風(fēng)井凍結(jié)施工組織設(shè)計(jì)

1、目 錄1 工程概況41.1 礦井概況41.2 氣候、氣象與地震51.3 井筒主要技術(shù)特征52 井筒地質(zhì)特征62.1 井筒工程地質(zhì)特征62.2 井筒水文地質(zhì)特征112.3 地層原始溫度123 凍結(jié)制冷方案設(shè)計(jì)133.1 凍結(jié)深度設(shè)計(jì)133.2 凍結(jié)壁厚和安全掘進(jìn)段高設(shè)計(jì)133.3 基本參數(shù)優(yōu)化153.4 凍結(jié)工藝設(shè)計(jì)213.5 制冷工藝設(shè)計(jì)243.6 凍結(jié)制冷設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)273.7 管材接連方式和打壓試漏283.8 測溫孔及水文孔設(shè)計(jì)284 冷凍站設(shè)計(jì)314.1 冷凍站設(shè)計(jì)314.3 清水系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)364.4 隔熱層設(shè)計(jì)364.5 凍結(jié)供電設(shè)計(jì)375 施工計(jì)劃及勞動組織415.1 施工工期

2、41具體內(nèi)容詳見風(fēng)井凍結(jié)工程進(jìn)度計(jì)劃表415.2 勞動組織416 施工準(zhǔn)備及總平面布置416.1 四通一平416.2 施工準(zhǔn)備416.3 施工總平面布置416.4 大臨設(shè)施417 凍結(jié)施工方法及施工工藝417.1 凍結(jié)工程內(nèi)容417.2 凍結(jié)鉆孔施工方法及工藝417.3 凍結(jié)施工方法及工藝418 凍結(jié)過程的監(jiān)測與控制418.1 凍結(jié)工程監(jiān)測目的418.2 監(jiān)控內(nèi)容及監(jiān)控方案419 凍結(jié)壁形成特性預(yù)測419.1 凍結(jié)壁形成狀況預(yù)測419.2 主孔圈與輔助、防片孔圈之間的凍土交匯時(shí)間419.3 凍結(jié)壁內(nèi)側(cè)凍土擴(kuò)至井幫的時(shí)間419.4 凍結(jié)壁外側(cè)凍土擴(kuò)展范圍419.5 井筒開挖時(shí)間預(yù)測419.6 凍

3、結(jié)壁形成預(yù)測4110.凍結(jié)施工主要措施及應(yīng)急預(yù)案4110.1 施工工期保證措施4110.2 施工質(zhì)量保證措施4110.3凍結(jié)孔充填施工工藝及主要措施4110.3.2施工主要技術(shù)措施4110.4 施工安全保證措施4110.5工程易出事故的防范措施及應(yīng)急預(yù)案4110.6冬雨季及防大風(fēng)施工措施4110.7文明施工措施4110.8 環(huán)境及職業(yè)安全健康管理措施41附表1 主要施工機(jī)械設(shè)備表41 南風(fēng)井凍結(jié)設(shè)計(jì)參數(shù)表序號項(xiàng)目名稱單位進(jìn)風(fēng)井回風(fēng)井備 注1沖積層埋深m344.38344.382井筒凈直徑m5.05.03井壁厚度m1.11.41.11.44井筒掘砌荒徑m7.37.957.37.955凍結(jié)深度主圈

4、孔m441.5/365419.5/365輔助孔m350350防片孔m2152156控制層位m344.38344.387控制層位地壓MPa4.484.487控制層凍結(jié)壁厚度m6.0m6.0m凍結(jié)管到荒徑距離m8凍結(jié)壁平均溫度-15-15變徑以上變徑以下9凍結(jié)圈徑主圈孔m17.617.65.1504.825輔助孔m12.612.62.6502.325防片孔m10.410.41.5501.22510孔數(shù)主圈孔個(gè)4040凍結(jié)管規(guī)格200米以下159×6，200米以上159×5。供液管規(guī)格75×6。輔助孔個(gè)1818防片孔個(gè)131311開孔間距主圈孔m1.3811.381輔助

5、孔m2.1882.188防片孔m2.4892.48912凍結(jié)孔偏斜及最大孔間距m表土段鉆孔偏斜率2，基巖段鉆孔偏斜率3,向內(nèi)最大偏值為0.4 m,但防片孔不許向內(nèi)（井心方向）偏斜；最大孔間距表土段：主圈孔1.8m，基巖段2.4m，長腿孔間距3.5m.輔助孔、防片孔按偏斜要求；13測溫孔m /個(gè)441.5/2、360/1419.5/2、360/1規(guī)格89×514水文孔m /個(gè)179/1179/1水文管108×515鉆孔工程量m26647261635281016井筒需冷量104Kcal/h314.9309.417凍結(jié)站標(biāo)準(zhǔn)制冷量1020100218鹽水溫度-25-32工期d33

6、03251造孔d7372每井5臺鉆機(jī)，單臺進(jìn)尺2200m/月2地溝槽d10103開機(jī)至試挖d75754試挖至開挖d1515試挖20m5開挖至停機(jī)d157153要求成井80m/月，外壁進(jìn)尺104m/月 1 工程概況1.1 礦井概況XX集團(tuán)XX井田位于河南省XX市西南，北鄰城郊井田，南與安徽省接壤。行政區(qū)劃屬雙橋、XX、馬橋三鄉(xiāng)管轄，其地理坐標(biāo)為東經(jīng)116°1334116°1807，北緯33°472133°5358。本井田處于華北平原與黃淮沖積平原的交接部位，地勢平坦，自西北向東南略有傾斜，地面標(biāo)高一般在+31+33m，相對高差2m左右。井田中部的XX鄉(xiāng)距X

7、X市區(qū)16km，東北距隴海、津浦線交匯站徐州市118km，北距隴海鐵路商丘站114km，西距京九鐵路亳州站80km。東距徐（州）阜（陽）鐵路的百善站48km。礦區(qū)鐵路專用線已投入運(yùn)營；永（城）渦（陽）公路縱貫井田，鄉(xiāng)村道路四通八達(dá)，交通方便（詳見圖1-1）。該礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力1.2Mt/a，服務(wù)年限56.6年。井田地質(zhì)儲量16405萬噸，可采儲量9515.2萬噸。礦井設(shè)計(jì)采用立井單水平上下山開拓，當(dāng)前開采水平標(biāo)高為-550m，-550m水平軌道運(yùn)輸大巷和膠帶運(yùn)輸大巷布置于煤層頂板巖石中。XX井田交通位置圖 圖 1-11.2 氣候、氣象與地震本井田屬暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，冬季寒冷雨雪少，春季干旱風(fēng)沙

