神华宁夏煤业集团红柳煤矿I02采区集中运输巷过断层冻结.docx

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1、神华宁夏煤业集团红柳煤矿I02采区集中运输巷过断层冻结处理方案兖矿新陆建设发展有限公司2014年02月神华宁夏煤业集团红柳煤矿I02采区运输巷过断层冻结处理方案目 录1 I02采区集中运输巷工程概述11.1 工程慨况11.2 I02采区集中运输巷地层32 工程实施注意事项及必备条件32.1 工程注意事项32.2 工程实施必要条件43 施工方案设计53.1 采用的设计规范及技术标准53.2 设计基础资料53.3 施工方案设计的基本原则53.4 冻结加固方案设计的主要技术要点53.5 施工方案64 冻结帷幕设计74.1 冻结长度74.2 冻结壁厚度74.3 冻结壁平均温度114.4 钻孔布置114

2、.5 冻结管规格135 制冷系统设计155.1 冷冻机的选择155.2 盐水系统155.3 清水系统155.4 其它156 冻结与开挖施工166.1 施工准备166.2 冻结孔施工176.3 施工总体布置186.4 积极冻结196.5 开挖施工207 信息化施工监测217.1监测内容217.2 监测方法、手段及说明218 冻结开挖施工进度及配套计划238.1施工进度计划238.2 劳动力配备计划248.3 设备与材料供应计划249 质量管理及保证措施269.1 质量管理体系组织机构图269.2 冻结孔施工质量技术措施269.3 冻结运转质量技术措施2810 安全措施、文明施工及治安消防措施29

3、10.1 安全及治安消防措施2910.2 文明施工措施3211 风险分析及应急预案3411.1 总则3411.2 工程风险分析3411.3 冻结孔施工应急预案3511.4 冻结施工应急预案3511.5 应急预案操作程序3611.6 应急预案组织机构3611.7 应急材料及设备37 38神华宁夏煤业集团红柳煤矿I02采区集中运输巷过断层冻结处理方案1 I02采区集中运输巷工程概述1.1 工程慨况02采区集中运输巷位于红柳井田的中部，工业广场的西北部，一号回风立井东北方向，距一号回风立井井口1076m2753m,巷道大体平行于一号立风井进场路，位于路东侧约1050m处。I02采区集中运输巷自I02

4、采区集中回风联络巷开口，向南与I02采区回风巷、检修联络巷、I02采区运输巷贯通，向北施工至I04采区辅运巷。该巷以东35m处为即将施工的I02采区集中辅运巷、以西125-35m处为正在施工的I02采区集中回风巷。地质构造情况：1、I02采区2煤集中运输巷靠近马家滩背斜，位于马家滩背斜西翼，煤岩层总体呈由东向西倾斜的单斜构造，煤岩层走向97 53，平均75，倾向W，倾角 1228，煤岩层沿走向、倾向均有一定的起伏变化。2、根据地质勘探报告，预计该巷自I 02采区集中回风联络巷开口向前施工919m将揭露DF6-3正断层， 该断层为三维地震控制的可靠断层，走向 N50E ，倾向N，倾角74 ，走向

5、长740-1050m，落差12-25m，巷道掘至该断层附近，不排除揭露伴生小断层的可能，受断层牵引影响靠近断层处煤岩层倾角将有较大变化。3、受断层牵引，断层面两盘可能发育有导水裂隙。巷道施工至DF6-3正断层附近应密切观察煤壁出水情况，及时向调度室汇报。4、根据附近巷道施工资料，该巷自I02采区集中回风联络巷开口向南施工92m将揭露一宽约60m的冲刷带分支，向南197m进入宽160m的主冲刷带、影响范围28m，煤层倾角及厚度均有一定变化，详见I02采区2煤集中运输巷平、剖面图。水文地质情况：1、2煤老顶的直罗组下段粗砂岩孔隙裂隙含水层是影响本井田的主要含水层，02采区2煤集中运输巷设计沿2煤顶

