1、序號項目名稱單位主井副井備 注1沖積層埋深m420.35403.92井筒凈直徑m5.05.53井壁厚度m1.551.604井筒掘砌荒徑m6.78.257.28.85含壁后泡沫板5凍結深度外圈m470/430470/414短腿進入風化帶10m左右輔助孔m430414穿過沖積層防片孔m320300根據第二次井壁變截面調整6控制層位m420.35403.9凍結管規格：外圈、輔助孔300m1406 mm， 300m1597 mm；防片孔1406 mm。塑料管：756 mm7控制層凍結壁厚度m7.0m7.4m8凍結壁平均溫度-15-159凍結圈徑外圈m17.818.8輔助孔m1212.5防片孔m9.61

2、0.010孔數外圈個20/2021/21輔助孔個2324防片孔個111111開孔間距外圈m1.331.34輔助孔m1.791.78防片孔m2.742.8512凍結孔偏斜及最大孔間距m300m以上鉆孔偏斜率2.5；300m以下按靶域施工,靶域半徑0.7m,凍結孔向內偏斜300mm。最大孔間距表土段：外圈孔2.5m，輔助孔、防片孔按偏斜及靶域要求；基巖段4.5m13測溫孔m /個421/2、470/1、460/1404/2、470/1、460/1規格108614水文孔m /個240/1、320/1240/1、325/1水文管1406 15鉆孔工程量m33782341596794116井筒需冷量10

3、4Kcal/h41341817凍結站標準制冷量2863 最大用電負荷11000 KVA18鹽水溫度-30-33工期d3853851造孔d1001002地溝槽d15153開機至試挖d85854試挖至開挖d2020試挖20m5開挖至停機165165要求成井80m/月霄云礦井凍結施工組織設計 表01 霄云礦主、副井凍結設計參數 編制依據 濟寧礦業集團霄云煤礦主檢鉆孔柱狀圖； 濟寧礦業集團霄云煤礦副檢鉆孔柱狀圖； 濟寧礦業集團霄云煤礦主、副井井筒打鉆凍結招標文件； 濟寧礦業集團霄云煤礦工業場地總平面布置圖； 業主提供的其它資料等。有關技術規范、標準及參考資料礦山井巷工程施工及驗收規范，GBJ21390

4、；煤礦井巷工程質量檢驗評定標準，MT500994；煤炭工業建設工程質量技術資料管理規定；煤炭工業煤礦井井巷工程、建筑安裝單位工程質量保證資料評級辦法；建井工程手冊第四冊凍結部分；煤礦安全規程（2005年執行）； 參考凍結技術規程（審查意見稿）、建井技術等相關技術文件和資料第一章 礦井概況1.1 工程概況霄云煤礦位于金鄉縣霄云鎮境內，工業廣場北距棗曹線省道1600m，西距105國道18公里，交通便利，交通便利。礦井地質儲量10120萬噸，可采儲量4825萬噸，礦井設計生產能力90萬噸/年，立井開拓，在工業廣場內布置主、副兩個井筒。地面自然標高37.2m,井口設計標高+37.5m。井筒主要技術特征

5、見下表。表02 霄云礦井主、副井井筒主要技術特征表序號項目單位主井副井備注井口位置Xm3863850.0003863840.000Ym20444695.00020444790.0001井口標高m39.539.52井筒車場水平m暫定-790暫定-7903井筒凈直徑m5.05.54井筒凈斷面積m19.623.445最大井壁厚度m21.551.606最大掘砌荒徑m8.39.07表土厚度m420.35403.98設計凍結深度m470470業主要求1.2 地質概況 地層表03 井筒檢查孔揭露地層深度統計表孔號第四系Q上第三系N下第三系E石河子組P主檢236.1420.5455.8791.00副檢240.

6、4401.9466.3830.8主、副井只存在弱風化帶，無強風化帶，主檢孔埋深為456.2m，副檢孔埋深為449.38m， 第四系流向流速第四系35m內地下水的流向為北西北460，水力坡度7.69，2005年9月11日10時潛水位標高32.7533.80m，地面河流水補給第四系潛水。 地溫根據地址鉆孔測定地溫梯度為2.81/100m。1.3 凍土試驗表04 凍土試驗取土層位深度表土層序號試樣深度（m）土性層厚（m）1204.00215.90粘土11.902215.90228.30粉細砂12.403246.60260.00粘土13.44331.10348.50粘土17.45349.95356.0

7、0砂質粘土6.056381.20389.40砂質粘土8.207390.30417.60粘土27.3注：（1）表中：13層為井筒1號檢查孔樣品；47層為2號檢查孔樣品； （2）第4層土樣為2號檢查孔凍1樣品；第5層土樣為2號檢查孔凍2樣品；第6層為2號檢查孔凍3和凍4樣品；第7層土樣為2號檢查孔凍5、凍6和凍7樣品。表05 樣品凍結試驗結冰溫度土樣編號取樣深度（m）取樣名稱凍結溫度（）備注1208.35208.55粘土-1.72216.10216.30粉細砂-0.43246.80247.00粘土-0.74334.00334.20粘土-3.05391.90392.10砂質粘土-2.56405.70

8、405.90砂質粘土-2.87411.80412.00粘土-1.5表06 凍土凍脹力、凍脹率試驗結果樣品分組土層名稱取樣深度（m）凍脹力試驗凍脹率試驗凍脹力（MPa）平均值凍脹率（）平均值1粘土204.00215.900.660.681.901.800.701.802粉細砂215.90228.300.810.842.302.200.862.103粘土246.60260.000.750.761.401.500.771.704粘土331.10348.500.890.883.203.000.902.805砂質粘土349.95356.000.690.672.002.100.652.206砂質粘土381

9、.20389.400.520.552.602.500.582.507粘土390.30417.600.810.783.163.100.753.05表07 凍土單軸瞬時抗壓強度地層分組土性深度（m）試驗溫度-5-10-15-20單軸強度MPa平均值MPa單軸強度MPa平均值MPa單軸強度MPa平均值MPa單軸強度MPa平均值MPa1粘土204.00215.901.541.732.752.924.134.136.136.081.792.884.255.711.853.144.016.402粉細砂215.90228.303.133.306.045.878.318.399.969.653.466.458

