采用凍結(jié)法開鑿立井井筒應(yīng)遵守下列規(guī)定：
采用凍結(jié)法開鑿立井井筒應(yīng)遵守下列規(guī)定：
(一)凍結(jié)深度應(yīng)穿過風(fēng)化帶延深至穩(wěn)定的基巖10m以上?；鶐r段涌水較大時，應(yīng)加深凍結(jié)深度。
(二)鉆進(jìn)凍結(jié)孔時，必須測定鉆孔的方向和偏斜度，測斜的最大間隔不得超過30m，并繪制凍結(jié)孔實際偏斜平面位置圖，偏斜度超過規(guī)定時，必須及時糾正。因鉆孔偏斜影響凍結(jié)效果時，必須補(bǔ)孔。
(三)地質(zhì)檢查鉆孔不得打在凍結(jié)的井筒內(nèi)。水文觀測鉆孔偏斜不得超出井筒，深度不得超過凍結(jié)段下部隔水層。
(四)凍結(jié)管應(yīng)采用無縫鋼管焊接或螺紋連接，凍結(jié)管下入鉆孔后應(yīng)進(jìn)行試漏，發(fā)現(xiàn)異常時，必須及時處理。
(五)開始凍結(jié)后，必須經(jīng)常觀察水文觀測孔的水位變化。只有在水文孔冒水7天、水量正常，確認(rèn)凍結(jié)壁已交圈后，方可進(jìn)行試挖。凍結(jié)和開鑿過程中，要經(jīng)常檢查鹽水溫度和流量、井幫溫度和位移，以及井幫和工作面滲漏鹽水等情況。檢查應(yīng)有詳細(xì)記錄，發(fā)現(xiàn)異常，必須及時處理。
(六)開鑿表土層凍結(jié)段時，可以采用爆破作業(yè)，但必須制定安全技術(shù)措施。
(七)掘進(jìn)施工過程中，必須有防止凍結(jié)壁變形、片幫、掉石、斷管等安全措施。
(八)生根壁座應(yīng)設(shè)在含水較少的穩(wěn)定堅硬的基巖中。
(九)只有在永久井壁施工全部完成后，方可停止凍結(jié)。
(十一)不論凍結(jié)管能否提拔回收，對全孔必須及時用水泥砂漿或混凝土全部充滿填實。
凍結(jié)站必須用不燃性材料建筑，并應(yīng)有通風(fēng)裝置。應(yīng)經(jīng)常測定站內(nèi)空氣中氨氣，氨的濃度不得超過0.004%。站內(nèi)嚴(yán)禁煙火，并必須備有急救和消防器材。氨瓶和氨罐必須經(jīng)過試驗，合格后方準(zhǔn)使用;在運(yùn)輸、使用和存放期間，應(yīng)有安全措施。
【解讀】本條文是關(guān)于采用凍結(jié)法開鑿立井井筒應(yīng)遵守的規(guī)定。
凍結(jié)鑿井法是用制冷技術(shù)暫時凍結(jié)加固井筒周圍不穩(wěn)定地層，并隔絕地下水后再進(jìn)行鑿井的施工方法。
凍結(jié)深度是否合理，直接關(guān)系到凍結(jié)法施工的成敗。如果凍結(jié)深度不夠，只到達(dá)風(fēng)化帶而未進(jìn)入穩(wěn)定的基巖就進(jìn)行井筒開鑿，則底部的含水層會從工作面突水，造成淹井事故。
1971年，某礦主井凍結(jié)深度為106m，沖積層厚度為97.6m;副井凍結(jié)深度為106m，沖積層厚度為103.3m。主、副井分別施工至103.3m、106m時，下部未凍砂礫層出水，兩個井都被淹。
1972年，安徽皖北礦務(wù)局施工的劉橋副井表土深度為129.6m，由于對下部基巖的含水情況未作充分勘察，情況不明，凍結(jié)深度確定為145m，只凍結(jié)到風(fēng)化帶;當(dāng)井筒掘進(jìn)到143m時，工作面突水30m3/h，因無排水設(shè)備而造成淹井;后經(jīng)排水，掘到174m時，再次涌水達(dá)16m3/h，被迫停掘采取注漿處理;但在掘進(jìn)中又出現(xiàn)第二次和第三次淹井。只得重新打鉆進(jìn)行二次凍結(jié)，封堵了下部基巖水，井筒才順利施工到底。徐州礦區(qū)張集礦主井在施工過程中，由于實際凍結(jié)深度(101～105.5m)小于沖積層實際厚度(106.6m)時，凍結(jié)深度不夠，掘至103.3m時，工作面透水涌砂，最大水量達(dá)432m3/h，井筒淹沒。后來只得在原井位重新打鉆凍結(jié)，加大凍結(jié)深度，封凍底部含水層。