6、板掘进，直接顶厚07.50m，预计2煤老顶粗砂岩含水层水将通过局部裂隙发育地段及锚杆、锚索眼导入巷道，巷顶将出现滴、淋水现象；2煤局部老底粗砂岩属弱含水层，局部裂隙发育地段，该含水层水可通过裂隙渗入巷道，预计正常涌水量10-15m3/h，最大涌水量30m3/h。2、 DF6-3为张性断层，断层面具导水性，受断层牵引两盘裂隙较发育，掘至该处，预计正常涌水量将增大至50m3/h，最大涌水量80m3/h。3、为确保施工安全，巷道掘进至DF6-3正断层前50m停止施工，编制探断层方案，待探明断层情况确认无突水的可能性后方可继续掘进。4、施工队根据巷道实际涌水情况及低洼段，每200m左右施工一有效容积2

7、0m3的水仓，并配备相应排水设备，安排专人负责排水工作。图1 神华宁夏煤业集团红柳煤矿02采区集中运输巷穿断层部分详图图2 I02采区运输机巷断面图（采用I020202工作面机巷断面图）1.2 I02采区集中运输巷地层I02采区集中运输巷地层情况见图3。图3 I02采区集中运输巷综合柱状图2 工程实施注意事项及必备条件2.1 工程注意事项(1) 根据探水孔资料，断层破碎带岩性复杂，钻孔施工难度较大。(2) 缺乏地下水流速流向资料，冻结存在一定的设计风险。(3) 冻结区域有一部分在煤系地层中，煤系地层冻土发展速度慢，冻结壁交圈需要时间较长。(4) 打钻可能造成涌水危险，所以打钻前需安装孔口管，并

8、用锚杆将每个孔口管固定，打钻时设置防喷装置（单向阀）及压紧装置（牛油盘根），单孔钻孔完成后及时进行注浆封孔。(5) 机房安装、冻结管下放均需用电焊及氧气、乙炔，因此工作面附近应安装瓦斯浓度检测仪并加强通风。冻结单位可选配人员，经甲方培训合格后，作为专职瓦斯检查员，配合甲方做好瓦斯监测工作。(6) 目前国内没有煤矿井下用防爆冷冻机，且所用电压等级均为380V。将冷冻机房安装在矿井井下存在安全隐患。(7) 冻结施工段，掘砌施工时，建议严禁放炮。2.2 工程实施必要条件(1) 交流电源，电压 380V，总功率500KW；(2) 铺设至冻结工作面附近清水补充管路，采取措施保障干净水源，供水量不少于60

9、m/h；在工作面附近位置设置临时水仓，容积满足冻结打钻可能出现的突水情况，并布置水泵，及时排走。(3) 距离断层20米左右位置处停止掘砌；(4) 施工之前，提前打探孔，探明岩性，破裂带的宽度和破裂情况及探明水量；(5) 提供详细的过断层资料，如过断层部分巷道支护结构，过断层部分巷道的走向及倾角，断层详细倾角和走向，水压、水温、流速、涌水量及水质报告等；(6) 因巷道周围岩石强度弱，遇水变软，需要在迎头施工封堵墙，方便打钻孔口装置的安装。结构采用锚杆和钢结构混凝土相结合的方式，锚杆打入岩土4-5m，与钢结构连接后，一起灌入混凝土，厚度暂定1.2m。(7) 负责放置冻结机房的联络巷，严格按照煤炭规

10、范规定施工，做好地面硬化工作，为机房的安装创造好条件。(8) 大型冻结设备地面至井下运输；(9) 非防爆电器井下安全管理；(10) 人员上下井交通工具。3 施工方案设计3.1 采用的设计规范及技术标准矿山井巷工程施工规范（GB50511-2010）。煤矿井巷工程质量验收规范（GB50213-2010）。煤炭工业建设工程质量技术资料管理规定。煤矿井巷工程质量检验评定标准，MT500994。旁通道冻结法技术规程（DG/TJ089022006，J108512006）。煤炭工业煤矿井井巷工程、建筑安装单位工程质量保证资料评级办法。煤矿安全规程（2011年3月1日起执行）。煤矿冻结法开凿立井工程技术规范

11、，MT/T1124-2011。3.2 设计基础资料I020202工作面运输巷探DF6-1断层钻孔剖面图。神华宁夏煤业集团红柳煤矿2煤采掘工程平面图。I02采区2煤集中运输巷平、剖面图。红柳煤矿H1203、H1102钻孔柱状图。3.3 施工方案设计的基本原则本施工方案设计的基本原则是： 水平孔冻结帷幕技术性能必须满足过断层破碎带施工的安全和质量要求，加固土体应遍达待加固区域； 水平孔冻结方案应符合现场实际条件，具有可操作性； 施工方案应在满足工程要求工期的前提下具备优化潜力； 冷冻机房设计要充分考虑井下施工的制冷效率低、从地层中带出的热量无法及时排走等情况。3.4 冻结加固方案设计的主要技术要点

