1 凍結壁交圈時間t
砂土層凍土發展速度平均按25mm/天，鑽孔按最大背向偏斜距離計算：t=56天
4.3.2 井筒開挖時間t1
按《煤礦安全規程》第三十條規定：t1 =t+7=63天
4.3.3 井筒外壁掘砌、套壁時間t2
按鄒莊礦井筒凍結工程招標書規定：井筒外壁掘砌速度為110m/月，井筒內壁套壁速度為320m/月計算，t2=115天
4.3.4 積極凍結期時間t3
粘土層凍土發展速度平均按20mm/天，鑽孔按最大背向偏斜距離計算：t3=99天
4.3.5 維護凍結期時間t4
t4=t1+ t2- t3=79天
5.1.1 設計引數的選取
設計鹽水溫度為：-32℃
設計蒸發溫度為：-37℃
設計冷凝溫度為：33℃
5.1.2 井筒的最大需冷量
計算結果為：250×104kcal/h
5.1.3 氨系統裝置選型結果
考慮到積極凍結期在夏季，冷凍站設計採用雙級壓縮製冷。凍結站安裝一台活塞壓縮機，以滿足凍結站系統打壓、抽真空等密封性試驗需要。
氨系統裝置選型結果
標準製冷量為1080×104kcal/h。
5.2.1 鹽水幫浦選型
去迴路鹽水溫差取5℃，鹽水比重1.28kg/l，鹽水比熱0.625kcal/kg℃。副井需要鹽水流量為747m/h。
選用φ273×8鋼管作為鹽水幹管及集配液圈，採用雙去雙回供冷。主排孔選用12sh—9型鹽水幫浦2臺（1臺備用），功率200kw；輔排孔選用8sh—9型鹽水幫浦2臺（1臺備用），功率75kw。
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