[发明专利]一种煤矿深立井冻结法施工时局部保温冻结方法

说明书

本发明涉及一种煤矿深立井冻结法施工时局部保温冻结方法，包括以下步骤：首先确定内圈冻结孔、中圈冻结孔深度分别记作L1、L2，再将L1、L2长度对应到即将放入外圈冻结孔内的冻结管上，对计划安排作为外圈冻结孔L1段、L2段冻结管表面进行清理。然后采用专用设备对外圈冻结孔L1段冻结管沿管身分层涂抹一定厚度的隔热保温涂料A，对外圈冻结孔L2段冻结管沿管身分层涂抹一定厚度的隔热保温涂料B，确保涂抹质量后再采用PE薄膜进行包裹。最后按照施工顺序依次下放冻结管，下放过程中要严格注意外圈冻结孔L1段、L2段必须是隔热保温涂料处理过的冻结管且注意先后顺序。本发明工艺简单，成本低且能够有效保证煤矿深立井冻结法施工时局部保温冻结的效果。

技术领域

本发明涉及局部保温冻结方法，特别是涉及一种煤矿深立井冻结法施工时局部保温冻结方法。

背景技术

现阶段随着浅部煤炭资源开采殆尽深部开采势在必行。然而，随着开采深度增加，高水压的地质条件使得新建矿井时需要克服层层困难。针对上述难题普遍采用的是冻结法施工，由于新井埋深增大冻结深度也随着增加，例如甘肃核桃峪煤矿副井、风井埋深分别为1005m、975m(地下水压按P＝ρgh计算，ρ为水的密度，g为重力加速度，h为井筒埋深，则地下水压最高可达10.05MPa、9.75MPa)，其冻结深度相应为950m、916m；陕西高家堡煤矿主井、副井、风井冻结深度分别为791m、850m、830m；山东郭屯煤矿主、副、风井冻结深度均达702m；河南李粮店主井、副井冻结深度均达772m；安徽口孜东煤矿主井冻结深度达740m。工程实践表明冻结深度达到500m以上时，为确保冻结效果通常需要布置多圈冻结孔(外圈冻结孔、中圈冻结孔、内圈冻结孔)，冻结深度随着外圈冻结孔向内圈冻结孔过渡依次降低，外圈采用全深冻结、中圈冻结孔采用差异冻结，内圈冻结孔也采用差异冻结。由于冻结管是自上向下埋设，故在冻结过程中重叠地层(外圈孔冻结管与中圈孔冻结管、内圈孔冻结管埋深高度相同的地层)存在过分冻结的情况，地层过分冻结不仅不利于开挖，而且大大增加了冻结费用。故针对这部分地层需要进行局部保温冻结，通常采用聚氨酯作为保温材料。第一种方法是直接在冻结管内进行聚氨酯发泡，由于对保温层厚度有一定要求(通常在50mm～80mm)，冻结管内的供液管和回液管直径将受到影响，具体来说当冻结管直径不变时只能缩小冻结管内的供液管和回液管直径以增加保温层厚度，这样做虽然能够满足局部保温冻结的要求，但是会影响到非重叠地层冻结效果；第二种方法是增加冻结管直径管内供液管和回液管直径不变，则会因冻结孔开挖时孔径增大，施工成本增加。目前部分工程应用中还有在冻结管外加设套管，在中空套管内进行聚氨酯发泡。然而外加套管采用聚乙烯管时，则容易在冻结管下放过程中与孔壁碰撞损坏；采用钢管虽然不会发生上述碰损情况但是成本大大增加。由于冻结法凿井过程中对地层的冻结时间通常在一年左右，如果不进行局部保温冻结，首先不易于后续井筒开挖施工，其次冻结费用将增加20％～30％，多花费几百万元人民币。采取局部保温冻结，则面临上述所提到的实际工程问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种煤矿深立井冻结法施工时局部保温冻结方法。

本发明采用的技术方案是：

一种煤矿深立井冻结法施工时局部保温冻结方法，包括以下步骤：

(a)根据已经制定好的冻结方案，确定L1长度即为内圈冻结孔深度，L1+L2长度即为中圈冻结孔深度，并将L1、L2长度对应到即将放入外圈冻结孔内的冻结管上，并依次做好L1段和L2段标记。

(b)针对已经计划安排好作为外圈冻结孔L1段、L2段的冻结管，对其表面进行清理，去除污垢锈迹。

(c)采用专用设备对外圈冻结孔L1段冻结管沿管身涂抹隔热保温涂料A。

(d)采用专用设备对外圈冻结孔L2段冻结管沿管身涂抹隔热保温涂料B。

(e)针对涂抹好隔热保温涂料的外圈冻结孔L1段、L2段冻结管，再采用PE材质的薄膜进行包裹。