8、多，夏季炎熱，雨量充沛，秋季晴和，日照充足。年平均氣溫在14左右，年平均降水量850.65mm，年平均蒸發(fā)量1742mm。蒸發(fā)量大于降水量2.1倍左右。降水多集中在79月。降雪及冰凍期為每年11月初至翌年3月，最大凍土深度0.21m。地震：XX縣境內(nèi)自有史料記載以來，沒有4.7級以上地震的震中分布，但本區(qū)地處華北地臺東南邊緣，靠近郯盧斷裂地震活動帶，受鄰區(qū)地震影響比較頻繁，最大地震烈度為六度。1.3 井筒主要技術(shù)特征地面自然標(biāo)高為+31.5m，井口標(biāo)高為+34.5m，表土層厚度340m，進(jìn)風(fēng)井深419.5m，落底標(biāo)高為-385m水平，位于煤層頂板，距二2煤層10m；回風(fēng)井深409.5m，落底標(biāo)

9、高為-375m水平，位于煤層頂板，距二2煤層10m。詳情見表11 井筒主要技術(shù)特征表表11序號名 稱單位南翼進(jìn)風(fēng)井南翼回風(fēng)井1井口坐標(biāo)緯距×m3743807.0003743737.000經(jīng)距Ym39430617.00039430671.0002井口標(biāo)高m+34.5+34.53井筒深度m419.5409.54井筒直徑凈m5.05.0掘進(jìn)170m以上m7.307.30170m以下m7.95/7.8/6.27.95/7.8/6.25砌壁厚度170m以上m1.101.10170m以下m1.4/0.61.4/0.6材料凍結(jié)段鋼筋砼鋼筋砼基巖段鋼筋砼鋼筋砼6表土層厚度m344.38344.387

10、凍結(jié)深度m441.5419.58井筒裝備梯子間、壓風(fēng)管、注漿管2 井筒地質(zhì)特征2.1 井筒工程地質(zhì)特征XX煤礦所處井田區(qū)為全掩蓋區(qū)，其基巖地層均隱伏于新生界地層之下，新生界地層厚度為344.38m（根據(jù)井檢鉆孔實(shí)際揭露）。井檢鉆孔的地層由新到老穿見有：第四系全新統(tǒng)（Q4）及更新統(tǒng)（Q1-3）、新近系上新統(tǒng)(N2)、中新統(tǒng)(N1)、二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）、石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）。現(xiàn)分述如下：1、第四系（Q）全新統(tǒng)（Q4）：厚31.77m，頂部為耕植土，中上部為黃褐色、褐灰色砂質(zhì)粘土和雜色粘土，底部為褐黃色砂質(zhì)粘土，局部含泥質(zhì)及鈣質(zhì)結(jié)核。含大量姜結(jié)石和小礫石。更新統(tǒng)（Q1-3）：厚100.

11、10m，上部為雜色粘土、亞粘土，中下部為礫石及棕黃色黃褐色粘土、砂質(zhì)粘土夾多層黃色細(xì)砂及中砂層。底部為黃褐色灰褐色細(xì)砂和砂質(zhì)粘土。礫石層礫徑范圍為530mm左右，分選較差。本層穿見砂層3層，共計(jì)7.91m。與下伏地層平行不整合接觸2、新近系（N）上新統(tǒng)（N2）：厚68.99m，由土黃、灰黃、灰綠色亞粘土，粘土組成，夾黃棕色亞砂土、細(xì)砂層透鏡體。粘土層較厚可塑性強(qiáng)。本層穿見砂層2層，共計(jì)27.60m。與下伏地層平行不整合接觸。中新統(tǒng)（N1）：厚143.52m，上部由灰黃、棕黃、土黃色中-細(xì)粒砂層、灰黃、土黃、灰綠色亞粘土，粘土組成，含鋁土質(zhì)。下部以黃、灰綠色粘土為主，含鋁土質(zhì)和石膏晶體，夾細(xì)砂、

12、粉砂質(zhì)透鏡體。底部發(fā)育一層灰白色鈣質(zhì)亞粘土，局部已成巖。與下伏地層不整合接觸。3、二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）本孔穿見山西組地層103.99m，由泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、煤層及中-細(xì)粒砂巖組成。穿見煤層2層，分別為二2上煤層（厚2.48m）及二2煤層（2.16m）。二2煤層以上地層以砂巖為主，次為粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，上部見有含菱鐵質(zhì)鮞粒鋁質(zhì)泥巖。二2煤層以下地層以粉砂巖、砂質(zhì)泥巖為主，二2煤層底板砂巖中多含菱鐵質(zhì)結(jié)核，且夾粉砂質(zhì)、泥質(zhì)條帶，呈明顯的水平及緩波狀層理。與下伏太原組地層整合接觸?；鶐r風(fēng)化帶處于山西組頂部，與新生界地層呈不整合接觸，厚度為15.93m（偽厚），頂?shù)装迳疃确謩e為344.38

13、360.31m，標(biāo)高為-313.348-329.278m，其巖性為主要為細(xì)粒砂巖、泥巖，局部夾砂質(zhì)泥巖，厚層狀，裂隙發(fā)育，巖芯完整度差，RQD值為4174%。4、石炭系上統(tǒng)太原組（C2t）本孔揭露太原組地層18.80m。穿見L12灰?guī)r（厚2.73m），其上為深灰色、灰黑色海相砂質(zhì)泥巖（厚8.22m），以此海相泥巖頂界為太原組與山西組的分界。據(jù)以往資料顯示，該組地層平均厚度138.87m，與下伏本溪組整合接觸。詳見井筒檢查孔工程地質(zhì)柱狀圖井筒檢查孔工程地質(zhì)柱狀圖 序號系統(tǒng)/組地層名稱巖性描述層厚/m累計(jì)厚度/m1第四系Q全新統(tǒng)Q4無芯鉆進(jìn)。8.008.002黃土黃色、褐黃色，可見植物腐蝕物，中下

14、部可見大量漿結(jié)石。巖芯較松散、破碎。3.3911.393粘土褐黃色、黃色，局部略含砂質(zhì)，中上部可見漿結(jié)石小團(tuán)塊，巖芯粘性一般，較完整。20.3831.774砂質(zhì)粘土灰黃色，含砂質(zhì)不均勻，局部為粘土薄層，底部可見少量漿結(jié)石，上部巖芯較破碎。2.8434.615粘土灰黃色，局部可見少量深灰色腐蝕物，中上部含砂質(zhì)。13.3147.926砂質(zhì)粘土黃色、褐黃色，含砂質(zhì)不均勻，局部含砂量較高，略含粘土質(zhì)，巖芯較松散。全層巖芯較完整。4.7952.717粘土灰黃色，局部含砂質(zhì)為砂質(zhì)粘土，中下部可見少量漿結(jié)石。12.8265.538更新統(tǒng)Q1-3細(xì)砂黃色、灰黃色，略含泥質(zhì)成分，偶見白云母碎片。砂粒顆粒較均勻，