開灤礦區(qū)荊各莊礦副井在采用凍結(jié)施工法鑿井時，同樣因為凍結(jié)深度不夠，未能將與沖積層有水力聯(lián)系的基巖含水層封堵住，當(dāng)施工轉(zhuǎn)入基巖掘進(jìn)時，發(fā)生了工作面透水淹井上述案例說明，凍結(jié)深度必須穿過風(fēng)化帶進(jìn)入穩(wěn)定的基巖中，只有這樣才能隔絕上部流砂層或基巖含水層。如果凍結(jié)深度不夠瞧，當(dāng)井筒接近凍結(jié)段底部時，透水巖層就會向井筒內(nèi)大量涌水，造成淹井事故。至于為什么要進(jìn)入10m，則是在總結(jié)我國凍結(jié)鑿井的實踐基礎(chǔ)上，借鑒國外經(jīng)驗，經(jīng)理論分析而得出的一個既能保證安全鑿井，在經(jīng)濟(jì)上又較為合適的一個經(jīng)驗值。當(dāng)基巖段涌水較大時，則應(yīng)加深凍結(jié)深度。
凍結(jié)鉆孔的施工質(zhì)量直接影響凍結(jié)壁封閉形成和凍結(jié)壁的強(qiáng)度。凍結(jié)壁是用來抵抗地壓，隔絕地下水和井筒的聯(lián)系，用來保護(hù)掘砌工作安全進(jìn)行的一種特殊結(jié)構(gòu)，它決定著井筒施工過程中的安全與鑿井的成敗，因此必須要有一定的厚度和足夠的深度。由于凍結(jié)壁能否形成以及形成后的強(qiáng)度與厚度如何，則完全取決于凍結(jié)孔的質(zhì)量，因而如果凍結(jié)孔偏斜過大，凍結(jié)壁交圈時間就長、強(qiáng)度就低，有的甚至難以交圈，給凍結(jié)井施工帶來嚴(yán)重的安全隱患。所以，為了保證凍結(jié)法鑿井的順利、安全實施，必須嚴(yán)格測定凍結(jié)鉆孔的方向和偏斜度(表2-1-1、圖2-1-3)。
鉆孔偏斜大，將延長凍結(jié)時間，削弱凍結(jié)壁強(qiáng)度，甚至導(dǎo)致凍結(jié)困難，控制偏斜大小過去用偏斜率，目前則用終孔間距不得超過3m來控制，更為嚴(yán)格合理。根據(jù)凍結(jié)要求和國內(nèi)打鉆水平，終孔間距可按沖積層厚度選取(見表2-1-2)。
測定凍結(jié)鉆孔的方向和偏斜度是提供繪制凍結(jié)壁形成圖和編制凍結(jié)井筒掘砌施工作業(yè)規(guī)程的依據(jù)。凍結(jié)孔測量數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確，測點(diǎn)的深度、頂角、方位角是確定鉆孔軸心線在地層內(nèi)空間坐標(biāo)位的重要參數(shù)。測斜工作要及時，嚴(yán)防盲目追求進(jìn)尺而拖延測量時間，造成鉆孔偏斜
過大難以糾偏的惡果。測量間距要合理，測量間距愈小，反映結(jié)果愈真實。不提鉆時測距一般為10～20m，提鉆時測距為20～40m。
若測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，就不能反映鉆孔在地層內(nèi)的真實位置，給凍結(jié)孔鉆進(jìn)造成假象，使凍結(jié)工程遭受損失和釀成鑿井事故。淮南礦務(wù)局潘三礦中央風(fēng)井?dāng)喙?a href=http://m.cltuan.cn/sggl/ target=_blank class=infotextkey>事故，其中7根是向內(nèi)偏斜。前蘇聯(lián)雅可夫列夫鐵礦2號井副井由于凍結(jié)因素仍造成鉆孔偏斜超過規(guī)定范圍的現(xiàn)象，這就需要對鉆孔進(jìn)行糾偏。在施工中常用掃孔糾偏法、護(hù)孔糾偏法、鏟擴(kuò)孔糾偏法、移孔法和戴納鉆具糾偏法，以保證凍結(jié)孔的質(zhì)量。因鉆孔偏斜影響凍結(jié)效果時，必須補(bǔ)孔。
為了保證對井筒地質(zhì)情況檢查的效果，要求地質(zhì)檢查鉆孔不得打在凍結(jié)井筒內(nèi)，孔深要超過進(jìn)筒設(shè)計深度10m。水文觀測鉆孔偏斜不得超出井筒，深度不得超過凍結(jié)段下部隔水層。