10、.469.083.305.138.409.913粘土246.60260.002.202.203.643.334.494.555.425.532.083.594.245.932.322.774.945.234粘土331.10348.501.441.662.752.833.713.534.304.291.752.693.534.691.803.053.353.905砂質粘土349.95356.001.671.661.952.143.553.414.544.451.692.163.264.381.612.303.424.436砂質粘土381.20389.401.741.782.022.224.274

11、.336.636.391.722.354.336.391.892.294.396.147粘土390.30417.601.811.842.582.583.813.734.114.361.682.403.704.082.032.763.694.881.4 地層特點 粘土層埋藏深且連續厚度大，主井317.6420.35m(厚102.75m),副井322.03403.9m(厚81.87m)； 整體來看凍土單軸抗壓強度值偏小，尤其是下部粘土地層； 從應力應變關系曲線可以看出：破壞應變大多在8以內，因此，凍土的破壞應變??； 粘土地層的凍結溫度偏高，下部粘土層約在-1.5-3.0之間，尤是331348m粘土

12、地層（第四組樣品），樣品凍結溫度為-3.0；第二章 凍結技術方案2.1 設計目的 設計的凍結壁厚度和強度滿足井筒安全掘砌施工的要求，井筒掘砌中不發生因凍結壁原因引起的人員和工程質量事故。 設計應確?；鶐r段封水及凍結巖帽的形成 根據國內外及本公司深厚表土凍結井施工經驗，以滿足凍結壁強度，防止凍結壁變形及凍結管斷裂為目的，選擇合理的施工方案及施工參數。 以施工安全為前提，減少工程量、提高工程效率、降低工程造價，達到安全、快速、高效的施工目的。2.2 凍結方式根據目前國內同類型礦井凍結方式并結合霄云礦井主、副井實際情況，確定主、副井均采用主圈孔、輔助孔加防片孔凍結方案。2.3 凍結深度根據業主要求，

13、主、副井凍結深度均為470m（業主要求）。2.4 凍結壁設計凍結壁設計原則按兩種極限狀態設計，一是凍結壁的極限承載能力；二是凍結壁極限允許變形狀態。前者對砂層較合適，因為砂層凍結壁具有脆性斷裂的特性，因此其承載能力必須得到滿足，否則可能出水冒砂。后者適用于深厚粘土層，因為對于粘土層凍結壁厚度及強度必須滿足變形條件，防止出現過大變形而導致凍結管斷裂，鹽水漏失融化凍結壁，危及井筒安全。 基本設計計算參數 凍結壁內半徑：主井R主=4.1m、副井R副=4.43； 地壓值（采用水土懸浮公式）：P=0.013H（MPa），為安全期間控制層深度H均取最大表土深度，即主井420.35m、副井403.9m； 凍

14、結壁平均溫度（控制層）：根據目前國內已施工同類型深厚表土凍結井實際凍結情況，取控制層凍結壁平均溫度：主井Tc主=-15、副井Tc副=-15； 凍土抗壓強度：根據手冊單軸抗壓強度選取； 凍土發展速度：參照附近梁寶寺礦井、金橋礦井、花園礦井實際凍土發展速度，選取霄云主、副井控制層凍土發展速度砂層向內20mm/d、向外15mm/d，粘土層向內16mm/d、向外13mm/d。 井幫溫度（控制層）：砂層Tn=-1113；粘土層Tn=-10-12 鹽水溫度：Tb=-30-33； 沖積層最大孔間距：L2.5m。 強度安全系數，k=22.5； 掘砌段高，從保證安全和方便施工兩方面考慮，控制層暴露段高300m以

15、下取h=2.02.5m； 工作面凍結狀態系數；=3（工作面未凍結時）3/2（工作面凍實時）；設計取主井=1.3、=1.5； 凍結壁厚度由于目前國內外對400m以下深厚表土凍結井凍結壁厚度設計沒有較為成熟的計算理論，設計采用兩種方法計算凍結壁厚度：一是通過現有計算公式計算；二是采用類比法，與國內外已施工的深厚表土凍結井比較，綜合確定凍結壁厚度。 現有計算公式計算凍結壁厚度多姆克公式：E=Ra0.29（P/s）+2.3（P/s）2維亞若夫扎列茨基有限段高公式：E=Ph/ s里別爾曼公式：E=KHh/ s煤炭凍結法鑿井技術規程中的強度公式：E【k3（1）Ph】/s國內數理統計公式：E=0.04RaH

16、0.61表08 凍結壁厚度計算結果表序號計算公式單位主井副井備注1多姆克公式m6.026.2取手冊強度,2維亞若夫公式m6.06.653里別爾曼公式m6.77.14凍結法鑿井技術規程m6.66.915國內數理統計公式m6.537.02 表09 國內同類型深厚表土凍結井凍結壁厚度比較表礦井名稱井筒凈徑（m）掘砌荒徑（m）表土深度（m）凍結深度（m）凍結壁平均溫度（）凍結壁厚度（m）開機至開挖天數（d）金橋主井4.57.5376.4412-126.0690副井5.08.2383.1412-126.66120梁寶寺主井5.07.9370.9461-125.770副井6.510.1371.6461-1

17、26.772陳四樓主井5.07.6369435-105.3150副井6.59.8373435-106.3180濟西主井4.57.3457.78488-147.5副井5.08.0458.7488-147.6元氏副井6.08.8360.7410-105.8渦北主井5.08.2413.9476-126.8副井6.510.1410.5470-127.0花園主井4.58.15476.8512-208.3正在施工副井5.08.65476.8512-208.7正在施工李堂主井5.08.15427.42467-156.6未開工副井5.08.15430.03470-156.6未開工根據計算并結合國內外已施工或正

