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      恒源煤電集團祁東煤礦新副井井筒凍結(jié)效果淺析

      2010-06-13 08:35:54
      科技傳播 2010年21期
      關(guān)鍵詞:祁東副井井筒

      李 康

      皖北煤電集團祁東煤礦,安徽宿州 234000

      恒源煤電集團祁東煤礦新副井井筒凍結(jié)效果淺析

      李 康

      皖北煤電集團祁東煤礦,安徽宿州 234000

      本文介紹了祁東煤礦新副井井筒的基本概況、凍結(jié)法的設(shè)計方案、凍結(jié)孔的布置設(shè)計、保證凍結(jié)效果的各種方法及該井筒的凍結(jié)效果分析。

      井筒; 凍結(jié)壁; 強度;設(shè)計;流量; 效果

      1 工程概述

      祁東煤礦隸屬于安徽恒源煤電股份有限公司,位于安徽省宿州市境內(nèi),設(shè)計生產(chǎn)能力240萬t/年,新副井設(shè)計凈直徑φ6.5m,凍結(jié)深度為460m,最大掘進荒徑10m,此井表土埋藏較厚,且地質(zhì)條件較復(fù)雜。

      2 凍結(jié)方案設(shè)計分析

      1)凍結(jié)壁的形成要快速,并盡快達到設(shè)計強度,以適應(yīng)快速掘進要求,考慮快速掘進且防止片幫的需要,對凍結(jié)孔的布置、凍結(jié)器的工作狀況、凍結(jié)站的運行狀況進行優(yōu)化設(shè)計與配置,以保證井筒掘砌施工安全、工程質(zhì)量優(yōu)良、計劃工期合理;

      2)提高對鉆孔質(zhì)量的要求,嚴(yán)格控制凍結(jié)孔間距、孔斜率及防片孔向內(nèi)偏值;

      3)控制凍結(jié)壁的裸露時間,減少其徑向位移,使凍結(jié)管處于凍結(jié)壁的彈性變形區(qū)內(nèi),防止凍結(jié)管斷裂,確保安全;

      4)在確保井筒安全的前提下,盡量減少凍土擴入量,協(xié)調(diào)凍結(jié)與掘砌的關(guān)系,保證凍結(jié)段安全快速施工。

      3 凍結(jié)孔布置設(shè)計

      結(jié)合祁東礦區(qū)地質(zhì)情況,為保證凍結(jié)壁設(shè)計厚度和強度,保證施工安全,同時兼顧防止上部砂層片幫和井筒較高的建設(shè)速度,所以采用三圈孔的布孔方式,以外排凍結(jié)孔作為凍結(jié)壁形成的主凍結(jié)孔,采用差異凍結(jié)方式,長腿穿過風(fēng)化帶深入穩(wěn)定基巖,短腿深度達到弱風(fēng)化帶上表面;中排孔為輔助孔,深入到?jīng)_積層底部,起輔助凍結(jié)作用;內(nèi)排為防片孔,起上部防片幫的作用,這三排孔共同作用形成凍結(jié)壁(具體見下表和凍結(jié)孔布置圖)。

      凍結(jié)孔布置主要參數(shù)表

      凍結(jié)孔布置圖

      4 保證井筒凍結(jié)效果的有效測試手段和方法

      4.1 凍結(jié)器鹽水流量檢測

      1)在凍結(jié)孔的供水干管上加裝電磁流量計,實現(xiàn)流量總量控制;

      2)必要時利用流量測試儀,測量單孔凍結(jié)器的流量。

      4.2 凍結(jié)器鹽水溫度的檢測與控制

      1)在每個凍結(jié)器的回液管上布置一個測點;

      2)凍結(jié)器單孔溫度檢測使用感溫元件和計算機巡回檢測;

      3)開凍前一周進行測溫儀器校驗,凍結(jié)器鹽水溫度誤差±0.5℃以內(nèi);

      4)開凍后每天定時對每個凍結(jié)器的回水溫度進行檢測,發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

      4.3 水文觀測孔的水位檢測

      從水文觀測孔竣工驗收合格起至管內(nèi)水位上升至管口期間,定期測量水位。

      4.4 凍結(jié)壁形成狀況的檢測

      1)凍結(jié)壁形成檢測主要利用測溫孔采集數(shù)據(jù)進行分析,本次凍結(jié)工程利用計算機巡回檢測技術(shù)測溫,使用一線總線制系統(tǒng);

      2)按照設(shè)計的測溫孔測點埋藏深度提前加工標(biāo)定好測溫元件,測溫系統(tǒng)誤差±0.5℃。測溫孔集中檢測,實時采集,進行數(shù)據(jù)分析;

      3)開凍前一周,敷設(shè)好測溫電纜,測溫系統(tǒng)調(diào)整完畢,并測示不同深度地層的原始地溫。

      4)開凍后每天定時對測溫孔內(nèi)溫度進行檢測,并打印報表。

      4.5 凍結(jié)鉆孔的控制

      對鉆孔的質(zhì)量一定要嚴(yán)格控制,測斜儀器要先進、精度高、本身誤差小。保證鉆孔偏斜率符合要求。

      4.6 凍結(jié)與掘砌的配合

      凍結(jié)段掘砌過程中,掘砌與凍結(jié)應(yīng)密切配合,對于凍結(jié)壁擴展范圍、井幫溫度、凍土位移量的變化要互通信息。

      鑿井單位在掘砌至厚粘土層時,要注意控制掘進段高。

      5 凍結(jié)效果分析

      1)凍結(jié)段的兩個指標(biāo),鹽水溫度,鹽水流量在調(diào)控時,應(yīng)首先降低鹽水溫度,加大回路溫差;

      2)選擇合理的井筒開挖時間,可以創(chuàng)造很好的鑿井條件,達到少挖凍土,避免開挖過早引起片幫或凍結(jié)管斷裂,達到安全施工的目的及可以縮短建井總工期和井筒凍結(jié)時間;

      3)嚴(yán)格控制掘進段高和井幫暴露時間,特別是厚粘土層。表土段施工時,掘進段高2.5m,井幫暴露時間不超過20小時,凍結(jié)管始終處于穩(wěn)定狀態(tài);

      4)重視信息化施工,凍結(jié)與鑿井單位密切配合,加強凍結(jié)過程中的檢測,按照凍結(jié)壁分析資料指導(dǎo)施工,是此次凍結(jié)鑿井實現(xiàn)科學(xué)管理,提高經(jīng)濟效益,確保施工安全的重要措施之一;

      5)從凍結(jié)施工結(jié)果來看,此井筒采用差異凍結(jié)、凍結(jié)工藝是成功的。

      TD26

      A

      1674-6708(2010)30-0122-02

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