15、巖芯松散。1.9567.489粘土灰黃色，中上部含砂質(zhì)為含砂質(zhì)粘土，局部可見細(xì)小鈣質(zhì)團(tuán)塊，團(tuán)塊粘度不大，手捏即碎。上部巖芯較整狀，底部巖芯松散、破碎。1.3568.8310細(xì)砂灰黃色，局部含泥質(zhì)，砂粒顆粒較均勻，巖芯松散，手捏即碎。1.7070.5311粘土褐黃色，上部含少量砂質(zhì)，中下部質(zhì)純，巖芯粘性較大，巖芯整狀。16.3886.9112粘土褐黃色、灰黃色，含鈣質(zhì)團(tuán)塊及燧石結(jié)核，局部鈣質(zhì)含量較高，巖芯細(xì)膩致密。孔深94.18m-95.52m含少量砂質(zhì)，為含砂質(zhì)粘土。15.26102.1713細(xì)砂灰黃色，質(zhì)純，含少量泥質(zhì)。偶見性點(diǎn)狀白云母碎片，孔深103.50m處可見石英飄礫。巖芯松散，手捏即

16、碎。4.26106.4314粘土灰黃色、褐黃色，局部可見鈣質(zhì)團(tuán)塊及燧石結(jié)核，底部含砂質(zhì)，巖芯較完整。15.94122.3715砂質(zhì)粘土褐黃色，局部灰白色，含砂質(zhì)不均勻，局部泥質(zhì)成分含量較高，巖芯致密完整。3.24125.6116粘土灰黃色，含鋁土質(zhì)成分，局部含鈣質(zhì)團(tuán)塊及砂質(zhì)。巖芯細(xì)膩光滑，粘性較大。底部巖芯具擠壓滑面。6.26131.8717細(xì)砂灰褐色、灰黃色，局部含泥質(zhì)成分，砂粒顆粒較均勻，偶見白云母碎片，巖芯松散，手捏即碎。15.07146.9418粘土灰黃色，含鋁土質(zhì)成分，巖芯細(xì)膩光滑，粘性較大。局部可見大量鈣質(zhì)團(tuán)塊及砂質(zhì)?？咨?49.43m-149.57m處可見卵石薄層。巖芯整狀。18

17、.23165.1719砂質(zhì)粘土灰黃色，局部含鈣質(zhì)呈灰白色，含砂質(zhì)不均勻，局部粘土含量較高，頂部可見有鈣質(zhì)團(tuán)塊，巖芯較松散，底部含砂量漸增。0.90166.0720細(xì)砂灰黃色，局部含泥質(zhì)，偶見白云母碎片，砂粒顆粒較均勻，頂部巖芯缺失嚴(yán)重，中下部巖芯松散，手捏即碎。12.53178.6021粘土灰綠色，頂部含砂質(zhì)，巖芯致密光滑，粘性較大，頂部巖芯采取率偏低。底部巖芯可見擠壓痕跡。22.26200.8622粘土灰綠色、灰黃色，含鋁土質(zhì)成分，巖芯細(xì)膩光滑，局部可見鈣質(zhì)結(jié)核，巖芯粘性較大，上部可見擠壓痕跡。15.18216.0423砂質(zhì)粘土灰黃色、灰綠色，局部可見直徑約2mm砂礫，砂質(zhì)含量不均勻，局部偏

18、高。巖芯較整狀。10.10226.1424新近系N上新統(tǒng)N2粘土灰綠色，局部褐黃色，偶含砂質(zhì)，巖芯較致密、細(xì)膩光滑，粘性較大。巖芯較完整。26.62252.7625粘土褐黃色，夾少量灰綠斑，中下部可見大量石膏晶體，巖芯較松散，粘性不大。7.50260.2626粘土灰綠色，局部褐黃色，偶見鈣質(zhì)結(jié)核及燧石結(jié)核，中上部可見少量石膏晶體，局部偶含砂質(zhì)。巖芯較完整，粘性較大。28.61288.8727砂質(zhì)粘土褐黃色，夾少量灰綠斑，含砂量較均勻，可見鈣質(zhì)結(jié)核及錳質(zhì)結(jié)核。巖芯致密完整，粘性較小。11.40300.2728粘土褐黃色，局部灰綠色，偶含砂質(zhì)，粘性不大。局部巖芯破碎。31.86332.1329鈣質(zhì)

19、粘土黃褐色，夾少量灰綠斑，含大量鈣質(zhì)物及砂粒，燧石結(jié)核。礫石呈半膠結(jié)狀，礫石大小不一。巖芯硬度較大，俗稱次生碳酸巖。中下部巖芯破碎，采取率偏低。底部鐵質(zhì)侵染呈褐黃色。12.25344.3830細(xì)粒砂巖灰黃色、褐黃色，中厚層狀，成分以石英為主，夾少量白云母碎片，鈣質(zhì)、泥質(zhì)膠結(jié)，次圓狀，分選性較好，發(fā)育似平行層理及波狀層理。偶見垂直裂隙，鐵質(zhì)侵染。巖芯風(fēng)化嚴(yán)重，硬度偏低。RQD值為：42%。3.00347.3831泥巖灰色、灰黃色，厚層狀，巖芯細(xì)膩光滑，含鋁土質(zhì)成分，中下部可見細(xì)小菱鐵質(zhì)鮞粒。偶見不規(guī)則裂隙，鈣質(zhì)物及鐵質(zhì)侵染。上部巖芯破碎。RQD值為：41%。4.03351.4132砂質(zhì)泥巖淺灰色

20、、灰黃色，厚層狀，砂質(zhì)含量不均勻，局部夾粉砂巖條帶及泥巖條帶。發(fā)育不規(guī)則裂隙，鈣質(zhì)及鐵質(zhì)侵染。RQD值為：74%。4.72356.1333粉砂巖淺灰色，局部灰黃色，厚層狀，局部夾砂質(zhì)泥巖條帶，具不規(guī)則裂隙，鈣質(zhì)物充填，局部鐵質(zhì)侵染。RQD值為：43%。4.18360.3134中新統(tǒng)N1砂質(zhì)泥巖灰色、局部略顯暗紫色，厚層狀，含砂質(zhì)不均勻，局部為泥巖條帶，偶含鋁土質(zhì)成分，頂部可見菱鐵質(zhì)鮞粒。含少量植物化石碎片。發(fā)育不規(guī)則裂隙，鈣質(zhì)物及鈣質(zhì)薄膜充填，局部鐵質(zhì)侵染。頂部巖芯破碎。RQ D值為：50%。7.18367.4935粉砂巖灰色，厚層狀、中厚層狀，含少量植物化石碎片。具不規(guī)則裂隙，鈣質(zhì)物充填。巖