18、在施工的深凍結井凍結壁設計厚度，確定霄云主、副井控制層凍結壁厚度為：主井E主7.0m、副井E副7.4m(掘砌段高2.0m，空幫時間24h)。 凍結壁（強度）平均溫度校核采用國內目前普遍采用的單排孔凍結壁平均溫度計算公式成冰公式，加修正值計算。TC=Tb1.135-0.352L 0.875/3E + 0.266L/E -0.466+0.25Tn2.5主井控制層TC=-15.1、副井控制層TC=-15.3；控制層凍結壁強度能滿足設計要求。2.5凍結孔深度 主孔深度：主井長腿470m、短腿430m；副井長腿470m、短腿414m； 輔助孔深度：主井430m；副井414m；2.5.3 防片孔深度：由于

19、上部井壁較薄 （0.85m），輔助孔上部離荒徑較遠（約2.6 m），上部凍土因動水及空氣影響發展速度較慢，試挖時間又短，開挖時凍土離荒徑遠易出現片幫，影響井壁質量和施工安全及施工速度，增加工程成本。借鑒附近礦井凍結經驗教訓，設置防片孔，深度主井320m、副井300m（自然地坪算起，深度到井壁第二次變截面位置）。2.6 凍結孔偏斜深厚表土層凍結井施工中，凍結孔施工質量的好壞直接影響凍結工程的成敗。為保證凍結壁均勻穩定和凍結工期，根據招標文件要求及霄云實際地質情況并結合當前凍結鉆孔實際施工水平，對凍結孔偏斜提出如下要求：鉆孔垂直度：300m以上鉆孔偏斜率2.0；300m以下按靶域施工,靶域半徑0.

20、7m,凍結孔向內偏斜300mm。最大孔間距表土段：主孔2.5m，輔助孔、防片孔按偏斜及靶域要求；基巖段4.5m。以上條件必須同時滿足?？孜黄担簭较蛳蛲?25，切向25。 鉆孔深度必須保證凍結管下管深度不得小于設計深度0.5m。2.7凍結孔布置 凍結圈徑 主孔圈徑D=D荒+2（0.6E+H）結合凍土發展速度、掘進速度、凍土向外發展距離、凍結孔實際偏斜及其它深井凍結施工經驗，確定主凍結孔圈徑：主井為17.8m、副井為18.8m。 輔助孔圈徑考慮偏斜、井幫溫度及防斷管要求，確定輔助孔圈徑主井12m、副井12.5m； 防片孔根據凍結工期要求及上部凍土發展速度，并盡可能減少造孔工程量，確定防片孔圈徑主

21、井9.6m、副井10m。 凍結孔數N =D/L主井：主孔N外=42個、輔助孔N輔=21個、防片孔11個。副井：主孔N外=44個、輔助孔N中=22個、防片孔11個。 開孔間距L=D/N主井：主孔L外=1.33m、輔助孔L中=1.79m、防片孔L防=2.74m。副井：主孔L外=1.34m、輔助孔L中=1.78m、防片孔L防=2.85m；。2.8 凍結管、供液管凍結管凍結管主孔、輔助孔0300m采用1406mm20#優質低碳鋼無縫管，內管箍連接，300m以下采用1597mm20#優質低碳鋼無縫管，內管箍連接。防片孔采用1406mm20#優質低碳鋼無縫管，內管箍連接。供液管采用聚乙稀塑料軟管，規格：7

22、56mm。2.9 測溫孔布置布置原則：地下水流上方、凍結壁外側最大孔間距處；凍結壁內側界面處；凍結壁外側主面、界面處；盡可能均勻布置。 主副井各設計4個測溫孔，主井421m/2個、470m/1個、460m/1個；副井404m/2個、470m/1個、460m/1個。測溫孔具體位置根據凍結孔偏斜情況而定。測溫孔采用1086mm20#優質低碳鋼無縫管，內管箍連接，管底密封，不試壓、不灌水，確保不滲水。2.10水文孔布置水文孔：主副井各設計兩個水文孔，其中主井240m/1個、320m/1個；副井240m/1個、325m/1個。水文管規格：1406mm20#優質低碳鋼無縫管，內管箍連接。第三章凍結制冷系

23、統 3.1 氨系統井筒最大需冷量：Qmax=KdHnq 主井：Q主max=KdHnq=413104kcal/h4802KW；副井：Q副max=KdHnq=418104kcal/h4861KW；根據招標文件要求，主井先開機，副井比主井晚開機一個月。凍結站最大熱負荷出現在主井凍結2個月，副井凍結1個月之后。此時主井熱負荷仍未高峰負荷，所以按主副井同時凍結考慮。主副井最大需冷量為831104kcal/h9663KW。 凍結設備選型根據公司現有設備，選取如下制冷設備：螺桿機 JPLG25IIITA15臺螺桿機 KA20CBY15臺蒸發器LZ24030臺氨液分離器AF140020臺蒸發式冷凝器EXV34

24、0 15臺中冷器ZL10 10臺虹吸罐 UZA1.0 3臺貯液器 ZA5.0 5臺集油器YF100(代)4臺空氣分離器KF2（手動）4臺凍結主要施工設備見附表。凍結站最大制冷量凍結設備標準制冷能力：2863104kcal/h33291KW；低溫工況：冷凝溫度32，鹽水溫度-30，蒸發溫度-35。凍結站壓縮機運轉臺班安排見附表3.2. 鹽水系統 鹽水循環量：Wbr = Q/t。brCbr 凍結管規格：dt =Wbr/2830br.nt+d 鹽水管路直徑：dm =Wbr/2830br 供液管規格：d =Wbr/2830.n表10 霄云主、副井鹽水系統計算表序號項 目 名 稱單位主井副井備注1凍結孔

25、數個74772凍結深度m4704703凍結管規格1406、15974鹽水干管長m40040037795配集液圈長m1501506井筒需冷量KW472148267鹽水比重(-15)/ m3126512658鹽水比熱(-35)Kcal/0.6450.6459鹽水循環量m3/h11551155單孔1315 m3/h 10鹽水干管規格377911供液管直徑75612鹽水泵型號設12SH6A型鹽水泵6臺， 流量918 m3/h ，揚程70m，電機310KW，每井2臺工作，1臺備用3.3 清水系統 新鮮水補充量：W=65 m3/h 清水泵選擇：選250QJ10018/1型井用潛水泵 2臺（流量100m3/