12、为确保巷道掘砌施工能在冻土帷幕的保护下安全通过断层破碎带，根据我公司城市地下水平冻结施工经验，提出以下冻结设计技术要点： 在没有相应地下水流速流向资料的情况下，在满足现有施工技术的前提下，尽可能缩小冻结孔开孔间距，确保冻结壁具有足够的厚度和强度，缩短冻结工期。 在掘砌迎头施工冻结孔，根据巷道的结构及走向采用近水平成孔或斜孔，每个钻孔都设孔口管，并安装孔口密封装置，以防钻进时大量泥水涌出。 冻结机房安装在井下要考虑适当增大备用系数。 冻土帷幕的厚度及强度应满足巷道开挖的要求。做好冻结和开挖的配合工作，并根据开挖后冻结帷幕变形情况及时调整开挖构筑工艺。 通过测温孔和泄压孔，监测冻土帷幕的形成过程和

13、形成状况。特别监测断层破碎带处冻结壁发展状况。 根据测温资料，冻结壁已经交圈且具有一定的强度和厚度的前提下，增加辅助验证手段。3.5 施工方案本工程巷道过断层破碎带采用冻结帷幕法，即用人工制冷方法使巷道外围的土层降温冻结，形成一个封闭的冻土帷幕结构，然后在冻土帷幕结构中进行巷道的的掘砌施工。冻结法施工具有如下几个优点： 安全可靠性好，可有效的隔绝地下水； 适应面广。适用于任何含一定水量的松散岩土层，在复杂水文地质如软土、含水不稳定土层、流砂、高水压及高地压地层条件下冻结技术有效、可行； 灵活性好。可以人为地控制冻结体的形状和扩展范围，必要时可以绕过地下障碍物进行冻结； 可控性较好。冻结加固土体

14、均匀、完整； 污染性小。“绿色”施工方法，符合环境岩土工程发展趋势； 经济上合理。根据现有地质资料，确定采用“巷道内钻凿，布设水平孔、近水平孔冻结临时加固土体”的施工方案。即：在巷道内利用水平孔和部分倾斜孔冻结加固地层，使巷道掘砌荒径外围岩土体冻结，形成强度高，封闭性好的冻土帷幕，然后根据“新奥法”的基本原理，在冻土中采用矿山法进巷道施工，其主要施工顺序为：施工准备冻结孔施工（同时安装冻结制冷系统，盐水系统和检测系统）积极冻结探孔试挖巷道掘进和支护撤场。冻结孔施工为本工程的关键工序；冻结温度场监测，巷道变形观察为特殊工序。4 冻结帷幕设计4.1 冻结长度断层破碎带宽度暂按12.5米考虑，断层破

15、碎带之前留14.5米保护厚度，过断层破碎带进入稳定岩层8米，冻结总长度35米。4.2 冻结壁厚度该地层冻结属岩层冻结，在没有相应冻土试验资料的前提下根据以往施工经验，设计冻结壁厚度2.5米。4.2.1冻结壁厚度有限元验证分析计算条件：由于没有相关冻土试验结果，考虑到断层裂隙充填以碎石、砂为主，较少泥质充填，按建井工程手册一般冻结砂土-10条件下冻土强度6Mpa8Mpa之间，因此本计算选取冻土强度5Mpa、7Mpa、9Mpa三种情况，开挖步距（一次开挖长度）取0.3m、0.4m、0.5m、0.6m、0.7m、0.8m、0.9m、1.0m八种情况，进行分析计算，见表1。地压按甲方提供取1.04Mp

16、a，在底部边界施加竖向位移约束(uy=0)。冻土的弹性模型量根据经验取为300MPa，泊松比0.32冻结帷幕厚度在开挖面的上下左右四个方向的最小厚度均取2.5m。表1 计算步距和冻土强度取值表步距（m）冻土强度（Mpa）0.35790.45790.55790.65790.75790.85790.95791579计算结果见表2：表2 各指标计算结果安全系数步距应力/Mpa应变位移/mm5/Mpa7/Mpa9/Mpa0.31.710.1140.92.924.095.260.41.80.1181.62.783.895.000.52.430.1412.22.062.883.700.62.970.163

