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摘要:在立井冻结施工中,一般由于单级压缩机制冷量小,名义工况高于-25℃,常被用于浅井冻结,而大直径深井冻结常采用串联双级压缩制冷。本文通过单螺杆压缩机在平禹九矿回风立井冻结施工中的成功应用,阐述了单螺杆压缩机在深厚表土立井井筒冻结中的可行性,并为今后单螺杆压缩机在大直径深井井筒冻结积累了宝贵的经验。
关键词:单螺杆压缩机;深厚表土;立井冻结
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
1工程概况
中国平煤神马能源化工集团平禹九矿位于河南省禹州市東南约4Km,采用主、副、风井三个立井开拓,由于表土层深厚,工程地质及水文地质条件复杂,采用冻结法施工。回风井井筒主要技术特征见表1:
表1回风井井筒技术特征表
2地质概况
依据井筒检查钻孔穿见地层自上而下为:第四系、二叠系上统上石盒子组、二叠系下统下石盒子组、二叠系下统山西组、石炭系上统太原组。
第四系主要岩性为棕黄色粘土、砂质粘土、夹薄层砂层及砾石层组成,含钙质结核,均为未固结或弱固结,厚度360.50m;其中砂质粘土总厚122.57m,最大单层厚度43.05m,粘土层总厚度161.24m,最大单层厚度43.53m,砂、砾石总厚76.69m,最大单层厚度9.00m。砂层和砾石层稳定性最差,土层稳定性较砂层稍好。
下石盒子组顶界主要岩性由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及细粒砂岩组成,夹数层薄煤层。
3水文地质
根据井筒检查钻孔所揭露地层的岩性、水力性质、空隙特征及富水程度,将含水层自上而下划分为:第四系上部含水层段、第四系中部含水层段、第四系下部含水层段、九煤组含水层段、八煤组含水层段、七煤组含水层段、六煤组含水层段、五煤组含水层段、四煤组含水层段、三煤组含水层段、二煤组含水层段和太原组含水层段。
第四系上部含水层段水质类型:HCO3—Ca·Mg型;二1煤顶板含水层水质类型:HCO3—Na型。
表2风井井筒涌水量汇总表
4冻结技术方案
4.1冻结壁设计基本参数
(1)冻结盐水温度:ty= -30~-34℃ ;
(2)冻结壁计算层位:356.3m砂质粘土;
(3)冻土单轴抗压强度:;
(4)冻结井帮温度:300m以下不高于-8℃;
(5)主排冻结孔冲积层最大孔间距≤2.8m;
4.2冻结壁厚度设计
按维亚洛夫—扎列茨基公式计算冻结壁厚度为
冻结壁厚度取5.2 m。
4.3冻结孔布置
冻结孔采用外排孔+辅排孔+防片孔布置方式,冻结孔具体布置参数如表3:
表3冻结孔布置参数表
4.4井筒需冷量计算
最大需冷量:Qmax=1.1×Q =415.2×104kcal/h;
4.5冻结站设备配置
根据井筒最大需冷量及BES2035单螺杆压缩机组的性能,配备10台BES2035单螺杆压缩机组及其附属设备,BES2035单螺杆压缩机组性能指标见表4,冻结设备选型见表5:
表4BES2035单螺杆压缩机组性能表
表5冻结设备配置表
5 冻结钻孔情况
主排孔最大孔间距2713mm,小于设计最大孔间距。
5 冻结运转情况
2011年9月6日开机运转,2011年10月4日1#水文孔(深度140m)冒水,历时28d;10月24日2#水文孔(深度346m)冒水,历时48d;冻结期间盐水温度与设备运转变化情况见表6。
表6冻结运转期间盐水温度与运转设备情况
6井筒掘进情况
冻结运转第50d井筒开始开挖,期间粘土层开挖期间见表7
表7井帮温度及冻土入荒情况一览表
7结束语
(1)单螺杆压缩机主机采用plc程序控制,操作简单,用工少;
(2)设备密封性能好,运转期间,站内几乎闻不到氨味,有利于职工的职业健康。
(3)氨系统结构简单,节约了材料,减少了安装工作量。
(4)夏季运转时,单机配单台EXV-Ⅱ-340型蒸发式冷凝器排气压力偏高。
(5)单螺杆压缩机在平禹九矿回风立井冻结施工中效果良好,一改过去深厚表土立井双级压缩制冷的状况,节省了工程成本,值得在深大井筒冻结工程中推广应用。
[参考文献]
[1]崔云龙.简明建井工程手册.煤炭工业出版社,2000.1.
[2]煤矿冻结法开凿立井工程暂行技术规范.中国煤炭建设协会,2009.12.