26、h、揚程36m，電機15KW），1臺運轉，1臺備用。3.4 水源井設計凍結期間水源井最大取水量80 m3/h（包括生活用水）。設計2口水源井。選200QJ/8088/8潛水泵（流量80 m3/h ）2臺，1臺運轉，1臺備用。3.5 凍結站運轉消耗材料 充氨量(99.8%)：Ga=KQA1+n(0.051)/1000=160T； 冷凍機油：牌號N46 數量80T； 固體氯化鈣用量(濃度95%)：G=1.2gbrvbr/=840T3.6 凍結站供電設計凍結期間由甲方提供10KV電源，通過架空線或電纜接入凍結站移動式配電站。采用就地無功補償，提高功率因數后，最大用電負荷為11000KVA；選用移動式

27、變配電室帶2500KVA/10KV/0.4KV變壓器2臺、1600KVA/10KV/0.4KV變壓器4臺。3.7 凍結、制冷系統保溫 氨系統低溫設備、管路保溫氨系統低溫設備包括：氨液分離器、中冷器等，保溫材料用橡塑絕熱保溫材料（-10厚60mm，-10厚30mm）進行保溫。鹽水系統包括：鹽水泵、鹽水箱、鹽水干管、配集液圈等，分別用橡塑絕熱保溫材料（60mm）、聚乙烯保溫板（100mm）等進行保溫，鹽水箱底下采用2層100mm聚乙烯保溫板保溫。3.8 凍結站大臨建筑凍結站大臨主要包括：凍結機房、設備基礎、清水池、配電室、檢修室、交接班室、測溫室及生活用房等，凍結機房采用鋼結構廠房，生活用房采用組

28、裝式板房；設備基礎采用C150素混凝土；清水池采用磚混結構，面積見附表2。3.9 凍結孔處理由于凍結管深，拔不出來，可用水泥砂漿或細石混凝土將凍結管充填密實。第四章 施工工期4.1 制冷系統安裝工期 設備基礎施工工期：30天。 制冷系統設備、管道安裝工期：45天。 系統試壓試漏、保溫、調試工期：40天。4.2凍結運轉準備工作內容：地溝槽施工、凍結器頭部、配集液圈、鹽水干管安裝及鹽水系統試壓試漏安排工期：15天。4.3 凍結工期 開挖前凍結時間根據霄云礦井實際地質情況，結合已施工礦井實際凍土發展速度，選取霄云主、副井控制層凍土發展速度砂層向內20mm/d、向外15mm/d，粘土層向內16mm/d

29、、向外13mm/d。根據設計要求表土層凍結孔最大孔間距應控制在2.5m以內。預計交圈時間：T=L/V=63天。根據掘砌速度并考慮下部凍結壁達到設計要求的時間，預計主副井試挖時間均為：T=85天；實際試挖時間應根據水文孔實際冒水時間、凍土實際發展速度、凍結壁厚度發展情況、掘砌單位準備情況及掘砌速度與凍土發展的關系，由業主、監理、凍結單位、掘砌單位、設計院共同研究決定。 開挖后凍結時間主副井試挖至正式開挖均為為：20天、正式開挖至停機主井165天、副井165天。 凍結總工期（不含造孔）主井：85+20+165=270天；副井：85+20+165=270天4.4 施工工期保證措施 科學論證、精心設計

30、，確保技術方案和施工方案最優，工期設計符合實際情況，為安全、順利施工打好基礎。 投入具有豐富的深厚表土凍結經驗的施工隊伍，采用大型螺桿式制冷凍結設備，嚴格控制造孔質量，確保偏斜率及最大孔間距在設計要求范圍之內，凍結管確保根根試壓試漏合格。 選擇工作能力強、業務素質高的人擔任現場項目經理，公司領導親自抓，實行項目法施工，成立強有力的現場施工項目經理部，健全管理組織，選擇精兵強將，確保施工隊伍的高素質。 采用項目承包制，落實各種獎懲措施，充分調動職工的積極性和創造性，確保施工工期如期或提前完成。 狠抓制冷系統安裝質量，提高自動化程度，提高制冷效率，保證運轉正常，縮短鹽水降溫時間。 加快鹽水降溫速度

31、，提高鹽水泵流量，加快凍結壁交圈速度，確保按時或提前開挖。 根據井筒凍結情況合理分配冷量，為掘砌單位創造好的掘進條件。 切實做好凍結壁溫度場、凍結制冷系統的監測，隨時掌握凍結發展狀態，真正做到信息化施工。第五章 勞動組織5.1 項目管理體系按照ISO90012000質量體系管理要求，切實落實項目經理責任制，對凍結施工各個環節進行統一管理，從組織上保證項目的順利進行。項目部組織管理系統如圖1：圖1 項目部組織管理系統圖項目經理項目副經理主管工程師工程技術部經營管理部辦公室凍結站運 轉 班電 工 班機 修 班電 焊 班監 測 班5.2 項目部人員安排表11 勞動組織人員配備表項目部管理人員冷凍站施

32、工人員合計（人）105262項目經理1運轉工30項目副經理3機修工9技術負責人1電工6工程部2電焊工3經營部2監測工4其他1備注運轉高峰62人5.3 保證勞動組織措施 選用過硬施工隊伍為保證霄云主、副井凍結工程的順利進行，公司選用在濟北礦區、彭莊煤礦、濟陽煤礦施工，具有豐富的深厚表土凍結經驗的凍結施工隊伍，參加施工人員素質較高，全部持證上崗，確保施工質量達到優良標準。 項目部管理人員配置該工程項目經理具有壹級項目經理任職資格，項目部主要領導均具有大專或大專以上文化程度，具有十幾年以上豐富的項目部管理經驗，能處理工程中發生的各種間題和事故。工程技術管理人員文化程度都在大專以上，具有專業高級、中級