21、芯整狀。RQD值為：75%。1.06368.5536細(xì)粒砂巖灰色，厚層狀、中厚層狀，成分以石英為主，菱鐵質(zhì)巖屑呈定向排列，斷面可見性點(diǎn)狀白云母碎片，頂部顆粒較細(xì)，往下漸粗。鈣質(zhì)膠結(jié)，次圓狀，分選性中等，中下部具垂直裂隙，鈣質(zhì)物及黃鐵礦粉晶充填。498#9°。RQD值為：66%。2.64371.1937砂質(zhì)泥巖灰色，厚層狀，含砂不均勻，局部夾粉砂巖薄層及泥巖條帶，具不規(guī)則裂隙，裂隙面充填鈣質(zhì)物。RQD值為：84%。2.96374.1538細(xì)粒砂巖淺灰色，厚層狀，成分以石英為主，巖屑次之，斷面可見黃鐵礦粉晶，鈣質(zhì)膠結(jié)，次圓狀分選性較差，局部夾砂質(zhì)泥巖條帶。顯示小型交錯(cuò)層理。具裂隙，隙面充

22、填鈣質(zhì)薄膜。RQD值為：57%。1.44375.5939粉砂巖灰色，厚層狀，顆粒不均勻，間夾砂質(zhì)泥巖薄層，顯示交錯(cuò)層理，底部0.20m顆粒漸粗，具裂隙，隙面充填鈣質(zhì)物。RQD值為：59%。5.05380.6440砂質(zhì)泥巖灰色、淺灰色，中厚層狀、厚層狀，含砂不均勻，局部為泥巖薄層，底部含砂量漸增，中下部可見豐富的植物根部化石及植物化石碎片。發(fā)育不規(guī)則裂隙，鈣質(zhì)物及鈣質(zhì)薄膜充填。巖芯較完整。RQD值為：81%。5.96386.6041細(xì)粒砂巖淺灰色、灰色，中厚層狀，成分以石英為主，少量鐵質(zhì)巖屑定向排列，層面可見豐富的植物莖部及葉部化石碎片，污手。鈣質(zhì)膠結(jié)，次圓狀，分選性較好，發(fā)育緩波狀層理及脈狀層

23、理。與下伏巖層明顯接觸。RQ D值為：92%。1.95388.5542泥巖灰色，厚層狀，含豐富的植物化石碎片，底部含砂質(zhì)，具不規(guī)則裂隙，鈣質(zhì)薄膜充填，局部偶見黃鐵礦粉晶充填。RQD值為：68%。2.43390.9843粉砂巖淺灰色、灰色，厚層狀，局部夾砂質(zhì)泥巖薄層，底部含砂量漸增，全層可見完整的植物葉部化石，葉脈清晰可見。與下伏巖層過渡接觸。RQD值為：90%。2.62393.6044細(xì)粒砂巖灰色、灰白色，中厚層狀、厚層狀，成分以石英為主，巖屑次之，鐵質(zhì)顆粒呈定向排列，斷面可見星點(diǎn)狀白云母碎片，頂部夾深灰色粉砂巖條帶，呈互層狀。中下部可見不規(guī)則泥礫及砂質(zhì)泥礫。底部層面可見碳質(zhì)且污手。鈣質(zhì)膠結(jié)，

24、次圓狀，分選性中等-好。具波狀層理、小型交錯(cuò)層理及似平形狀層理。偶見裂隙，鈣質(zhì)薄膜充填。巖芯堅(jiān)硬，致密完整。546#8°。RQD值為：93%。13.06406.6645煤灰黑色，塊狀、碎塊狀，金屬光澤、玻璃光澤，半亮型、光亮型煤。上部以塊煤為主，中下部以粉末狀及碎屑煤為主，發(fā)育內(nèi)生裂隙，性脆，參差狀斷口。底部煤質(zhì)變差。含夾矸一層。煤層結(jié)構(gòu)：2.48=1.48（0.10泥巖）0.90；煤層采長：2.25=1.35（0.10泥巖）0.80。測井煤層止深：409.20m；厚度：2.45m。2.48409.1446泥巖灰色、灰黑色，厚層狀、中厚層狀，頂部可見植物根部化石，中下部含豐富的植物化

25、石碎片及莖葉化石，葉脈清晰可見，巖芯含碳量較高，條痕呈深灰色，局部夾鏡煤條帶及炭質(zhì)泥巖薄層。斷面可見黃鐵礦薄膜。巖芯較整狀。RQD值為：93%。2.61411.7547二疊系下統(tǒng)山西組P1s煤灰黑色，塊狀，弱玻璃光澤，半亮型煤，具內(nèi)生裂隙，參差狀斷口。局部煤質(zhì)較差。測井煤層止深：414.05; 厚度：2.35m。2.16413.9148粉砂巖灰色，厚層狀，局部可見植物根部化石碎片及植物葉部、莖部化石碎片，偶見碳質(zhì)面。巖芯整狀。RQD值為：90%。1.44415.3549細(xì)粒砂巖灰色、淺灰色，中厚層狀，成分以石英為主，長石巖屑次之，夾深灰色粉砂巖條帶，呈互層狀，層面可見少量碳質(zhì)物及植物化石碎片，

26、頂部可見少量粉砂質(zhì)及泥質(zhì)泥礫。鈣質(zhì)膠結(jié)，次圓狀，分選性較好，發(fā)育緩波狀層理及似平形狀層理，頂部層理擾動劇烈，具不規(guī)則裂隙，鈣質(zhì)薄膜充填，局部可見黃鐵礦粉晶，中下部巖芯破碎。RQD值為：72%。6.20421.5550粉砂巖灰色，中厚層狀，局部可見細(xì)砂質(zhì)團(tuán)塊及砂泥質(zhì)條帶。斷面可見少量黃鐵礦薄膜，偶見棕色云母碎片。具少量細(xì)小裂隙，鈣質(zhì)物充填，發(fā)育波狀層理及似平形狀層理。巖芯整狀。579#8.5°。RQD值為：91%。5.71427.2651砂質(zhì)泥巖深灰色，厚層狀，含大量植物化石碎片，見大量黃鐵礦粉晶及條帶，局部可見鏡煤條帶。含碳成分較高，具裂隙，隙面充填鈣質(zhì)物，含砂質(zhì)不均勻，間夾粉砂巖薄