凍結(jié)管的質(zhì)量好壞，關(guān)系到凍結(jié)工程的成敗。因此要選用好的材質(zhì)，結(jié)構(gòu)要合理，以確保施工質(zhì)量，凍結(jié)管應(yīng)采用縫鋼焊接或螺紋連接，凍結(jié)管下入鉆孔后應(yīng)進(jìn)行試漏。發(fā)現(xiàn)異常時，必須及時處理。
試漏的方法是凍結(jié)管下到凍結(jié)孔底之后，立即注入清水，用水壓機(jī)進(jìn)行動壓試漏，向孔內(nèi)打壓至設(shè)計壓力，經(jīng)15min壓力下降不超過0.5×105Pa，再延續(xù)15min，壓力保持不變者為合格。
試漏設(shè)計壓力
式中 p——動壓試漏設(shè)計壓力，105Pa
P1——鹽水泵的工作壓力，105Pa
r——鹽水相對密度，kg/L
H——凍結(jié)管深度，m。
開始凍結(jié)后，必須經(jīng)常觀察水文觀測孔的水位變化。只有在水文孔冒水7天、水量正常，確認(rèn)凍結(jié)壁已交圈后，方可進(jìn)行試挖。
凍結(jié)壁厚度是按凍結(jié)地層的最大地壓計算的，最大地壓值一般是在凍結(jié)段的下部，而上部的地壓較小，要求凍結(jié)壁的厚度也相應(yīng)小些o若等到凍結(jié)壁厚度達(dá)到設(shè)計厚度時才進(jìn)行開挖，則隨著凍結(jié)的繼續(xù)，凍結(jié)壁不斷增厚，當(dāng)挖到最大地壓處時，凍土將擴(kuò)展到荒徑以內(nèi)很多，甚至使井筒凍實，這將給掘進(jìn)工作帶來困難，并提高掘進(jìn)成本。如果井筒凍結(jié)壁還沒有交圈就進(jìn)行開挖，則井壁的厚度或強(qiáng)度尚不足以抵抗該處地壓，就可能發(fā)生透水涌砂事故，被迫灌水重新凍結(jié)，既延長了工期，增加了成本，又危及安全。
某礦主井，井筒凈徑5m，凍結(jié)深度173m，凍結(jié)孔布置圈直徑11m，井筒掘進(jìn)直徑6.6m，凍結(jié)鹽水溫度-29℃，開挖前的凍結(jié)時間為60d，由于孔距大(2.9m)，水文孔未冒水就開挖，發(fā)生透水涌砂事故，被迫灌水重新凍結(jié)38d。
所以，過遲和過早進(jìn)行井筒開挖都不合適，必須要在水文孔冒水7d，水量正常，確認(rèn)凍結(jié)壁已交圈后，方可進(jìn)行試挖。
凍結(jié)和開鑿過程中，應(yīng)經(jīng)常檢查鹽水溫度和流量、井幫溫度和位移，以及井幫和工作面滲漏鹽水等情況。檢查應(yīng)有詳細(xì)記錄，發(fā)現(xiàn)異常，必須及時處理。譬如，發(fā)現(xiàn)混凝土接茬處漏水、混凝土預(yù)制塊或料石塊砌縫的漏水二壓裂縫處漏水等，可采取注漿法堵水，嚴(yán)重者采用補(bǔ)套一層混凝土井壁等辦法處理。
開鑿表土層凍結(jié)段時，若凍土擴(kuò)入井幫不多時，可采用風(fēng)鋪超前挖掘未凍土(<10深)。若井心全部或接近凍實，可用風(fēng)鋪或機(jī)械破巖，也可采用鉆爆法掘進(jìn)，但要采取措施，保證不損壞凍結(jié)管。
鉆爆主要起松動作用，應(yīng)符合淺打眼、少裝藥的原則：
(1)邊眼為直眼，距井幫和凍結(jié)管分別大于0.6m和1.5m;在基巖中邊眼距井幫和凍結(jié)管分別大于0.3m和1.2m。
(2)炮眼深度不大于12m。
(3)采用2-4號巖石銷鍍炸藥，每個炮眼的裝藥量應(yīng)小于300g，每段的裝藥量不大于10kg。藥包直徑為周邊眼φ25mm，一般眼φ35～45mm。
(4)爆破后應(yīng)先檢查鹽水箱的水位以及井幫有無漏鹽水現(xiàn)象，特別要查明靠近井幫的凍結(jié)管情況，當(dāng)確無損壞時，方可恢復(fù)鹽水循環(huán)。