33、職稱在現場施工多年，其他管理人員也具有多年的管理經驗。項目部所配人員完全能滿足該凍結項目的管理和施工需求。聘請專家小組聘請具有豐富凍結、建井施工經驗專家、具有深厚理論功底的學者教授，成立專家顧問小組，隨時指導施工。第六章 質量管理體系6.1 質量目標工程質量：優良。主井、副井自凍結開機至試挖均為85天。6.2 質量管理體系公司質量保證體系組織機構圖項目部質量保證體系組織機構圖6.3質量管理保證措施按照ISO90012000版質量管理體系要求進行質量管理。 凍結管下放保證措施 凍結孔施工嚴格按偏斜、靶域要求及凍結深度鉆進； 采用內襯箍坡口對接焊，嚴格按凍結管焊接作業指導書進行施焊，所有焊工均有焊

34、工證書； 凍結管嚴格丈量，確保凍結管下放深度； 對凍結管進行嚴格的試壓試漏，確保凍結管不滲漏。凍結機房安裝保證措施 機房安裝前及運轉前要對設備進行檢修，保證設備完好率； 嚴格按凍結機房焊接作業指導書進行焊接操作，所有焊工均有焊工證書； 機房安裝過程中，要嚴格按圖施工，認真執行凍結站安裝施工措施； 機房安裝完成后要按規范要求對整個系統進行嚴格的試壓試漏、抽真空，確保整個制冷系統不泄漏。 凍結運轉保證措施 運轉期間嚴格按凍結站制冷系統運轉操作規程執行，確保制冷系統高效運轉，鹽水降溫符合設計要求； 運轉中根據設計及實測參數隨時調整機組配比及開機量，保證運轉質量。 特殊施工過程經營副總經理凍結副總經理

35、安裝副總經理管理者代表凍結管焊接是凍結施工的特殊作業過程，應按特殊過程作業程序作業。人力資源部綜合辦公室教培中心物流中心物資供應站經濟運行部市場開發部機電設備管理部工程技術部安全質量部 總工程師（副總經理）總經理凍項目部安項目部圖2 公司質量保證體系組織機構圖項目總經理:質量總負責項目經理：工程質量總負責代表質量管理小 組凍結施工質量負責人凍結孔施工質量負責人綜合作業質量員材料供應質量員設備檢修質量員凍結孔施工質量員凍結作業質量員供電作業質量員圖3 項目部質量保證體系第七章、凍結施工檢測、監控7.1 監測內容 凍結孔施工過程監測； 凍結制冷系統運轉指標監測； 凍結器工作狀況監測； 凍結壁內、外

36、水位觀測； 凍結壁監測；A凍結壁溫度場；B井幫位移； 鹽水流量、鹽水溫度監測； 鹽水漏失報警；7.2 監測方案 凍結孔施工過程監測 監測目的監測凍結孔深度、偏斜和凍結器試壓試漏情況，確保凍結孔深度、偏斜率、最大孔間距、凍結器試壓試漏符合設計要求。 監測內容對每個凍結孔鉆孔深度、偏斜進行監測，相鄰兩凍結孔孔間距監測，對每個凍結器試壓試漏。 監測方法鉆孔深度根據鉆具長度進行實際計算。委派專人監測凍結孔偏斜，凍結孔偏斜監測分為指導鉆進偏斜監測和成孔偏斜監測，指導鉆進偏斜監測深2030m測斜一次，成孔偏斜每孔必測，按比例對凍結孔進行復測。相鄰兩孔施工完后，根據測斜成果繪出不同水平偏斜圖，再找出最大孔間

37、距。對于以上監測內容發現超過規定值者應糾偏。凍結管耐壓試驗壓力為：主孔、輔助孔3.6MPa, 防片孔2.5Mpa，試壓時間均為45分鐘，嚴格按規范要求試壓。 監測記錄單孔測斜成果單，測斜成果總平面圖；凍結管試壓試漏記錄等。凍結制冷系統運轉指標監測 監測目的監測氨系統、鹽水系統、清水系統的溫度、壓力、電流、電壓等運轉參數，分析凍結制冷系統運轉情況，確保其安全、高效運行。 監測內容鹽水溫度、壓力；蒸發溫度、壓力；冷凝溫度、壓力；鹽水去回路溫度、壓力；清水去回路溫度、壓力；中冷器進出液溫度、壓力；設備的運轉電流、電壓、吸排氣溫度、壓力、油壓、油溫；鹽水水位等。 監測方法安裝期間在管路適當位置安裝測溫

38、元件、壓力計等，實現運轉監測。 監測儀器溫度計、壓力表、電流表等，運轉開始后每天24小時監測（每兩小時記錄一次），直至停機。 監測記錄凍結站各種運轉日志，繪制鹽水降溫曲線。 凍結器工作狀況監測 監測目的監測凍結器工作狀態，確保凍結器工作正常。 監測內容凍結器鹽水去回路溫差。 監測方法在每個凍結器去回路頭部處，各布置1個測溫點，自開機至停機每24小時巡回檢測一次，獲取正常的溫度差。 監測儀器：數據采集器、微機等。 監測記錄：凍結器頭部去回路溫差記錄表。凍結壁內外水位監測 監測目的根據井筒內水位、水文孔水位及井筒外地下自然水位的變化情況，判斷凍結壁是否交圈。 監測內容：井筒水位、水文孔的水位、周圍

39、地下自然水位。 監測方法三個水位采用精密水準儀測定統一觀測高程，在水文孔內、井筒內、周圍農用井內采用電測水位儀檢測，開機50天后每天測量一次。 監測儀器：電測水位儀，精度1mm。 監測記錄：水位變化記錄表、水位變化曲線。 凍結壁監測測試系統的組成原則和特點組成原則：為簡化測試系統，測量溫度均以熱電偶為主，測量凍結壁壓力、凍結壁位移均統一采用輸出信號類型相同的傳感器。盡量選用能同時測溫和測壓力（或應變）的傳感器，以減少傳感器的數量。凍結溫度場、凍結壓力、鹽水溫度監測等采用計算機技術、通信技術、顯示技術和計算機控制技術（簡稱“4C”技術），分層分級的結構形式。由于采用了分散控制，集中操作，分級管理