27、層。巖芯破碎。RQD值為：54%。1.30428.5652粉砂巖灰色，厚層狀，含少量植物化石碎片及黃鐵礦粉晶，局部夾砂質(zhì)泥巖條帶，顯示交錯(cuò)層理，具裂隙，隙面充填鈣質(zhì)薄膜。RQD值為：72%。2.70431.2653砂質(zhì)泥巖深灰色，厚層狀，含大量植物化石碎片，局部含碳量較高，條痕呈深灰色。局部夾粉砂巖薄層。偶見滑面，具裂隙，黃鐵礦粉晶及鈣質(zhì)物充填。顯示似平形狀層理，斷口平坦。#5989°。RQD值為：61%。9.01440.2754細(xì)粒砂巖灰色，厚層狀，成分以石英為主，巖屑次之，間夾砂質(zhì)泥巖薄層，顯示交錯(cuò)層理。次圓狀、分選性較差，鈣質(zhì)膠結(jié)，具裂隙，隙面充填鈣質(zhì)薄膜及黃鐵礦粉晶，下部顆粒

28、漸細(xì)。RQD值為：65%。1.45441.7255粉砂巖灰色，厚層狀，含少量白云母碎片，間夾泥巖條帶，局部鐵質(zhì)含量較高，具裂隙，隙面充填鈣質(zhì)物。顯示似平形狀層理。610#9°。RQD值為：57%。6.65448.3756砂質(zhì)泥巖深灰色，厚層狀，含砂質(zhì)不均勻，局部夾粉砂巖薄層，下部可見大量黃鐵礦結(jié)核。參差狀斷口，具裂隙，隙面充填鈣質(zhì)薄膜。RQD值為：82%。8.22456.5957灰?guī)r灰色，含大量動物化石，見少量黃鐵礦粉晶。預(yù)酸劇烈起泡，具裂隙，方解石脈充填，巖芯整狀。RQD值為：38%。2.73459.3258砂質(zhì)泥巖深灰色，厚層狀，見大量黃鐵礦粉晶及結(jié)核，含砂量不均勻，頂部夾細(xì)砂巖

29、薄層，具裂隙，隙面充填鈣質(zhì)物。641#10°。RQD值為：66%。1.37460.6959石炭系上統(tǒng)太原組C2t細(xì)粒砂巖灰色，厚層狀，成分以石英為主，長石、巖屑次之，見大量泥質(zhì)包體及砂泥巖條帶，斷面可見少量白云母碎片。分選中等，鈣質(zhì)膠結(jié)，顯示波狀交錯(cuò)層理。具裂隙，隙面充填碳屑及鈣質(zhì)物。RQD值為：69%。5.64466.3360砂質(zhì)泥巖深灰色，厚層狀，含砂質(zhì)不均勻，局部夾粉砂巖薄層，下部巖芯破碎。參差狀斷口，具裂隙，隙面充填鈣質(zhì)薄膜。RQD值為：34%。0.84467.172.2 井筒水文地質(zhì)特征 井田水文地質(zhì)條件井田位于XX背斜西翼南段，北部與西部由F201、F203正斷層組成隔水

30、邊界；南部F216正斷層沿北西向延伸，成為良好的隔水邊界；東界為露頭地段，灰?guī)r分布面積有限，上覆巨厚的新生界地層272.20399.90m，平均厚度341.79m，新生界底部普遍發(fā)育-2隔水段，厚度一般在90150m，有效阻隔了上部水的垂直下滲。本井田形成北、西、南三面封閉較好，上部受阻的獨(dú)特水文地質(zhì)特征。煤系下伏地層為太原組，含灰?guī)r913層，基底為奧陶系石灰?guī)r。按含水層巖性特征，地下水埋藏條件等，井田自上而下劃分為十個(gè)含水層組，分別為：第四系全新統(tǒng)松散孔隙潛水含水組（I）、第四系上更新統(tǒng)松散孔隙承壓水含水組（）、第四系中下更新統(tǒng)松散孔隙承壓水含水層組（）、新近系上新統(tǒng)松散孔隙承壓水含水層組（

31、-1）、下石盒子組三22煤層頂板砂巖裂隙承壓水含水層（）、山西組二2煤頂板砂巖裂隙承壓水含水組（）、太原組上段灰?guī)r巖溶裂隙承壓水含水組（）、太原組下段灰?guī)r巖溶裂隙承壓水含水組（）、奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙承壓水含水組（）及燕山期巖漿巖裂隙接觸帶承壓水含水組（）。含水層類型主要為孔隙潛水、承壓含水層、裂隙承壓水含水層及巖溶裂隙承壓水含水層三種類型井檢孔層段主要含水層特征根據(jù)南風(fēng)井井筒檢查鉆孔所獲資料，現(xiàn)將其水文地質(zhì)特征自上而下分述如下：（1）新生界孔隙含水層組本區(qū)位于淮河沖積平原，緊鄰黃河沖積平原，沉積了厚層新生界松散沉積物，由于沉積物時(shí)代及成因不同，地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沉積重疊交錯(cuò)。南風(fēng)井井筒檢查孔穿見厚

32、度344.38m，其中第四系(Q)層厚131.87m；新近系（N）厚度212.51m。該含水層組由粗、中、細(xì)粉砂和粘土、亞粘土、亞砂土組成，該組自上而下分為四個(gè)含水層：第四系全新統(tǒng)松散孔隙潛水含水層（I）:含水層由粘土質(zhì)砂及粉細(xì)砂層組成，埋深一般在2026m，砂層較發(fā)育，單位涌水量0.902.17l/s.m，滲透系數(shù)9.4011.99m/d，水位埋深及變化幅度受大氣降水控制，循環(huán)交替條件較好，礦化度0.30.6g/l，水質(zhì)類型為HCO3CaNaMg型，屬強(qiáng)含水層，是當(dāng)前民用及農(nóng)田灌溉主要水源。第四系上更新統(tǒng)松散孔隙承壓水含水層組（）：含水層以細(xì)、中砂為主，其間有粘土或亞粘土沉積，總厚51m左右

33、，其中砂層平均厚度29.88m，單位涌水量0.705l/s.m，滲透系數(shù)2.71m/d，水位標(biāo)高29.42m，礦化度0.573g/l，水質(zhì)類型為HCO3Na型，屬中等含水層，是場礦單位的主要供水目的層。第四系中下更新統(tǒng)松散孔隙承壓水含水層組（）：含水層由粉細(xì)砂、粘土質(zhì)砂組成，粘土層較發(fā)育，總厚度58m左右，砂層平均厚度18.64m，砂層單層厚度小，穩(wěn)定性差。單位涌水量0.283l/s.m，滲透系數(shù)1.56m/d，水位標(biāo)高30.46m，礦化度1.202g/l，水質(zhì)類型為HCO3SO4ClNa型，屬中等含水層。新近系上新統(tǒng)松散孔隙承壓水含水層組（-1）：含水層主要由細(xì)砂、中砂及粉砂組成，粘土層發(fā)育

