1、1泊江海子矿风井井筒冻结施工关键技术【摘要】本文介绍了泊江海子矿风井井筒冻结孔施工技术和冻结制冷技术，强调了表土段及基岩软岩不稳定地层冻结壁厚度与强度要满足井筒安全要求，同时满足基岩段较稳定地层封水作用等关键环节，对类似施工有借鉴价值。 【关键词】冻结孔施工制冷技术 中图分类号：TB61 文献标识码： A 文章编号： 内蒙古自治区鄂尔多斯市塔然高勒矿区的泊江海子矿采用立井开拓，井田工广范围布置主、副、风井，采用冻结法施工。风井井口设计标高1384.0，净径 7.6m，表土段厚度 6.90m，拟冻结深度 569m，井筒最大掘进荒径 10.4m，冻结段井壁最大厚度 1400mm，冻结段井壁结构钢筋
2、混凝土。工程所在地区属半干旱的温带高原大陆性气候，工程表土层厚度小6.88m，岩层自然状态下强度指标较高。本文重点介绍冻结孔施工技术措施和冻结制冷技术措施。 一、冻结孔施工技术要点 冻结的关键问题是表土段及基岩软岩不稳定地层冻结壁厚度与强度要满足井筒安全施工，同时满足基岩段较稳定地层封水作用。 （1）认真按图纸要求施工钻场基础,确保钻场基础平整、稳固。 （2）基岩段为了实现摆锤减压钻进，以改善钻孔偏斜，并实现钻进不提钻连续测斜，提高钻进效率，本工程设计出“108108mm 主动钻杆289mm 钻杆扶正器89mm 钻杆螺杆钻具190mm 牙轮钻头”的钻具组合。 （3）严格按设计孔位开孔，误差控制
3、在30mm，开孔时必须保证天轮中心、转盘中心、孔位中心三点一线，并垫实钻机底盘，保证钻机稳固和开孔质量。任何孔不得随意移位。 （4）根据井筒检查孔地质资料，为了确保钻孔质量，严格采用优质化学泥浆护壁、携带颗粒。根据本地区地层，调配不同性能的化学泥浆，确保安全、优质、高效。 （5）为防止钻孔施工时出现严重漏浆现象，应在地面设置一座制泥站及储浆池，首先要备足 56 个孔的优质浆方可开钻，以便途中漏浆及时补给。 （6）钻孔偏斜率按设计要求控制。超过规定必须进行纠偏，先采取垫架、扫孔、扩孔等简单方法处理，如仍无效果，则采用螺杆钻具定向纠偏。 （7）钻孔施工使用 159mm 石油钻铤。钻进时，应按深度及
4、地层情况的需要，及时增减钻铤，选用合适型号的钻头，表土用 Y3、基岩用Y6、砾石层用球齿。钻孔操作要求做到均压、匀速钻进，严禁忽快忽慢，压力忽大忽小。 （8）加尺或更换钻头时，钻具应下到距孔底 0.30.5m 处扫孔，不准将钻具停在一个深度长期冲孔。停电时，应将钻具提至安全深度。停电超过 2 小时，应将钻具全部提出并向孔内注满泥浆；对所有钻具应经常认真检查，弯钻杆和磨损过大的钻杆禁止使用；终孔时应复核钻具全3长，并冲孔将岩粉排净，再下管。 （9）水文孔按设计要求施工，下管前应认真在地面配组，下管时应指定专人监督焊接质量，焊接应严密，确保水文孔正常报道冻结壁交圈情况。 （10）测温孔布置在相邻冻
5、结孔终孔间距较大的界面上。具体位置由现场项目技术负责人和项目经理共同商定。测温管采用外管子箍焊接连接，确保焊接质量，经空置 48 小观察不得渗漏。下管后进行成孔测孔，并及时绘制偏斜平面图。 二、 “防偏、防漏”措施 为保证冻结孔的质量满足冻结施工要求，另制定“防偏、防漏”措施： （1）钻机的砼盘基础应保证坚固、平整（水平误差5MM） ，确保钻机施工过程中不会出现砼盘沉降、断裂等不利现象。 （2）钻塔的安装应牢固，设备安装连接应稳固，并要对钻机的底盘进行局部加重，防止施工过程中出现钻塔晃动、底盘摆动等易造成偏斜的因素产生。 （3）要保证开孔质量，开孔时除应做到“三点一线” ，还要加上 1M长的短