40、和分而自治的設計原則，計算機與現場是充分隔離的，現場干擾影響不到計算機，數據采集器放置在現場并采用串行通訊的方式與上位計算機進行通訊，一臺上位計算機可控制多臺數據采集器，數據采集器與傳感器之間采用模塊式連接，這樣就使得現場測點分散到各模塊，模塊分散到數據采集器，構成分級機構形式，某一測點或某一模塊出現故障只影響相關部分，對整個系統沒有影響。由于數據采集器專為現場使用而設計，工作可靠抗干擾能力強，并可直接與各種傳感器連接而不需要其它變送器或外加調解電路，使用方便可靠。 硬件系統硬件由計算機、調制解調器、光電隔離器、數據采集器、溫度傳感器（熱電偶）、打印機等組成（見圖4）。每臺上位計算機可控制15

41、臺數據采集器，每臺數據采集器可帶6個通道擴展模塊，每一通道擴展模塊可接36個測點，整個系統最多可接3240個測點。 軟件系統采用專用凍結溫度場監測系統軟件包，軟件包為菜單式用戶界面,人機對話方便，數據自動打印、存儲，同時可方便的將測量數據進行遠距離傳送。 凍結壁溫度場監測方法。在測溫孔內布置銅-康銅熱電偶串進行測溫，掌握溫度場在豎向和徑向上的變化規律。每個測溫孔內放一串熱電偶，根據地層情況和實際需要每間隔2025m設一個測點。 凍結壁溫度傳感器布置主、副井在凍結壁內外均布置4個測溫孔，每孔內布置若干測溫點（粘土、砂層、及其界面），經標定校核后，接入數據采集器，最后集中接入微機管理系統。從凍結站

42、開機始，每24小時檢測一次，直至停機。通過凍結壁溫度監測可判斷凍土擴展速度；凍結壁交圈、均勻與否，預測井壁與凍土零度線之間的距離。用單點測溫儀不定期監測各測溫元件獲得參數的準確性及井下實測井幫溫度。必要時在水文孔、凍結孔內進行縱向測溫。依據測溫資料，組織專家定期分析研究凍結溫度場變化，以指導、調整、加強冷量配備。測溫孔布置示意圖見凍結孔平面布置圖。井幫位移 監測方法使用掛線垂球鋼尺法或收斂計法進行井幫位移的測量。掛線垂球鋼尺法將系有鋼球的線索懸掛于外壁的鋼筋鉤上，以此線索為基準用鋼尺測出不同時刻各測點至線索的距離，即凍結壁各位置隨時間變化的位移值。收斂計法是測量二點間長度變化的儀器，先將二個測

43、點固定在凍結壁上，然后將儀器的一端通過球絞點與一個測點相連，另一端通過鋼尺的掛鉤與凍結壁上的另一測點相連，通過彈簧給鋼尺施加一定的拉力，如果兩測點間有位移則鋼尺的拉力變小。通過彈簧將拉力加到原來值，就可在百分表讀出兩測點間的位移值。 井幫位移測點布置：在凍結壁內側沿圓周方向等間距布置位移4個測點，使用垂球法和收斂儀測量開挖后凍結壁在井幫處位移，井幫位移測量與井筒掘砌相對應，作到每班專人測量記錄。 鹽水流量、鹽水溫度監測。 監測裝置溫度檢測裝置采用DT-100型溫度測試計算機集散系統。流量測量采用渦街式流量傳感器配合流量積算儀，單根凍結管使用內徑60mm的流量傳感器，量程050m3/h。鹽水干管

44、（總管）使用內徑350mm的流量傳感器，量程01800m3/h。流量計型號：LUGE-60型和LUGE-350型(江蘇宜興神鷹)。 溫度、流量傳感器布置為檢測低溫鹽水去、回路溫度，在鹽水干管去、回路上安裝熱電偶溫度傳感器，測量去、回路溫差。內徑60mm的流量傳感器布置在地溝槽內，每個凍結器上留有接口，根據需要可隨時測量每個凍結管的鹽水流量，需4臺。內徑為350mm的流量傳感器布置在去路鹽水干管上，需4臺。鹽水漏失報警。使用多點巡檢報警器對凍結站中所有鹽水箱的鹽水液位進行巡回檢測，其巡檢頻率不低于10點/秒，一旦發現某一鹽水箱的液位低于設定值即發出聲光報警。液位傳感器布置：液位計安裝在每一個鹽水

45、箱內，通過屏蔽電纜將信號傳送到多點巡檢報警器上。共需液位計5臺。上級計算機7.3 監測系統流程圖（圖5）傳感器人工測量數據采集器人工記錄數數據交換器數據鍵盤輸入入現場計算機輸出結果優化和調整繼續原設計設計與施工第八章、技術保證措施8.1 預防及處理凍結管斷裂深厚粘土層凍結井凍結關鍵在于如何防止凍結管斷裂，根據附近金橋、花園及梁寶寺、濟西等國內外深厚表土層凍結礦井經驗教訓，并結合霄云主、副井實際，采取以下防斷管措施： 先從設計入手，科學合理的設計凍結壁厚度、凍結壁平均溫度、井幫溫度及凍結管布置方式。 采用靶域施工，防止凍結管向內偏斜值過大。 A鉆孔垂直度：鉆孔垂直度：300m以上鉆孔偏斜率2.0

46、；300m以下按靶域施工,靶域半徑0.7m,凍結孔向內偏斜300mm。最大孔間距表土段：外圈孔2.5m，中圈、內圈、防片孔按偏斜及靶域要求；基巖段4.5m。以上條件必須同時滿足B孔位偏值：徑向向外025，切向25。C鉆孔深度必須保證凍結管下管深度不得小于設計深度0.5m。 通過有效監測方式，確保掘至深厚粘土層時，凍結壁有效厚度、強度達到設計和施工安全要求。 根據凍土試驗資料，在抗壓強度低、蠕變變形大的粘土層采用小段高、減少井幫暴露時間的方式快速通過，通過后迅速套筑內壁。 加強凍結壁位移、井幫位移監測，及時確定合理的掘砌段高和暴露時間，嚴格控制凍結壁內表面位移量，使其小于50mm。 在通過深厚粘