17、31.682.363.030.73.640.2113.91.371.922.470.84.040.2455.11.241.732.230.94.890.2976.81.021.431.8415.050.3068.70.991.391.78位移和应变结果见图4图7：图4 加载图图5 位移结果图6 应变结果图7 应力结果开挖面最大应力、位移、应变见图8图11图8 开挖面最大应力图9 开挖面最大位移图10 开挖面最大应变不同步距下的应力、应变和位移有限元分析截图布距应力应变位移0.30.40.50.60.70.80.91图11 不同步距下的应力、应变和位移有限元分析截图4.2.2有限元验证分析结论对

18、于2.5m厚冻结壁厚度，如果冻土强度5Mpa以下，只有开挖步距取0.3m、0.4m，安全系数才能接近3，如果按重要工程安全系数必须大于3的条件，2.5m冻结壁厚度不满足要求；对于2.5m厚冻结壁厚度，如果冻土强度取7Mpa，只有开挖步距取0.3m、0.4m，安全系数才大于3，2.5m冻结壁厚度满足要求；对于2.5m厚冻结壁厚度，如果冻土强度取9Mpa，开挖步距取0.3m、0.4m，0.5m、0.6m，安全系数大于3，2.5m冻结壁厚度满足要求；鉴于现场实际情况，冻结孔布置限制，冻结时间限制，冻结壁厚度很难超过2.5m，同时考虑冻土强度一般会达到7Mpa8Mpa（冻结实施前通过冻土试验确定），因

19、此建议在1.04Mpa水压下，2.5米的冻结壁厚度能够在开挖步距0.6m0.7m范围内保证掘砌安全。4.3 冻结壁平均温度采用成冰公式进行冻结壁强度校核验算：用单圈孔的成冰公式进行验算结果得：当盐水温度=-30，井帮温度=-4时， 为-10.2，根据原有冻结施工经验，结合该矿井的地层特点，确定该矿井冻结壁平均温度为：-10。4.4 钻孔布置按照现有施工工艺，为施工钻孔，需在原有巷道断面基础上扩大断面面积。为尽可能减少向外扩大的面积，设计冻结孔以掘砌巷道中心向外发散式布置，其中掘砌迎头处冻结孔距离掘砌荒径825mm，为保证冻结管正常钻进施工，不破坏煤层顶板岩石，工作面巷道两帮向外扩大1200mm

20、，底板向下扩大2400mm，扩大段巷道长度4米。断层破碎带前部冻结孔距离掘砌荒径1200mm；断层破碎带尾部冻结孔距离掘砌荒径1521mm；冻结孔尾部距离荒径1726.5mm（详见图1317）。图13图16 图17 冻结管布置剖面图4.5 冻结管规格一般冻结工程冻结管采用GB8163-2008标准流体用无缝钢管，但本工程由于周围岩层多为软岩，而且遇水变软，对水平打钻施工影响很大，尤其是围岩遇水后支护能力很弱，下放冻结管很难成功。考虑到现阶段水平打钻队伍的技术能力，采用中碳钢钻杆作为冻结管使用，规格为1148.56mm，测温管采用898mm。冻结主要设计参数表详见表3：序 号参数名称单位参数备注

21、1冻结长度米352冻结管倾斜角度-7.1476-2.85243冻结壁平均温度-104冻结孔孔间距m0.81.05冻结孔个数个286冻结管规格mm1148.56中碳钢7测温孔m/个35/58测温管规格mm8989泄压孔m/个35/210冻结孔工程量m98011总钻孔工程量m122512冻结需冷量104kcal/h15.9813配备制冷量104kcal/h26.25-20/3214JYSLGF300III压缩机台3氟利昂机组表3 红柳煤矿I02采区运输巷过断层冻结参数表5 制冷系统设计5.1 冷冻机的选择冻结站需冷量的计算：Q =d n HK=15.98104Kcal/h式中：Q冻结孔需冷量；H冻

22、结管总长度；d冻结管直径； K冻结管散热系数；根据计算选用JYSLGF300III冷冻机机组（-20/32状况下制冷量8.75104Kcal/h ）3台。5.2 盐水系统 盐水循环泵选用IS150-125-200型3台，单台流量200m3/h，电机功率55kw，其中一台备用； 盐水干管和集配液管选用1595无缝钢管。5.3 清水系统为了有效的将制冷系统从地层中带出的热量通过清水系统排出，甲方需铺设至指定位置的清水管路，流量满足每小时循环水量60m。选用2台清水泵均选用10SH-19型离心泵，流量360m3/h，电机功率30kw，其中1台备用。冷却塔选用NBL-50型3台，其中1台备用，每台需补