34、較差。總厚度74m左右。砂層平均厚度41.63m，砂層單層厚度較大，分布穩(wěn)定。單位涌水量0.378l/s.m，滲透系數(shù)1.10m/d，水位標(biāo)高31.35m，礦化度0.942g/l，水質(zhì)類型為HCO3SO4Na型，屬中等含水層。為一良好的供水目的層。由于本次井檢孔未對新生界地層進(jìn)行抽水試驗(yàn)，上述內(nèi)容借鑒于以往地質(zhì)勘探報(bào)告。(2）山西組二2煤層頂板砂巖裂隙承壓水含水組（）井檢孔揭露基巖頂界面與二2煤層頂板厚度為62.28m，埋藏深度分別為344.38406.66m，標(biāo)高為-313.348-375.628m。頂部基巖強(qiáng)風(fēng)化帶厚度為15.93m(偽厚)，上部強(qiáng)風(fēng)化帶裂隙發(fā)育，巖芯破碎；下部弱風(fēng)化帶隨深

35、度增加，裂隙發(fā)育程度逐漸減弱，裂隙多被上部松散物所充填。鉆進(jìn)過程中簡易水文觀測未發(fā)現(xiàn)有明顯消耗?；鶐r頂界面距二2煤層頂板厚度僅為62.28m，故本次對基巖風(fēng)氧化帶含水層和二2煤層頂板砂巖裂隙承壓水含水層組采用了混合抽水試驗(yàn)，其抽水試驗(yàn)結(jié)果：單位涌水量0.00576 l/s.m，滲透系數(shù)0.02895md，水位標(biāo)高-31.818m，礦化度1259mg/l，硬度287.67 mg/l，pH值7.94，水質(zhì)為HCO3SO4ClNa型，反映了該含水層滲透性差、富水性弱的特點(diǎn)。井筒涌水量預(yù)計(jì)為8.42m3/h。2.3 地層原始溫度依據(jù)設(shè)計(jì)要求，本孔進(jìn)行了近似穩(wěn)態(tài)測溫。鉆孔落底井溫為29.2，煤層附近巖溫

36、約為28.00。根據(jù)測溫成果計(jì)算，XX煤礦南風(fēng)井井檢孔地溫梯度約為2.87/100m，無地溫異常。近似穩(wěn)態(tài)測溫成果詳見表2-1 測 溫 成 果 表 表2-1點(diǎn)號孔深（m）溫度（）點(diǎn)號孔深（m）溫度（）點(diǎn)號孔深（m）溫度（）1019.11120023.22140027.722021.31222023.92242028.534021.31324024.72344028.946021.71426025.12446029.258021.71528024.82546529.2610022.01630025.6712022.51732026.2814022.71834026.5916023.1193602

37、6.71018023.12038027.23 凍結(jié)制冷方案設(shè)計(jì)3.1 凍結(jié)深度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)依據(jù) (1) 煤礦井巷工程施工規(guī)范第5.2.2條的規(guī)定：立井井筒的凍結(jié)深度，應(yīng)根據(jù)底層埋藏條件及井筒掘砌深度確定，并應(yīng)深入穩(wěn)定的不透水基巖10m以上?；鶐r段涌水量較大時(shí)，應(yīng)延長凍結(jié)深度。 (2) 煤礦井巷工程施工規(guī)范第5.2.26條的規(guī)定：凍結(jié)段井筒的掘砌深度應(yīng)淺于主凍結(jié)孔設(shè)計(jì)深度，根據(jù)規(guī)定沖積層厚度在300m400m應(yīng)比井筒凍結(jié)深度淺911m。 (3) 凍結(jié)段井壁生根壁座或筒形壁座深度，應(yīng)設(shè)在穩(wěn)定性和封水性較好的巖層中。 (4) XX煤礦南風(fēng)井工程初步設(shè)計(jì)。(5) 南風(fēng)井井筒檢查孔成果報(bào)告。(6) 永夏礦區(qū)

38、臨近礦井凍結(jié)成果資料。（7）XX南風(fēng)井凍結(jié)實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)筒形壁座底板最小深度及最小凍結(jié)深度分析以及二期工程施工需要，確定進(jìn)風(fēng)井凍結(jié)深度為441.5m、回風(fēng)井凍結(jié)深度為419.5m。3.2 凍結(jié)壁厚和安全掘進(jìn)段高設(shè)計(jì)3.2.1 計(jì)算公式選擇深厚沖積層的凍結(jié)壁厚度和安全掘進(jìn)段高計(jì)算：方法之一是以中國為代表，采用多姆克公式計(jì)算砂性土層的凍結(jié)壁厚度和按維亞洛夫-扎列茨基公式計(jì)算粘性土層的安全掘進(jìn)段高；方法之二是以波蘭為代表，采用利伯爾曼公式計(jì)算凍結(jié)壁厚度和掘進(jìn)段高；方法之三是采用變形公式計(jì)算凍結(jié)壁的穩(wěn)定性；方法之四是采用美國ANSYS通用軟件等分析凍結(jié)壁溫度場和應(yīng)力場。根據(jù)多年從事凍結(jié)鑿井的實(shí)踐探索：認(rèn)

39、為方法一較為適用，并已初步建立起砂性土控制層位采用多姆克公式計(jì)算凍結(jié)壁厚度和粘性土控制層位采用維亞洛夫-扎列茨基公式計(jì)算安全掘進(jìn)段高的凍結(jié)壁設(shè)計(jì)計(jì)算體系，并成功地用于程村主、副井430m沖積層、濟(jì)西主井457.8m沖積層、泉店主副風(fēng)井440455m沖積層、趙固一礦和趙固二礦528m沖積層的凍結(jié)壁厚度和安全掘進(jìn)段高計(jì)算，均取得良好的效果；方法二比方法一的凍結(jié)壁計(jì)算厚度稍小，可供參考；方法三涉及的參數(shù)較為復(fù)雜，因試驗(yàn)數(shù)據(jù)有限和經(jīng)驗(yàn)不足而未得到普遍應(yīng)用；方法四的關(guān)鍵是由于參數(shù)值選取不同，計(jì)算結(jié)果往往差異較大，一般用于驗(yàn)算凍結(jié)壁的穩(wěn)定性。下面著重介紹多姆克公式、維亞洛夫-扎列茨基公式和利伯爾曼公式。3