47、土層前，降低鹽水溫度達到-33左右，降低凍結壁平均溫度，強化凍結，提高凍結壁強度。 嚴格控制凍結管材質量，選用20#優質低碳鋼無縫鋼管(GB816399)；選用大直徑、厚皮凍結管，規格為1406、1597，確保凍結管的韌性和強度。 凍結管采用內襯箍坡口對接焊，接頭強度提高達30%，達到母材的90%以上。 減少凍結管溫度應力A開機運行至鹽水溫度降到-2左右，運轉35天，讓凍結管在泥漿還未凍結未及抱住情況下，充分自由收縮。然后鹽水驟然降至-8以下，讓凍結管在短時間內急速收縮。這樣凍結管1/2收縮量為自由狀態收縮量，拉應力遠小于鋼管抗拉強度，為安全狀態。B配管時，有意錯開接頭位置，使所有凍結管接頭的

48、2/3不在同一水平上，上下錯開35m，也可避免應力集中。 鹽水循環措施：深厚粘土層凍結的關鍵在中、下部凍結壁厚度、強度能否滿足施工要求，為此在施工中主孔、輔助孔鹽水始終采用正循環，優先加強中下部凍結；防片孔采用反循環。 加大鹽水流量，降低鹽水溫度采用大流量、高揚程鹽水泵，加大鹽水流量，向井下輸送更多的冷量。提高設備運轉效率，加快鹽水降溫速度，從而加快凍土發展速度，提高凍結壁強度。 加強鹽水箱水位觀測，并設置報警裝置，及時發現因凍結管斷裂引起的鹽水漏失。 必要時凍結孔采用單孔回液方式，既可直觀檢測凍結孔鹽水流量，便于在凍結管出現斷裂、供液管及回液管堵塞時，及時查明哪個孔出現問題，采取處理措施；又

49、能減少回液阻力，提高鹽水流量； 準備好2個孔的套管，以備急需。8.2 凍結管下放由于霄云主、副井表土層厚度大，粘土層埋藏深且單層厚度大，在粘土層鉆孔可能縮徑，為提高凍結管下放質量和速度，采取以下措施加快凍結管下放： 凍結管在地面兩兩對焊，增加節長（18m），減少井口焊接時間； 改造鉆機鉆架，鉆架高度24m，確保凍結管提升高度； 提前將下放凍結管運到鉆機附近，減少額外作業時間； 采用自動抱卡，加快井口作業時間； 凍結管隨下隨注水，提高凍結管自重； 電焊工持證上崗，在保證焊接質量的前提下，加快焊接速度；減少中間試壓次數，嚴格檢查凍結管質量，保證最后試壓成功。 第一根管焊好底錐，對所有凍結管要嚴格檢

50、查、丈量、編號、配組，丈量尺寸和打壓試漏要專人記錄，對每一個孔派專人現場驗收，合格后方準下入。 項目部組織對凍結孔進行逐孔二次復核試壓，試壓要求同初次打壓，此時由公司組織有關人員對凍結孔抽查驗收。8.3 井筒開挖條件 水文孔有規律上升并溢出地面后710天； 根據測溫孔溫度推算，所有含水層的凍結壁已全部交圈。 按不同水平、不同地層的凍結速度以及凍結壁的平均溫度推算，在井筒掘砌過程中，每一水平的凍結壁厚度和強度均能符合設計要求。 先期施工鎖口的并揭露地下水位的井筒，井筒水位有規律上升并高出井筒周圍小井自然地下水位500mm以上。8.4 凍結與掘砌配合 凍結為掘砌提供A足夠厚度和強度的凍結壁抵抗外力

51、，封堵住動水流砂，控制凍土蠕變，確保井筒掘砌施工安全。 B，凍為掘服務，確保安全、可靠，創造最佳掘砌施工條件。 掘砌為凍結確保A試挖段高1.5m，控制層及深厚粘土層段高2.0m，空幫時間小于24小時，必要時段高和暴露時間還要縮小。B基巖段放炮時嚴格限制周邊眼深度、角度及總體裝藥量，嚴格按規范執行。放炮時應通知凍結站，加強鹽水觀測，防止震斷凍結管泄漏鹽水。C掘砌中水文孔上端加蓋，不可人為堵塞，保護好水文孔暢通無阻。D為凍結檢測人員下井提供方便條件，保證正常檢測。8.5 凍結站安裝、運轉安裝期間嚴格執行凍結站安裝施工措施及有關規范標準；安裝完成后要對整個系統進行嚴格的試壓試漏、抽真空，確保整個制冷

52、系統不泄漏。運轉期間嚴格按凍結站制冷系統運轉操作規程執行。8.6水文孔、測溫孔技術要求 水文孔：花管位置一定要下到層位，花管部位先包一層塑料紗窗布再包二層棕皮，外裹一層25目鐵紗布，每隔100用18#鐵絲纏捆一道，再每隔1m用10#鐵絲扎一道。 擴孔時選用大于水文管50的鉆頭擴孔、泥漿稍稀，沖洗干凈，待水文管下到底，再下一趟巖芯管，注入清水沖洗水文孔。 測溫孔施工要求同凍結鉆孔，因測溫管不打壓（決不能灌水）焊接質量要嚴格保證，不能滲漏。8.7 合理化建議8.7.1控制掘砌段高和井幫暴露時間國內外深厚粘土層凍結施工經驗表明，在深厚粘土層中掘進段高和暴露時間的控制尤為關鍵，特別是那些含水量低凍結難

53、度大、凍脹量大、膨脹性強的粘土層，應按設計和安全規范要求的段高和暴露時間掘砌，確保凍結壁變形量在控制范圍之內。8.7.2合理掌握開挖時間和掘砌速度對霄云副井這樣的超深厚表土凍結井，為保護外壁的養護質量和凍結壁的有效凍結時間，應根據凍結監測的實際情況確定開挖時間和掘砌指標，不宜追求早開挖和高速度。8.7.3提高外壁混凝土早期強度在凍脹量大、膨脹性強、難凍結的深厚粘土層中，外壁施工后土層繼續凍脹和回凍是不可避免的，單靠延長凍結時間，把凍結壁井幫溫度降到很低，減少凍脹是不現實的，為減少凍脹和凍結壁變形對外壁的破壞可采取添加早強劑等措施提高外壁混凝土早期強度，抵抗因凍結壁變形和土層凍脹對外壁造成的壓力