23、充新鲜水15m3/h。需配备T35型轴流风机2台，布置在进、回风巷端头位置，功率4KW/台。5.4 其它 用电负荷：总用电负荷约500kw/h。 机房供风量：冷冻系统从地层中带出的大部分冷量通过冷却塔带走，机房供风量除需要保证冷却塔的散热风量，还需要考虑正常机房人员施工人员安全作业，放炮需风量等。初步预计需供风量为400m/分。冷冻机油选用N46冷冻机油。 制冷剂选用氟立昂R-22，冷媒剂选用氯化钙溶液。6 冻结与开挖施工6.1 施工准备6.1.1 业主准备 因为目前提供的资料，对于设计I02采区运输巷过断层冻结方案只能作为一个参考。为更准确，更有针对性的进行方案设计、优化，需提供I02采区工

24、作面详细资料，包括地下水流速、流向，与附近巷道的水力联系，断层位置、产状，煤层及顶底板岩层的强度等。 冻结孔开钻前，工作面无明水流出。 为保证冻结管正常钻进施工，不破坏煤层顶板岩石，工作面巷道两帮向外扩大1200mm，底板向下扩大2400mm。扩大段巷道长度4米。 施工完成冻结机房用巷道，巷道断面至少保证44m，长度32m。 提供380V电源，负荷500 kw/h，满足冻结孔施工、冻结系统运转供电。 连通清水管路，用于冻结孔打钻及冻结运转补充水，保证60m3/h循环水量，水温控制在约17-25，用于机房蒸发冷使用。 加大冻结机房用巷道内通风量，需风量约400m3/min，工作面安装瓦斯检测仪，

25、保证工作面施工安全。图18 采用施工一段联络巷放置冻结机房的硐室布置图6.1.2 施工单位准备 人员准备。抽调有地下施工经验的项目部承担本次施工任务。 材料准备，准备施工所需要的各种材料。单向阀等加工件加工工期较长，需在开工前进行加工。具体加工件见表4。 设备准备，准备施工所需要的各种设备，保证设备完好。 技术准备，根据业主提供的资料不断优化设计参数。表4 主要加工件一览表序号加工件名称单位数 量1钻头组合套362钻杆（兼做冻结管），中碳钢m13003孔口管（1595mm，1m/个）个364上堵头用接长杆m705堵头个366盐水干管、集配液管套17冻结管头部个288盐水箱个19盐水管路支架个2

26、86.2 冻结孔施工6.2.1 施工工序冻结孔施工工序为：定位、开孔孔口管安装孔口装置安装钻孔测量封闭孔底部打压试验。具体为： 定位开孔及孔口管安装：根据设计在巷道内用经纬仪定好各孔位置。根据孔位在掘砌迎头煤层或岩层上定位开孔，孔开完后将孔口管下入孔内，用水泥浆固管，另外为保证孔口管安装牢固，每个孔口管通过两个锚杆固定在岩层中。 孔口装置安装：用螺丝将孔口装置装在闸阀上，注意加好密封垫片。详见示意图19。图19 孔口密封装置示意图 钻孔：按设计要求调整好钻机位置，并固定好，将钻头装入孔口装置内，在孔口装置上接上1.5，阀门，并将盘根轻压在盘根盒内，首先采用干式钻进，当钻进费劲不进尺时，从钻机上

27、进行注水钻进，同时打开小阀门，观察出水、出砂情况，利用阀门的开关控制出浆量，钻机选用MD-70型锚杆钻机一台。 封闭孔底部：用丝堵封闭好孔底部，具体方法是，利用接长杆将丝堵上到孔的底部，利用反扣在卸扣的同时，将丝堵上紧。 打压试验：封闭好孔口，用手压泵打水到孔内，至压力达到0.85Mpa（并且不低于冻结工作面盐水压力的1.5倍）时，停止打压，关好阀门，观测压力的变化，30分钟内压力无变化为合格。6.2.2 钻孔偏斜 冻结孔开孔位置误差不大于100mm。 冻结孔最大允许偏差200mm（冻结孔成孔轨迹与设计轨迹之间的距离）。6.2.3 冻结孔钻进与冻结管设置 使用MD-70钻机1台，钻杆钻进，采用