凍結(jié)壁是用于抵抗地壓，隔絕地下水和井筒的聯(lián)系，并起臨時支護(hù)的一種特殊結(jié)構(gòu)。凍結(jié)法施工井筒在開挖前，由于凍結(jié)壁內(nèi)外受力處于平衡狀態(tài)，不會產(chǎn)生變形;但當(dāng)井筒開挖后，凍結(jié)壁內(nèi)的受力被解除，而凍結(jié)壁外仍承受地壓作用，必然使凍結(jié)壁向井筒內(nèi)產(chǎn)生變形和位移(凍結(jié)壁的變形和位移與凍土的土層性質(zhì)、凍結(jié)壁厚度和強(qiáng)度、掘進(jìn)段高有關(guān)。在其他條件相同情況下，砂礫、砂和砂性土比粘性土的變形和位移量要小;凍結(jié)壁厚度和強(qiáng)度增大，凍結(jié)壁的變形和位移量變小;掘進(jìn)段高增大，凍結(jié)壁的變形和位移量增大)，當(dāng)凍結(jié)壁的位移量過大時，凍結(jié)壁就有可能出現(xiàn)片幫、掉石、甚至造成凍結(jié)管斷裂，造成掉石傷人，凍結(jié)壁解凍，缺失等事故，井筒施工難以進(jìn)行。為了避免此類事故的發(fā)生，確保井筒施工能正常進(jìn)行，必須預(yù)先制定防止凍結(jié)壁變形、片幫、掉石、斷管的安全措施。
防止凍結(jié)壁變形、片幫、掉石、斷管的安全措施主要有：
(1)加強(qiáng)凍結(jié)，增大凍結(jié)壁厚度，提高凍結(jié)壁強(qiáng)度。
(2)嚴(yán)格控制掘進(jìn)段高，掘進(jìn)段高一般不超過2m。
(3)加快凍結(jié)井掘進(jìn)速度，縮短凍結(jié)壁暴露時間。
1986年安徽淮南礦務(wù)局謝橋礦副井在凍結(jié)法施工井筒掘進(jìn)過程中，由于凍結(jié)壁位移過大，多根凍結(jié)管斷裂，造成凍結(jié)壁解凍，導(dǎo)致井壁破裂涌砂淹井，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。由于解凍后的凍土對永久井壁施加較大的地壓，因此，生根壁座應(yīng)設(shè)在含水較少的穩(wěn)定堅硬的基巖中。
在完成永久井壁之前，掘砌施工是在凍土圈的保護(hù)下進(jìn)行的。當(dāng)停止凍結(jié)后，凍土解凍，地壓和水壓就作用在永久井壁上。若在永久井壁建成之前停止凍結(jié)，就可能發(fā)生井壁透水淹井事故。
由于預(yù)留梁窩處的井壁厚度減薄，承壓能力降低，因此，梁窩的設(shè)計和施工必須有防止漏水的措施。
凍結(jié)管廢棄之前，無論凍結(jié)管能否拔出，都必須用水泥砂漿或混凝土全部充滿填實。其目的是將管內(nèi)、外的空間充填密實，防止上、下含水層水串通。若不充填密實，凍結(jié)壁解凍后沖積層與基巖的水就可能串通，從而增大下部巖層的水壓和水量，增大掘進(jìn)困難和井壁漏水的可能性，而井壁漏水可能造成砂土流失，破壞沖積層的穩(wěn)定性，造成地層不均勻下沉和圍巖移動，對井壁產(chǎn)生不均勻地壓，影響井架基礎(chǔ)和井口建筑物的穩(wěn)定性。因此，為了消除事故隱患，必須認(rèn)真做好凍結(jié)孔的充填工作，及時將凍結(jié)孔全部充滿填實。冷凍站里安裝著氨循環(huán)系統(tǒng)，排出的氨氣是一種無色、有濃烈臭味的氣體，它有爆炸性(爆炸界限為16%～27%)和毒性。氨對人的皮膚和呼吸器官有剌激作用，輕者能引起咳嗽、流淚、頭暈、聲帶水腫，重者會昏迷、痊攣、心力衰竭以至死亡。因此，凍結(jié)站必須用不燃性材料建筑，并應(yīng)有通風(fēng)裝置，經(jīng)常測定站內(nèi)空氣中氨的濃度。站內(nèi)嚴(yán)禁煙火，并必須備有急救和消防器材，如防毒面具、橡膠手套、水桶等。氨瓶和氨罐必須經(jīng)過試驗，合格后方準(zhǔn)使用，在運(yùn)輸、使用和存放期間應(yīng)有安全措施：
(0搬運(yùn)時要輕起、輕放，避免撞擊。
(2)充氨附近嚴(yán)禁煙火。
(3)充氨過程中嚴(yán)禁加熱氨瓶來加快充氨速度。
(4)氨瓶內(nèi)應(yīng)保留0.05～0.1MPa的壓力。
(5)氨罐上應(yīng)有安全閥、進(jìn)氨閥、出氨閥、放風(fēng)閥、壓力表及放油閥。罐身下邊要用型鋼底加固以便穩(wěn)定，罐身用防水隔熱層包裝100㎜，外邊用金屬網(wǎng)及鐵絲防護(hù)牢固。