54、。8.7.4凍結段井筒掘砌預留凍結巖帽10m以上。第九章 安全、文明、環保 9.1 安全生產安全目標負傷率零，重大機電事故率零，杜絕火災、爆炸等事故安全保證措施安全管理措施 堅持“安全第一”的方針不動搖，做好各項預防工作。 實行安全生產責任制，專人負責，建立健全各項安全規章制度，切實嚴格執行。 建立安全保證體系，使之有效運行。 抓好安全教育、技術培訓，工作人員必須持證上崗。 設立專職安監員，建立安全檢查制度、獎懲制度，真正做到齊心協力、齊抓共關。 認真貫徹霄云礦井、新陸公司各種安全措施，并落實到實處。 設備要加強維修和保養，保證設備完好率及其運行安全。 加大安全投入，保證安全設施、設備完好，安

55、全警示牌放在醒目位置。 冬雨季施工措施 冬季施工措施A混凝土施工時應提高入模溫度，必要時添加防凍劑。B職工勞保用品及時發放，做好防凍、防滑工作。C清水系統停止運行時應放出管路、設備中的水，防止凍裂。D冬季取暖時應做好防火工作。 雨季施工措施A除溝槽外，其它臨時設施內地坪均要高于室外地坪，并考慮當地水位，防止進水。B各種防洪、排水設施、設備齊全，做到有備無患。C臨時設施、凍結機房、生活住房等應做好防滲、防漏、防水（如地溝槽、鹽水干管溝槽等）。D各種電器設備必須做好防雨、防水處理。E避雷裝置、設施完善試驗合格，以防雷電。F室外施工時戴好雨具，以防引發疾病。9.2文明施工 認真執行霄云礦井及新陸公司

56、關于文明施工的標準及管理制度，展現企業文明形象。 施工場地管理措施 建立健全各種規章制度、崗位責任制，項目部專人負責。 嚴格按設計施工，不準亂搭亂建。 凍結站安裝必須嚴格按圖施工，管道、閥門布置在滿足工藝要求的情況下要整齊美觀，標志清楚。 施工設備刷漆一新，排列整齊，標志牌按規定懸掛齊全。 材料堆放要整齊，標記要清楚。 生活區、臨時設施布置合理，統一規劃。 各種宣傳牌匾排列整齊、統一懸掛。9.3環境衛生及環境保護環境目標廢舊材料回收率100%；采用蒸發式冷凝器實現冷卻水循環使用確保無液氨泄漏污染事故；施工結束后，液氨全部回收，確保無污染。 環境衛生管理措施 加強環境保護、環境衛生的宣傳教育。

57、落實門前三包、責任到人，實行環境衛生責任制。 做好“廢水”、“廢料”的處理工作。 保護各種公共設施安全。 采取有效措施消音、隔音，盡可能減少噪音污染。 做好衛生保健工作，防止各種疾病。 環境保護措施 氨系統嚴格試壓試漏，謹防泄漏造成空氣污染，以防慢性中毒。制定泄露應急措施，停止運轉后剩余液氨盡可能回收。 凍結孔施工廢棄泥漿指定專門地點排放，防止污染周圍環境。 冷卻水排放凍結冷卻水不含任何污染，盡管如此仍應經常觀察，控制排放水質量，避免造成不必要的環境影響。 鹽水處理氯化鈣鹽水在凍結工程結束后，對其進行妥善的處理，避免造成環境的污染。 施工中盡量避免挖土方和大量抽水影響周圍建筑、結構，不得已時，

58、制定相應措施確保周圍建筑物穩定。第十章 附圖、表附表1 霄云主、副井凍結大臨工程項目明細表序號單項工程名稱單位工程量（m2）施工單位一打鉆工程M/孔67941/1631灰土盤項22下凍結管M/孔63306/1513下測溫管M/孔3510/84下水文管M/孔11255下供液管M63308二工業建筑大臨M274251凍結機房M2長120寬60=72002交接班室M2303倉庫及機電焊修室M2604材料棚M21205測溫室M2156水源井口27清水池項18凍結站設備基礎項9鹽水干管溝槽砌筑項210地溝槽砌筑項2項11排水溝砌筑項待定12三民用建筑大臨M21生活區占地面積M2長60寬50=30002M

59、2附表2 霄云主、副井凍結站主要凍結施工設備表序號名 稱型 號單 位數 量性能備注1壓縮機PLG25TA 臺152壓縮機KA20CBY臺153蒸發器LZ240臺304中冷器ZL10臺105氨油分離器YF200TL臺86氨液分離器AF1400臺207氨貯液器ZA5.0臺58蒸發式冷凝器EVX340臺159虹吸罐UZA1.0臺310集油器YF100（代）臺411空氣分離器KF2臺412濾油機臺213油泵臺214變壓器S9-2500KVA10/0.4臺215變壓器S9-1600KVA10/0.4臺416鹽水泵12SH6A臺617恒溫干燥箱H12臺118電動水壓泵臺419潛水泵25M3/h臺420電動

60、坡口機臺421井用潛水泵250QJ10018/1臺223井用潛水泵250QJ8880/8臺224附表3 霄云主、副井凍結站壓縮機運轉臺班表井別運轉方式配 組鹽水溫度()運轉時間(d)備注PLG25TA 15臺KA20CBY 15臺主井單級KA20CBY 7臺正溫3雙級PLG25TA 7臺KA20CBY 7臺-15-28-34232開機85天試挖掘砌至421m雙級PLG25TA 5臺KA20CBY 5臺-2535掘砌至460m套壁正常副井單級KA20CBY 7臺正溫3雙級PLG25TA 8臺KA20CBY 8臺-15-28-34230開機85天試挖掘砌至404m雙級PLG25TA 5臺KA20CBY 5臺-2537掘砌至460m套壁正常