28、丝扣连接，并辅以焊接，确保其同心度和焊接强度，防止盐水通过接缝进入地层影响冻结效果，钻杆到达设计深度后密封头部，作为冻结管使用。 钻进过程中严格监测孔斜情况，发现偏斜要及时纠偏。钻进完成后，进行冻结管长度的复测，然后再用经纬仪进行测斜并绘制钻孔偏斜图。 冻结管安装完毕后，用堵漏材料密封冻结管与冻结孔之间的间隙。 在冻结管内下供液管，然后焊接冻结管端盖和去、回路羊角。6.3 施工总体布置6.3.1 冻结站布置与设备安装冻结站占地面积约120m2，站内设备主要包括冷冻机、盐水箱、盐水泵、清水泵。冷冻站平面布置图见图20。图20 冻结机房平面布置图机房安装在井下，完成内部设备安装以后，进入文明施工阶

29、段，将对机房范围进行围挡隔离施工，防止外来物进入机房对人员及设备造成危害。机房内所有设备进行检修后进行保养喷漆施工。机房内设置值班室。本工程将倡导节能减排理念，采用50mm厚的泡沫保温材料对盐水管路进行保温。机房冷却系统，也安装于井下专门设置的巷道内。为保证换热效果，必要时在机房内加装两个风机，使热空气能时得到置换，从而保证设备运转效果。为确保盐水管路施工质量，选用技术过硬的焊工进行关键工序法兰的焊接施工，同时设置焊接监督员，每一个焊工在焊接作业时要求有另外一名焊工在一旁监督焊接，防止出现焊接瑕疵。6.3.2 管路连接、保温与测试仪表管路用法兰连接，巷道内的盐水管用沿巷道走向敷设，以不影响正常

30、施工为宜。在盐水管路和冷却水循环管路上要设置伸缩接头、阀门和测温仪、压力表、流量计等测试元件。盐水管路经试漏、清洗后用橡塑材料保温，保温厚度为50mm，保温层的外面用塑料薄膜包扎。集配液管与冻结管的连接用高压胶管，每组冻结管的进出口各装阀门一个，以便控制流量。6.3.3 溶解氯化钙和机组充氟加油盐水（氯化钙溶液）比重为1.26，将系统管道内充满清水，盐水箱充至一半清水，在盐水箱内（加过滤装置）溶解氯化钙，开启盐水泵，边循环边化氯化钙，直至盐水浓度达到设计要求。机组充氟和冷冻机加油按照设备使用说明书的要求进行。首先进行制冷系统的检漏和氮气冲洗，在确保系统无渗漏后，再抽真空，充氟加油。6.4 积极

31、冻结盐水降温按预计降温曲线进行，严禁直接把盐水降到低温进行循环。设计积极冻结时间约为75天。要求冻结孔单孔流量不小于5m3/h；积极冻结 7天盐水温度降至18以下；积极冻结15天盐水温度降至24以下，去、回路盐水温差不大于2；开挖时盐水温度降至28。如盐水温度和盐水流量达不到设计要求，应延长积极冻结时间。预计盐水降温曲线如图21。图21 预计盐水降温曲线在积极冻结过程中，要根据实测温度数据判断冻土帷幕是否交圈和达到冻土厚度。6.5 开挖施工6.5.1 开挖条件根据测温资料及探水情况确认冻结壁交圈且达到设计要求的厚度和强度，掘砌单位施工准备完毕具备连续施工条件，各种应急预案准备并演练完毕。6.5

32、.2 开挖要求，开挖时应严格按施工组织设计要求进行掘砌，尤其不得超挖，根据2.5m的冻结壁厚度要求，在开挖步距0.6m0.7m范围内保证掘砌安全，即每掘砌0.60.7m厚停止掘进，及时按设计支护型钢工棚，约0.4m一架型钢工棚，并在棚后挂网防止掉块，再按永久支护要求进行施工，打锚杆或使用风镐时避免打穿冻结管，严禁放炮掘进施工，以确保施工安全。7 信息化施工监测应用人工制冷技术冻结加固掘砌巷道周围的土体，使之发展为封闭的冻土结构，为巷道的正常施工创造一个可靠的维护结构。在整个施工过程中，包括从冻结开始到掘进以及永久支护结构形成的整个时期，冻结土体的热力学性质经历了剧烈的变化，并由此对施工环境产生

