20
800
19 2 号测温孔
1 500
18
2 250 水文孔
1 600 800
1 号测温孔
3 4
4 500 5
6 7
17 750
8
16 15 14 13 12 11 10 9
9 000
800 3 800
图 １ 冻结孔、水文孔、测温孔布置
冻结孔施工参数如下：
项目名称
主斜井
井筒斜长 /m
396
净断面 /（ 宽×高） m
mm×5 mm， 内 接 箍 焊 接 ， YT90 冲 击 器 ， φ118
mm 钻头。钻孔使用经纬仪灯光测斜。
2.3 冻结管施工
由于该地层水文地质条件复杂，水及泥砂会涌
110
入孔中，造成塌孔卡钻，决定采用一次性跟管钻进 法，即成孔与埋设冻结管一次完成。为解决在钻进 遇到漂石钻孔方向易出现较大偏差，先用空气冲击 器钻进，将漂石击碎或冲击穿过，之后采用旋转无 芯跟管钻进。 2.3.1 预埋孔口管
4.5×3.7
倾角 /°
25
冲积层厚度 /m
30
冻结段斜长 /m
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
78
冻结孔斜长 /m
82
冻结孔布置 /m
距荒径 1.5～1.6
孔数 / 个
23
测温孔 / 个
2
水文孔 / 个
1
2.2 施工设备
冻结孔采用 ZDY3200 全液压水平钻机施工，
钻机扭矩 32 kN/m，拉力及推力 84 kN，泥浆泵选
用 NBB- 250/40， 钻 杆 为 D73， 冻 结 管 为 φ108
第四系厚层粉质黏土，土质较均匀，含云母、 氧化物，切面光滑，有粘滑感，干强度高，韧性 高，为良好的隔水层。
2 斜冻结孔施工
2.1 斜冻结孔参数
采用全部斜冻结孔，即冻结孔沿斜井掘进外缘
布置，使钻孔方向平行于斜井的纵轴，在斜井周围
形成冻结壁，见冻结孔、测温孔及水文孔布置如图
1 所示。
22 23 1 2 21
煤炭与化工
第 37 卷
第四系松散孔隙含水层为近代河床冲积形成的 砂砾层，主要分布在大沟谷的一级阶地上，厚度变 化较大，单位涌水量仅 0.04～0.94 L/s·m，该层水 位标高变化较大，水质类型为重碳酸－硫酸盐－钙 镁型水，属丰富含水层。 1.2.2 隔水层
隔水层主要由泥岩、粉砂岩夹有砂岩而组成， 其间夹有裂隙不发育或稍发育的中粒砂岩，厚度变 化大，一般厚 90 m 左右，致密岩层对地表水及潜 水起隔水作用。
第六层砂岩：灰色，破碎面色青，矿物成分以 石英、长石为主，砂状结构，细粒，中厚层状，岩 芯较完整，弱风化，中部夹有薄层砂质泥岩，厚度 4.70～5.20 m。 1.2 水文地质 1.2.1 基岩风化带含水层
据调查资料，水量不大，水位标高变化较大， 水质类型为重碳酸盐氯化－钙镁型水，属富水性弱 含水层。
（3） 先开泥浆泵，待泥浆正常循环后，方可 钻进，严格控制泵压和泵量，低压、匀速钻进。泥 浆循环不正常时，严格继续钻进。
（4） 每 10 m 进行 1 次测斜，当角度偏差大于 0.3% 时 ， 应 及 时 纠 正 偏 差 ， 尤 其 不 得 向 内 偏 斜 。 保证相邻两孔终孔间距小于 1.6 m。
为减少斜孔钻进长度，将井口工作面位置清理 近静水位，并与井筒轴线垂直。按冻结孔设计方位 和角度预埋 φ133 mm×1 m 孔口导向管，用 C20 混凝土浇筑固定。 2.3.2 钻机设备安装
由于冻结孔不在 1 个水平面上，钻机主机及给 进机构安装在桁架上，动力装置和操作台通过高压 胶管与其相连。通过卡瓦升降调整钻机入孔方位和 倾角。 2.3.3 钻具组装
0000000000000000000000000000000000000000000000
（上接第 108 页）
员及放水工作，避免抽采管路内水对抽采效果的影
3结 论
响，使放水工作简单、快速和有序。 （4） 打钻防喷装置达到有效固定防喷装置的
通过在首采 C0202 工作面开展打钻抽采精细 要求，避免了钻孔施工过程中防喷装置与钻杆摩
（2） 实现了严封孔，抽采浓度显著提高，瓦 斯抽采量增大。采用“一堵一注“、“两堵一注” 封孔工艺，水泥砂浆凝固后，其在一定的压力下能 够更好的深入煤层裂隙，封孔效果更好。抽采效果 较以前明显提高。
数、加大冷却水流量等措施，使盐水温度很快降到 设计温度。于开始冻结 30 d 后，主井水文孔冒水， 证明冻结壁已交圈。
4 冻结段掘砌施工
在水文孔冒水 7 d 后，测温孔温度为 - 5℃，试 挖测定井帮温度 1℃，经计算冻结壁厚度已达到设 计要求，进入正式开挖。临时外壁支护采用 U 钢 + 木板 + 钢筋网支护，排距 0.5 m，永久支护采用 750 mm 厚度的 C30 钢筋混凝土。
解决了掘进中遇到的第四系松散含水冲积层，并极大地降低了施工费用，提高掘进了速度，使
得矿井早日投产，为类似条件施工积累了有益的经验。