40、.2.2 多姆克凍結(jié)壁厚度公式多姆克于1915年，把砂性土層凍結(jié)壁看作無限長的彈塑性厚壁筒，按第三強(qiáng)度理論推導(dǎo)得出的凍結(jié)壁厚度計(jì)算公式。 (3.1)式中 E按強(qiáng)度條件計(jì)算的凍結(jié)壁厚度，m； R井筒掘進(jìn)半徑； P計(jì)算水平的地壓,MPa； K砂性土層的凍土計(jì)算強(qiáng)度，MPa。3.2.3 利別爾曼凍結(jié)壁厚度公式利別爾曼于1961年，把凍結(jié)壁看作有限長的剛-塑性厚壁筒，按第三強(qiáng)度理論（極限平衡理論）的極限值原理推導(dǎo)出來的在一定段高內(nèi)的凍結(jié)壁厚度與安全掘進(jìn)段高計(jì)算公式。 (3.2)式中 E凍結(jié)壁厚度，m； h未支護(hù)段高度或安全掘進(jìn)段高，m； r0覆蓋層的平均容重，取1.3t/m3； HP計(jì)算層位的埋藏深度

41、，m； RCT凍土平均瞬時(shí)抗壓強(qiáng)度，MPa； mk安全系數(shù)。3.2.4 維亞洛夫-扎列茨基安全掘進(jìn)段高公式維亞洛夫-扎列茨基于1962年，把粘性土層凍結(jié)壁看作有限長的彈塑性厚壁筒，按第四強(qiáng)度理論推導(dǎo)出來的凍結(jié)壁安全掘進(jìn)段高計(jì)算公式。 (3.3)式中 h按變形條件計(jì)算的安全掘進(jìn)段高，m； E按強(qiáng)度條件計(jì)算的凍結(jié)壁厚度，m； P計(jì)算水平的地壓,MPa； 粘性土層的凍結(jié)持久抗壓強(qiáng)度或計(jì)算強(qiáng)度，MPa；工作面凍結(jié)狀態(tài)系數(shù)，掘進(jìn)工作面為非凍結(jié)狀態(tài)時(shí)取，掘進(jìn)工作面凍實(shí)時(shí)取，即=0.8651.73。為了便于計(jì)算，工作面凍土擴(kuò)展范圍為0、1/4、2/4、3/4、4/4時(shí)，值可相應(yīng)地取1.732、1.516、1

42、.299、1.082、0.865。通過以上分析，考慮到風(fēng)井的沖積層厚度344.38m，粘性土層的累積厚度占沖積層厚度的77%，擬在應(yīng)用上述方法凍結(jié)壁強(qiáng)度和穩(wěn)定性設(shè)計(jì)計(jì)算體系的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)近幾年厚沖積層的凍結(jié)鑿井經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)參數(shù)選取上進(jìn)行合理的調(diào)整和完善，以達(dá)到安全可靠和經(jīng)濟(jì)合理的目的。3.3 基本參數(shù)優(yōu)化3.3.1 凍結(jié)控制層位和地壓(1) 凍結(jié)控制層位根據(jù)風(fēng)井沖積層的埋藏條件和土層組成特點(diǎn)分析，凍結(jié)壁設(shè)計(jì)控制見下表 風(fēng)井凍結(jié)設(shè)計(jì)控制層位 表31土層粘性土控制層位名稱粘土鈣質(zhì)粘土層厚/m28.6112.25埋深/m260.26288.87332.13344.383.3.2 凍結(jié)孔允許偏值與

43、成孔間距煤礦巷工程施工規(guī)范第5.2.4條規(guī)定凍結(jié)孔的偏斜率：位于沖積層的鉆孔不宜大于0.3%，但相鄰兩個(gè)鉆孔終孔的間距不得大于3.0m；位于風(fēng)化帶及含水基巖的鉆孔，不易大于0.5%，但相鄰兩個(gè)鉆孔終孔的間距不得大于5m。當(dāng)相鄰兩個(gè)鉆孔的偏斜值超過上述規(guī)定時(shí)，應(yīng)補(bǔ)孔。應(yīng)當(dāng)指出，隨著鉆孔設(shè)備和工藝的不斷完善，當(dāng)沖積層厚度較大時(shí)，規(guī)范第5.2.4條對沖積層凍結(jié)孔偏斜率0.3%和基巖中兩相鄰凍結(jié)孔終孔間距5m的規(guī)定要求偏低。根據(jù)最近幾年深厚沖積層凍結(jié)孔垂直度狀況分析，認(rèn)為在采用鉆、測、糾相結(jié)合的鉆進(jìn)工藝和靶域鉆進(jìn)措施的條件下，風(fēng)井沖積層主凍結(jié)孔偏斜要求為表土段鉆孔偏斜率2，基巖段鉆孔偏斜率3,向內(nèi)最大

44、偏值為0.4 m,但防片孔不許向井心方向偏斜大于；最大孔間距表土段：主圈孔1.8m，基巖段2.4m，長腿孔間距3.5m.輔助孔、防片孔按偏斜要求。3.3.3 凍結(jié)鹽水溫度根據(jù)風(fēng)井檢查孔柱狀圖分析，結(jié)合國內(nèi)應(yīng)用螺桿式冷凍機(jī)制冷和往復(fù)式冷凍機(jī)串聯(lián)雙級壓縮制冷的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析，風(fēng)井的凍結(jié)設(shè)計(jì)鹽水最低溫度達(dá)-32。3.3.4 凍結(jié)壁平均溫度(1) 計(jì)算公式凍結(jié)壁平均溫度是確定凍土強(qiáng)度和凍結(jié)壁強(qiáng)度、穩(wěn)定性的基本依據(jù)。它主要取決于凍結(jié)壁厚度、凍結(jié)鹽水溫度、凍結(jié)孔間距、井幫溫度以及凍結(jié)孔布置方式等因素，要精確計(jì)算是相當(dāng)困難的。從工程實(shí)際出發(fā)，一般取最大地壓水平或凍結(jié)設(shè)計(jì)控制層位的凍結(jié)孔最大間距處的主、界面平均

45、溫度的平均值作為凍結(jié)壁設(shè)計(jì)計(jì)算的依據(jù)。我國對凍結(jié)壁平均溫度的認(rèn)識和計(jì)算方法可概括為以下幾個(gè)階段：凍結(jié)法鑿井的引進(jìn)階段至探索改進(jìn)階段初期，采用前蘇聯(lián)H·特魯巴克按單個(gè)凍結(jié)器傳熱條件推導(dǎo)出來的公式計(jì)算凍結(jié)壁平均溫度，該公式未考慮鄰近凍結(jié)器的相互影響和井筒的實(shí)際凍結(jié)狀況或井幫溫度對凍結(jié)壁平均溫度的影響，計(jì)算出來的凍結(jié)壁平均溫度偏高，特別是深井凍結(jié)時(shí)誤差偏大。凍結(jié)法鑿井的探索改進(jìn)階段中期，開始采用國外模擬試驗(yàn)和有限差分法得出的凍結(jié)壁平均溫度計(jì)算公式（如依姆·斯捷潘諾娃公式），并逐步過渡為采用國內(nèi)凍結(jié)壁溫度場物理模型試驗(yàn)和工程實(shí)測數(shù)據(jù)。凍結(jié)法鑿井的探索改革階段后期，采用成冰等根據(jù)凍結(jié)