33、影响。若干重要参数的现场监测，为适时掌握和控制施工过程提供了依据，是工程安全的重要保证。7.1监测内容7.1.1 钻孔施工监测内容 钻孔长度 铺设冻结管长度 冻结管偏斜 冻结器打压值及稳压时间 供液管铺设长度 焊缝的宽度及强度7.1.2 冻结系统监测内容 冻结器去回路盐水温度 冷却循环水进出水温度 冷冻机吸排气温度 盐水泵工作压力 冷冻机吸排气压力 制冷系统冷凝压力 制冷系统汽化压力7.1.3 冻结壁监测内容 冻结帷幕内外侧测温孔温度 开挖后冻结帷幕温度 冻土的发展速度及冻结帷幕的平均温度 冻土向内、外扩展范围7.2 监测方法、手段及说明7.2.1 冻结孔监测冻结孔偏斜的监测使用水准仪、经纬仪

34、进行。冻结器密封性能的监测采用管内注水，手动试压泵加压的方法试漏，试验压力0.85MPa，试压前30分钟压力下降不超过0.05MPa，后15分钟压力不降为合格。每孔监测一次。7.2.2 温度监测 测点布置1) 测温孔布置为了及时掌握冻结帷幕的发展状况，在冻结帷幕的内部和周围布置5个测温孔，测温孔的位置见设计图纸。具体施工时根据钻孔偏斜情况作适当调整。2) 其它温度测点布置盐水系统使用测温仪测量。在去、回路盐水干管上安装热电偶传感器测量去、回路盐水温度。在关键冻结管口设测温口，安装热电偶温度传感器测量盐水回路温度。冻结系统总流量在开冻时量测，其它温度与流量监测每天1次。7.2.3几点说明 冻结系

35、统及冻结壁的温度等指数监测，自冻结运转开始，直至冻结停机。 测温孔温度监测，冻结开机后每天监测一次。 监测的各种数据及时反馈到项目部总工程师和生产技术部进行分析处理，以便指导施工。 神华宁夏煤业集团红柳煤矿I02采区集中运输巷过断层冻结处理方案8 冻结开挖施工进度及配套计划8.1施工进度计划I02采区集中运输巷冻结法过断层破碎带从进点至开挖结束总工期拟定为160天。详细的工程进度见表5，施工过程中可根据实际进展情况适当调整。表5 I02采区冻结法过断层破碎带工期横道表序号施工工序天数1020304050607080901001101201301401501601施工准备102钻 孔503冷冻安

36、装404积极冻结755预计开挖工期256总工期1608.2 劳动力配备计划劳动力配备计划见表6。打钻工先进行施工准备。开钻后冻结机房安装工进场进行冻结系统安装。开冻后部分冻结机房安装工进行冻结机房运转、维护。同时施工最多人数为54人。表6 劳动力配备计划表工 种人 数工 种人 数打钻工14技术人员3冻结运转工18管理人员4机修工4电 工3辅助工2电焊工6合 计548.3 设备与材料供应计划水平冻结的设备与材料用量见表7。由于施工时间短，要求在开钻前备齐。表7 冻结施工主要设备及材料用量表主 要 设 备编 号项 目单位数 量备 注1JYSLGF300III型冷冻机组台3备用一台2IS150-12

37、5200盐水泵台3备用一台310SH-19清水泵台2备用一台4抽氟机台15测温仪台26MD-70钻机台17电箱（BD600AI-3）台2暂定（BD600AI-3）8电箱（BD400AI-2）台4暂定（BD400AI-2）9电箱（BD200AI-6）台4暂定（BD200AI-6）主 要 材 料编 号项 目单 位数 量说 明11148.56中碳钢管t28.99作为冻结管，22.3kg/m21.5”钢管t53898钢管t3.4测温管4高压胶管m3005冷冻机油kg10006氟里昂R22kg10007氯化钙t228逆止阀只3498”阀门只5610保温材料m242011合金钻头只369 质量管理及保证措