关键词：斜井；斜孔；冻结；掘砌
中图分类号：P634.5
文献标识码：A
文章编号：2095- 5979（2014）06- 0109- 03
Inclined Shaft Hole Freezing Construction Technology
水、低温管路隔热保温等。 3.2 制冷参数
冻结壁设计厚度 2.5 m。积极冻结期盐水温度 - 24℃，维护期盐水温度 - 20℃，每个冻结管盐水 流量不小于 12 m3/h。冷却水温度低于 22℃，流量 不小于 20 m3/h。 3.3 制冷运转及监测
在冻结站制冷运转过程中，严格对冷冻机组运 行参数及盐水去回温度、单个冻结器流量、盐水箱 液位、测温孔温度等进行检测，出现问题及时处 理，保证冻结制冷效果。
设备安装主要包括氟制冷循环系统、盐水循环 系统和清水降温系统及其密封性打压调试，化盐
采用人工风镐挖掘，先开挖顶板和两帮周边冻 土，及时进行临时支护，然后开挖巷中部分，尽可 能减少空帮时间。施工段长 1.5 m，空帮时间不超 过 30 h，冻结段掘砌施工共用 40 d。
掘进显示，冻结壁未出现片帮和蠕变现象，零
第三层卵石：杂色，颗粒级配不良，浑圆状， 磨圆度好，粒径约 3～8 cm，以灰岩、砂岩为主要 成分，颗粒间填充中粗砂约 30%，粘性土约 10%, 上部夹有薄层粉土，厚度 7.9～12.1 m。
第四层粉质黏土：褐色，土质较均匀，含粉 土、砂质成分，厚度 8.10～10.30 m。
第五层卵石：杂色，颗粒级配不良，浑圆状， 磨圆度好，粒径约 2～10 cm，最大 15 cm，以灰 岩、砂岩为主，夹有漂石，厚度 2.40～3.20 m。
（5） 为减小跟管钻进阻力，采用内接箍冻结 管对焊方式连接，注意不得将异物遗留或掉入冻结 管内。
（6） 冻结管安设有效长度不得小于设计长度。 （7） 在冻结管钻进施工完后，进行清水冲管、 安装丝堵、打压试漏和其它检测工作，各项指标合格 后再进行下一孔施工，直至所有冻结管打设完毕。
3 冻结制冷
3.1 冻结站设备配置及安装 根据主、副斜井筒位置及冻结需冷量计算，设 1
第 37 卷 第 6 期
2014 年 6 月
技术工程
煤炭与化工
Coal and Chemical Industry
斜井井筒斜孔冻结施工技术
Vol.37 No.6 June 2014
苏卫东，苏海报
（河北必拓矿山工程有限公司，河北 邢台 054000）
摘 要：北关煤矿主斜井采用斜冻结孔冻结施工技术，克服斜孔钻进造成的漂移难题，成功地
SU Wei- dong, SU Hai- bao
( Hebei Bituo Mining Engineering Corporation Ltd., Xingtai 054000, China ) Abs tra ct：In order to solve inclined hole causing drift problem, Beiguan Mine main inclined shaft adopted oblique freezing hole construction technology, which successfully solved the encountered in the excavation of quaternary unconsolidated aquifer alluvium, and greatly reduced the construction cost, and improved the driving speed, made the mine put into production early, accumulated useful experience for the similar construction. Ke y words ：inclined shaft; oblique hole; freezing; dig layer
采用 φ108 mm×5 mm 冻结管作钻具，前端头管 内装有封水丝堵座和专用钻头，冻结管接续时应焊 接严密，保持搭接直度。 2.3.4 跟管钻进
（1） 根据钻机入孔方位角、倾角及孔口管对 中情况进行钻机定位，并在钻进过程中，为防止震 动、钻杆摆动等因素造成的偏移，需经常复检。
（2） 泥浆必须预先按配比充分搅拌后使用， 不得使用中加水、加料，保证既具有良好的携带钻 屑、砂粒的能力，同时增加孔内润滑作用。
1 地层及水文地质特征
1.1 地层岩性 根据所施工的井筒检查孔，井筒穿越地层由上
而下依次为粉质黏土、粉土、卵石、粉质黏土、卵 石及基岩。
第一层粉质黏土：褐黄色，土质不均匀，含云 母、少量卵石，粒径约 5～10 cm，含粉土成分， 厚度 3.4 m。
第二层粉土：黄褐色，土质均匀，含云母、氧 化铁，干强度低，夹零星砾石，厚度 2.8 m。