46、壁溫度場物理模型試驗(yàn)、工程實(shí)測、有限元分析得出的單圈孔凍結(jié)壁平均溫度計(jì)算公式。凍結(jié)法鑿井完善提高階段，采用成冰提出的單圈孔和主凍結(jié)孔內(nèi)側(cè)增設(shè)輔助孔（含防片幫孔）凍結(jié)的凍結(jié)壁平均溫度計(jì)算公式。 單圈孔凍結(jié)時(shí)凍結(jié)壁有效厚度的平均溫度等于按凍結(jié)壁0邊界計(jì)算的平均溫度值與井幫溫度對凍結(jié)壁的有效厚度的平均溫度影響值之和。 (3.4) (3.4.1) (3.4.2)式中 tc按凍結(jié)壁有效厚度計(jì)算的平均溫度，； t0c按凍結(jié)壁0邊界計(jì)算的單圈孔凍結(jié)壁平均溫度，； te井幫凍土溫度對單圈孔凍結(jié)壁有效厚度的平均溫度影響值，； tb凍結(jié)鹽水溫度，； L凍結(jié)孔間距，m； E單圈孔凍結(jié)壁有效厚度，m； tn計(jì)算水平的

47、井幫凍土溫度（）主要與土層性質(zhì)、凍結(jié)孔布置方式、凍結(jié)管直徑、凍結(jié)鹽水溫度、以及凍結(jié)時(shí)間等因素有關(guān)，而凍結(jié)時(shí)間主要與凍結(jié)段掘砌速度有關(guān)。根據(jù)這幾年凍結(jié)段快速施工的經(jīng)驗(yàn)分析，認(rèn)為風(fēng)井凍結(jié)控制層位（深344.38m的粘土層）的井幫溫度取-6-8較為適宜。 井幫凍土溫度每升高或降低1對凍結(jié)壁有效厚度的平均溫度影響系數(shù)=0.250.3，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可近似地按=0.3選取。當(dāng)井幫土壤為正溫時(shí)，取0。 主凍結(jié)孔內(nèi)側(cè)增設(shè)輔助孔（含防片幫孔）凍結(jié)時(shí)在成冰提出的單圈孔凍結(jié)壁平均溫度計(jì)算公式的基礎(chǔ)上，增加主凍結(jié)孔與輔助凍結(jié)孔之間部位對平均溫度的影響值，或采用加權(quán)平均法計(jì)算。 (3.5)或 (3.6)式中 tcf主凍

48、結(jié)孔內(nèi)側(cè)增設(shè)輔助凍結(jié)孔的凍結(jié)壁有效厚度平均溫度，； tc單圈孔凍結(jié)壁有效厚度的平均溫度，符號同公式(2.1) ，； tfn主凍結(jié)孔與內(nèi)側(cè)輔助孔之間部位對凍結(jié)壁有效厚度平均溫度的影響值，； S輔助孔圈與主孔圈之間的距離，m； E1主凍結(jié)孔圈外側(cè)的凍結(jié)壁有效厚度，m； E2輔助孔圈內(nèi)側(cè)的凍結(jié)壁有效厚度，m。 ts輔助孔圈與主凍結(jié)孔圈之間部位的凍結(jié)壁平均溫度，。 主凍結(jié)孔內(nèi)、外側(cè)均增設(shè)輔助孔凍結(jié)時(shí)在成冰提出的單圈孔凍結(jié)壁平均溫度計(jì)算公式的基礎(chǔ)上，增加主凍結(jié)孔與內(nèi)側(cè)及外側(cè)輔助孔之間部位對平均溫度的影響值。 (3.7)式中 tcny主凍結(jié)孔內(nèi)、外側(cè)均增設(shè)輔助凍結(jié)孔的凍結(jié)壁有效厚度平均溫度，； tc外孔圈

49、外側(cè)與內(nèi)孔圈內(nèi)側(cè)凍結(jié)壁有效厚度的平均溫度，； tfy主凍結(jié)孔圈與外側(cè)輔助孔圈之間部位對凍結(jié)壁有效厚度平均溫度的影響值，計(jì)算方法同tfn； tfn主凍結(jié)孔圈與內(nèi)側(cè)輔助孔圈之間部位對凍結(jié)壁有效厚度平均溫度的影響值，,符號與計(jì)算方法同公式（3.5）。(2) 平均溫度計(jì)算結(jié)果把凍結(jié)鹽水溫度（-32）、沖積層中凍結(jié)孔允許成孔間距（1.8m）和控制層位的井幫凍土溫度（-6-8）代入公式（3.13.3）求得風(fēng)井凍結(jié)壁平均溫度值為-12-15.2（主凍結(jié)孔內(nèi)側(cè)增設(shè)輔助凍結(jié)孔時(shí)）。3.3.5 凍土計(jì)算強(qiáng)度凍土計(jì)算強(qiáng)度（K）可直接按持久強(qiáng)度（s）選取或按極限抗壓強(qiáng)度（c）除以安全系數(shù)（m0）求得。在缺少凍土持久強(qiáng)

50、度試驗(yàn)資料的情況下，按的方法選取計(jì)算強(qiáng)度較為符合實(shí)際。國內(nèi)在凍結(jié)壁厚度設(shè)計(jì)中，1989年以前一直采用50×50×50mm立方體凍土試件按快速加載（30±5s）的無側(cè)限瞬時(shí)抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)，它與煤炭科學(xué)研究總院北京建井研究所試驗(yàn)得出的粘性土層61.8×150mm凍土試件按恒應(yīng)變速率軸向加載的無側(cè)限瞬時(shí)抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)之間存在著一定的系數(shù)關(guān)系。經(jīng)分析認(rèn)為：在61.8×150mm凍土試件強(qiáng)度未正式明確如何直接用于凍結(jié)壁設(shè)計(jì)之前，把按61.8×150mm凍土試件強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)乘1.8系數(shù)作為凍結(jié)壁厚度設(shè)計(jì)的凍土無側(cè)限瞬時(shí)抗壓強(qiáng)度較為合理。根據(jù)近十幾年國內(nèi)凍結(jié)法鑿井的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)：在凍結(jié)方案設(shè)計(jì)中，砂性土層的凍土計(jì)算強(qiáng)度按國內(nèi)已施工深凍結(jié)井的凍土計(jì)算強(qiáng)度與凍結(jié)壁平均溫度的關(guān)系綜合曲線（見圖1）選取。圖1 國內(nèi)已建凍結(jié)井砂性土強(qiáng)度（K）與凍結(jié)壁平均溫度（tc）