38、施9.1 质量管理体系组织机构图图22 兖矿新陆建设发展有限公司质量管理体系组织机构图9.2 冻结孔施工质量技术措施9.2.1 钻孔偏斜控制措施 根据施工需要，设置测量基准点和基准线。 准确定出钻孔开孔孔位，误差控制在100mm以内。冻结孔最大允许偏斜200mm（冻结孔成孔轨迹与设计轨迹之间的距离）。 钻机就位使用经纬仪（或全站仪）定位。首先找好钻机开孔倾角并考虑钻杆因受自重的作用使钻孔产生向下的偏移，定位时略较设计倾角上仰0.10.5，以中和钻孔垂直方向的偏斜；其次控制钻机的水平方向误差，保持钻机主动钻杆的轴线与巷道轴线平行。 在钻具组合形式上采用满眼钻进方式，即钻头直径略大于钻杆（即冻结管

39、）直径，以减少钻孔偏斜。 如果偏斜不符合设计要求，采取调整钻孔角度及钻进参数等措施进行纠偏，如果钻孔仍然超出设计规定，则进行补孔。9.2.2 冻结管钻进与冻结器安装钻孔采用跟管钻进和钻孔取芯两种方法。冻结管钻进与安装按以下工序进行： 按冻结孔设计方向固定钻机导轨，调整钻轨方向。 压紧孔口密封装置，打开孔口阀门，开始钻进。 为了提高钻进精度，开孔段是关键，钻进前2m时，要反复校核冻结管方向，调整钻机位置，并用精密罗盘或经纬仪检测偏斜无问题后方可继续钻进。 冻结管下入孔内前要先配管，保证冻结管同心度。用测斜仪测斜，然后复测冻结孔深度，并进行打压试漏。冻结孔试漏压力为0.85Mpa（并且不低于冻结工

40、作面盐水压力的1.5倍），前30分钟压力下降不超过0.05MPa，后15分钟压力不下降为合格。 冻结管安装完毕后，截去露出岩层的孔口管，并用堵漏材料密封冻结管与孔口管的间隙。测温孔施工方法与冻结管相同。 在冻结管内下供液管。供液管底端连接0.2m长的支架。然后安装去、回路羊角和冻结管端盖。 冻结孔成孔后进行孔口注浆，然后拆卸孔口密封装置。9.2.3 冻结管断裂预防及处理 冻结管采用丝扣及焊接连接； 若出现断管或冻结管渗漏现象，及时关闭该管路的盐水供应，并对漏出的盐水进行必要的处理。在各种处理方式无效的情况下，选择764mm无缝钢管，在断管中下套管，尽快恢复冻结。9.2.4 预防钻孔漏泥冒砂的措

41、施 正式开孔前，施工现场准备足够的注浆材料（如水泥，水玻璃等）和注浆设备。应急材料准备好后再用38mm小孔径钻孔检查地层稳定性，如有严重涌砂冒水现象，采取双液浆或化学浆液堵漏。 在取芯开孔后，安装带填料密封盒的孔口管，孔口管长度1.0m，通过管侧的40mm旁路阀门，防止孔口喷砂。若出现大量涌水或砂，也可通过此旁路阀门对地层注浆。 为防止打钻过程中砂土随压力水涌出孔口，在回流旁路上增加背压力或打钻过程中关闭旁路阀，当无法钻进时，再打开旁路阀泄压，然后关闭阀门继续钻进，反复进行，使钻孔内保持一定的压力，维护孔壁的稳定。9.3 冻结运转质量技术措施 选用无污染、效率高、体积小、重量轻、制冷量大、安装

42、运输方便的螺杆冷冻机组作为制冷系统的主机，以适应巷道内施工场地小、工期紧的需要。 加大盐水在冻结管内的流量，采用并联循环方式，加快冻结管的热交换。 系统管路选用有产品合格证的低碳钢无缝钢管，使用前认真检查钢管的质量，严禁使用弯曲、变形或有质量问题的无缝钢管。 采用逐步降温的过程，防止冻结管由温度应力造成的开裂。 认真作好冻结站的运转记录，严格执行各项规章制度和冻结站的岗位责任制。10 安全措施、文明施工及治安消防措施10.1 安全及治安消防措施10.1.1 现场潜在火灾危险及防范措施 潜在的火灾危险源主要部位：临时配电点、电气设备及开挖工作面等处设置干粉灭火器或CO2灭火器。灭火器符合使用场所的条件要求，且不得失效。 设备试运转前，消防系统配置齐全。 在易发生火灾的部位设置明显的标志警示，必要时挂设“防火重地”、“严禁烟火”、“禁止烟火”等标牌，并严格管理。任何人员严禁携带火种进入上述防火区域。 火灾发生时