摘 要：冻结法用于矿井冻结和处里井施工中，具有安全可靠的特点。在矿井处里中应用时通过设置一定量的热循环孔和科学利用热循环孔循环水，在施工中不但能有效地保护好已成混凝土井壁，还能起到较好的节能减排效应，通过在核桃峪风井的运用实际效果看，为今后类似工程的施工和节能减排方面提供了经验。
　　关键词：冻结法；处里井；上部井壁；热循环孔；节能减排。
　　【中图分类号】TU74
　　1、简述
　　近年来，随着能源需求的增加和西部煤矿软岩井筒建设的升温，许多矿井建设步伐加快，井筒开凿的方式也逐渐多样化，部分矿井在没有完全对地质及水文地质条件分析透彻的情况下，先期采用普通法开凿，当井筒出现涌水（有的涌水量超过100m3/h）无法继续施工时，重新考虑采用冻结法进行封水后做下部井筒的开凿工作。这样就得对上部已成混凝土井壁原有状态进行保护，而目前的保护措施主要有采用局部冻结方式（下双供液管或上部对冻结管外壁做保温处理）和设计采用隔热孔循环热水或热盐水方式以阻止冻土向井壁侧发展等，从井筒的实施效果分析后者更能有效解决冻胀力对已成井壁的破坏这一难题，为矿井顺利建设赢取时间，而隔热孔回水作为冻结制冷系统中冷凝器的冷却水使用，即能有效降低冷凝压力减少水的排放量，同时又能减少对隔热孔进水的加热时间和能耗，从而实现了节能减排的真正目的。
　　从以上统计中可以看出，采用冻结法处里井矿井中设计热循环孔且正确使用后，上部已成井壁均能得到很好的保护，而未设计采用热循环孔的处里井井壁不同程度地受到破坏，需花费大量人力物力去进行重新修复。而在核桃峪风井冻结施工中，通过设计热循环孔和对热循环孔水的科学利用，既起到了对井壁的保护同时也取得了较为明显的节能减排效应。
　　3、隔热孔的设置和循环水的利用原理
　　3.1隔热孔的设置
　　在采用冻结法进行下部冻结处理的井筒，其隔热孔的设置都是在冻结孔到荒径之间设置一定数量的隔热孔，综合考虑钻孔施工的深度、垂直度和钻孔施工时对上部已成井壁可能产生的影响等因素，隔热孔设置在距里井筒混凝土外壁200mm左右，孔间距在3.4m左右较为合理，同时在两个隔热孔中间径向向内0.4m左右设一个同等深度的测温孔，以监测内侧冻结壁的温度和分析隔热孔的隔热效应。如图所示为核桃峪风井冻结孔和隔热孔平面布置图1。
　　3.2隔热孔循环水节能利用原理
　　核桃峪风井冻结工程中，隔热孔设计13个，布置圈径为11.10m，深度为462m，隔热孔配集液圈及供回水总干管选择？159钢管，并做相应的保温措施，采用正循環方式，热交换介质为清水。通过隔热孔的使用，在保证上部已成井壁的原有状态的同时，其循环水中的回水作为冷冻站冷却水用，主要原理是：地面冷凝器回水（当温度较低时加热）作为隔热孔循环水进水温度20～25℃，通过水泵加压进入热循环孔，在地下进行冷热交换后的回水温度10℃左右，重新回到冷凝器的冷却水循环系统中作为冷却水水源，能快速有效地降低冷凝压力，提高冷却效率的同时提高制冷效率。当冷凝器回水温度低于20℃时开启辅助加热系统对隔热孔进水温度加热；当冷凝器回水温度能够满足隔热孔去路温度要求时，停止辅助加热系统的加热（辅助加热系统可设置温度报警自控装置），能很好地实现节能效应。操作方式是：隔温系统进入运行后，当回路水温度低于清水池新鲜水供水温度时，开启1#DN65闸阀同时关闭2#DN65闸阀，相应停开1#潜水泵，开启2#潜水泵给隔温孔蓄水池直接供水，此时冷凝器供水压力可以通过开关3#DN150闸阀来进行调整，具体循环原理如下图2。
　　4、结语
　　针对西部矿井利用冻结法处理时，上部井壁已采用普通法施工完成混凝土砌筑，但下部含水基岩利用冻结法开拓的特点，通过设计采用隔热孔施工技术，能很好地保持上部已成井壁的原有状态不被破坏，同时将热循环孔所用清水有效利用到制冷系统中作为冷却水源（当进入严寒季节时不适宜），起到了很好的节能减排效应。通过在核桃峪矿风井中的运用达到了预期的目的，具有一定的推广价值，也可借鉴到西部软岩井筒冻结法施工中通过设置一定量的热循环孔，从而可减少冻土入荒量，有效控制井帮温度，同时起到节能减排作用的理论借鉴。
　　参考文献：
　　【1】甘肃华能核桃峪煤矿风井检查孔地质及水文地质报告。
　　【2】王涛、岳丰田、姜耀东等，井筒冻结壁强制解冻技术的研究与实践【J】煤炭学报，2010，35（6）.918-922。
　　【3】李连华，立井下部冻结施工中的上部井壁保护技术。建井技术。1002-6029-（2012）01-0018-04