作者简介:郑立锋(1979.7—),男,汉族,宁夏人,工程师。2004年毕业于宁夏大学土木工程专业,工学学士,主要从事特殊凿井方面的施工管理工作。
关键词:单螺杆压缩机;深厚表土;立井冻结
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
1工程概况
中国平煤神马能源化工集团平禹九矿位于河南省禹州市東南约4Km,采用主、副、风井三个立井开拓,由于表土层深厚,工程地质及水文地质条件复杂,采用冻结法施工。回风井井筒主要技术特征见表1:
表1回风井井筒技术特征表
2地质概况
依据井筒检查钻孔穿见地层自上而下为:第四系、二叠系上统上石盒子组、二叠系下统下石盒子组、二叠系下统山西组、石炭系上统太原组。
第四系主要岩性为棕黄色粘土、砂质粘土、夹薄层砂层及砾石层组成,含钙质结核,均为未固结或弱固结,厚度360.50m;其中砂质粘土总厚122.57m,最大单层厚度43.05m,粘土层总厚度161.24m,最大单层厚度43.53m,砂、砾石总厚76.69m,最大单层厚度9.00m。砂层和砾石层稳定性最差,土层稳定性较砂层稍好。
下石盒子组顶界主要岩性由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及细粒砂岩组成,夹数层薄煤层。
3水文地质
根据井筒检查钻孔所揭露地层的岩性、水力性质、空隙特征及富水程度,将含水层自上而下划分为:第四系上部含水层段、第四系中部含水层段、第四系下部含水层段、九煤组含水层段、八煤组含水层段、七煤组含水层段、六煤组含水层段、五煤组含水层段、四煤组含水层段、三煤组含水层段、二煤组含水层段和太原组含水层段。
第四系上部含水层段水质类型:HCO3—Ca·Mg型;二1煤顶板含水层水质类型:HCO3—Na型。
表2风井井筒涌水量汇总表
4冻结技术方案
4.1冻结壁设计基本参数
(1)冻结盐水温度:ty= -30~-34℃ ;
(2)冻结壁计算层位:356.3m砂质粘土;
(3)冻土单轴抗压强度:;
(4)冻结井帮温度:300m以下不高于-8℃;
(5)主排冻结孔冲积层最大孔间距≤2.8m;
4.2冻结壁厚度设计
按维亚洛夫—扎列茨基公式计算冻结壁厚度为
冻结壁厚度取5.2 m。
4.3冻结孔布置
冻结孔采用外排孔+辅排孔+防片孔布置方式,冻结孔具体布置参数如表3:
表3冻结孔布置参数表
4.4井筒需冷量计算
最大需冷量:Qmax=1.1×Q =415.2×104kcal/h;
4.5冻结站设备配置
根据井筒最大需冷量及BES2035单螺杆压缩机组的性能,配备10台BES2035单螺杆压缩机组及其附属设备,BES2035单螺杆压缩机组性能指标见表4,冻结设备选型见表5:
表4BES2035单螺杆压缩机组性能表
表5冻结设备配置表
5 冻结钻孔情况
主排孔最大孔间距2713mm,小于设计最大孔间距。
5 冻结运转情况
2011年9月6日开机运转,2011年10月4日1#水文孔(深度140m)冒水,历时28d;10月24日2#水文孔(深度346m)冒水,历时48d;冻结期间盐水温度与设备运转变化情况见表6。
表6冻结运转期间盐水温度与运转设备情况
6井筒掘进情况
冻结运转第50d井筒开始开挖,期间粘土层开挖期间见表7
表7井帮温度及冻土入荒情况一览表
7结束语
(1)单螺杆压缩机主机采用plc程序控制,操作简单,用工少;
(2)设备密封性能好,运转期间,站内几乎闻不到氨味,有利于职工的职业健康。
(3)氨系统结构简单,节约了材料,减少了安装工作量。
(4)夏季运转时,单机配单台EXV-Ⅱ-340型蒸发式冷凝器排气压力偏高。
(5)单螺杆压缩机在平禹九矿回风立井冻结施工中效果良好,一改过去深厚表土立井双级压缩制冷的状况,节省了工程成本,值得在深大井筒冻结工程中推广应用。
[参考文献]
[1]崔云龙.简明建井工程手册.煤炭工业出版社,2000.1.
[2]煤矿冻结法开凿立井工程暂行技术规范.中国煤炭建设协会,2009.12.
作者简介:郑立锋(1979.7—),男,汉族,宁夏人,工程师。2004年毕业于宁夏大学土木工程专业,工学学士,主要从事特殊凿井方面的施工管理工作。