6、加重管来保证开孔垂直度。待整根主动钻杆进尺尽以后，再换长加重管。 （4）岩石段造孔使用 Y6 牙轮钻头或 XHP3 镶齿钻头时，每钻进3050M 时，应起钻检查钻头情况，对出现牙轮偏磨或牙轮卡死的钻头应坚决换掉，防止造成孔斜。 4（5）钻杆应保证垂直，每次钻孔延深时，必须认真检查钻杆，弯曲和变形的钻杆禁止使用，确保钻具的同心度，增加钻孔的垂直度。 （6）扶正器应选用直径为 168MM 的粗径钻具，且表面应镶焊螺旋筋，并在筋板上喷镀碳化钨，以增加其抗弯、抗扭、耐磨的性能。其在钻孔中的连接组合位置应是“108108 主动钻杆+89 钻杆（多根）+168扶正器+89 钻杆（多根）+168 扶正器+1
7、54 钻铤+168 扶正器+154 钻铤+171.4 钻头” 。在岩石段的造孔过程中应至少加两根扶正器。 （7）钻进过程中应根据地层变化调整合适的钻压。 （8）在容易产生孔斜的层位，应适当放慢钻进速度，增加测斜次数，每隔 20M 测斜一次，及时掌握偏斜情况，正确地纠偏。测斜资料反应的钻孔偏斜发展趋势不能保证冻结施工要求时，要及时采用纠斜钻头下至出现偏斜部位 23M 处进行处理。对偏斜较大情况应使用螺杆钻具定向纠偏。 （9）钻进过程中应随时注意观察泥浆流量主泵压，发现泥浆流量变小，应认真进行检查、分析，找出原因及时处理，不可强行钻进。 （10）如泥浆大量漏失时，应向泥浆中加入粘土和火碱，提高泥浆
8、的粘度、降低泥浆的比重。如漏浆仍然较大，可向泥浆中加入锯末、草屑等惰性材料或直接向钻孔中投入泥球，达到堵漏目的，再进行钻进。 三、冻结制冷技术 （1）按矿山井巷工程施工及验收规范要求及企业内部质量标准，认真做好各项准备工作。 5（2）冻结器中下放 756mm 聚乙烯供液管，下放前要进行畅通试验及外观检查，确保冻结器正常工作。 （3）盐水系统要设过滤网，防止杂物进入冻结器，造成冻结器堵塞。盐水箱安装自动液位报警器，并确保报警器工作灵敏可靠。加强盐水流量、温度、井帮温度、测温孔温度等观测与分析，发现问题及时处理； （4）冻结运转前要调查并测量周围水井及水文孔水位、水温等情况，为冻结运转后判断冻结壁
9、交圈做必要的技术准备。 （5）加强制冷运转期间制冷系统、盐水系统、清水系统的各种技术参数的监测，确保较高制冷效率。及时分析，及时汇报，及时处理。 （6）及时进行冻结孔的耐压程度、偏斜及深度要进行复测，确保冻结孔的质量。 （7）井筒试挖前原则上不宜施工永久锁口，如果要施工永久锁口，施工后要进行回灌水，以免影响水文孔正常报道。 （8）冻结基岩掘进时，应做好放炮安全措施。 （9）严格控制钻孔质量，保证冻结孔孔间距符合设计要求，为冻结壁提前交圈创造良好条件。 （10）开冻初期加大盐水泵运转负荷，提高盐水循环流量，以加快冻结壁发展速度，使冻结壁性能按期达到设计要求。冻结施工期间，加强对井架基础标高进行监测，发现异常及时采取措施，防止事故扩大。 （11）井架基础保护方面，根据图纸尺寸，对冻结影响范围内的冻结管进行保温处理，减少冻胀对其影响。
