[發明專利]一種煤礦深立井凍結法施工時局部保溫凍結方法

有效

• 申請號: 202010004430.6
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111173517B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 薛維培;申磊;姚直書;程樺;鄭騰龍;孟祥前;王曉云
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21C41/18;E21F17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種煤礦深立井凍結法施工時局部保溫凍結方法，包括以下步驟：首先確定內圈凍結孔、中圈凍結孔深度分別記作L1、L2，再將L1、L2長度對應到即將放入外圈凍結孔內的凍結管上，對計劃安排作為外圈凍結孔L1段、L2段凍結管表面進行清理。然后采用專用設備對外圈凍結孔L1段凍結管沿管身分層涂抹一定厚度的隔熱保溫涂料A，對外圈凍結孔L2段凍結管沿管身分層涂抹一定厚度的隔熱保溫涂料B，確保涂抹質量后再采用PE薄膜進行包裹。最后按照施工順序依次下放凍結管，下放過程中要嚴格注意外圈凍結孔L1段、L2段必須是隔熱保溫涂料處理過的凍結管且注意先后順序。本發明工藝簡單，成本低且能夠有效保證煤礦深立井凍結法施工時局部保溫凍結的效果。

技術領域

本發明涉及局部保溫凍結方法，特別是涉及一種煤礦深立井凍結法施工時局部保溫凍結方法。

背景技術

現階段隨著淺部煤炭資源開采殆盡深部開采勢在必行。然而，隨著開采深度增加，高水壓的地質條件使得新建礦井時需要克服層層困難。針對上述難題普遍采用的是凍結法施工，由于新井埋深增大凍結深度也隨著增加，例如甘肅核桃峪煤礦副井、風井埋深分別為1005m、975m(地下水壓按P＝ρgh計算，ρ為水的密度，g為重力加速度，h為井筒埋深，則地下水壓最高可達10.05MPa、9.75MPa)，其凍結深度相應為950m、916m；陜西高家堡煤礦主井、副井、風井凍結深度分別為791m、850m、830m；山東郭屯煤礦主、副、風井凍結深度均達702m；河南李糧店主井、副井凍結深度均達772m；安徽口孜東煤礦主井凍結深度達740m。工程實踐表明凍結深度達到500m以上時，為確保凍結效果通常需要布置多圈凍結孔(外圈凍結孔、中圈凍結孔、內圈凍結孔)，凍結深度隨著外圈凍結孔向內圈凍結孔過渡依次降低，外圈采用全深凍結、中圈凍結孔采用差異凍結，內圈凍結孔也采用差異凍結。由于凍結管是自上向下埋設，故在凍結過程中重疊地層(外圈孔凍結管與中圈孔凍結管、內圈孔凍結管埋深高度相同的地層)存在過分凍結的情況，地層過分凍結不僅不利于開挖，而且大大增加了凍結費用。故針對這部分地層需要進行局部保溫凍結，通常采用聚氨酯作為保溫材料。第一種方法是直接在凍結管內進行聚氨酯發泡，由于對保溫層厚度有一定要求(通常在50mm～80mm)，凍結管內的供液管和回液管直徑將受到影響，具體來說當凍結管直徑不變時只能縮小凍結管內的供液管和回液管直徑以增加保溫層厚度，這樣做雖然能夠滿足局部保溫凍結的要求，但是會影響到非重疊地層凍結效果；第二種方法是增加凍結管直徑管內供液管和回液管直徑不變，則會因凍結孔開挖時孔徑增大，施工成本增加。目前部分工程應用中還有在凍結管外加設套管，在中空套管內進行聚氨酯發泡。然而外加套管采用聚乙烯管時，則容易在凍結管下放過程中與孔壁碰撞損壞；采用鋼管雖然不會發生上述碰損情況但是成本大大增加。由于凍結法鑿井過程中對地層的凍結時間通常在一年左右，如果不進行局部保溫凍結，首先不易于后續井筒開挖施工，其次凍結費用將增加20％～30％，多花費幾百萬元人民幣。采取局部保溫凍結，則面臨上述所提到的實際工程問題。

發明內容

針對上述技術問題，本發明的目的在于提供一種煤礦深立井凍結法施工時局部保溫凍結方法。

本發明采用的技術方案是：

一種煤礦深立井凍結法施工時局部保溫凍結方法，包括以下步驟：

(a)根據已經制定好的凍結方案，確定L1長度即為內圈凍結孔深度，L1+L2長度即為中圈凍結孔深度，并將L1、L2長度對應到即將放入外圈凍結孔內的凍結管上，并依次做好L1段和L2段標記。

(b)針對已經計劃安排好作為外圈凍結孔L1段、L2段的凍結管，對其表面進行清理，去除污垢銹跡。

(c)采用專用設備對外圈凍結孔L1段凍結管沿管身涂抹隔熱保溫涂料A。

(d)采用專用設備對外圈凍結孔L2段凍結管沿管身涂抹隔熱保溫涂料B。

(e)針對涂抹好隔熱保溫涂料的外圈凍結孔L1段、L2段凍結管，再采用PE材質的薄膜進行包裹。