标准规范下载简介
NB／T 10053-2018 煤矿斜井冻结施工技术规范.pdfICS73.100.10 D97 备案号：65926—2019
NB/T100532018
范围 规范性引用文件 术语与定义 工程勘探及基础资料 斜井冻结井壁设计 斜井冻结设计 钻孔施工与冻结器安装 冻结站安装与运转 冻结过程检测与判断 0 冻结段的掘砌施工 1 事故防治与应急预案 冻结工程收屋工作
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由中国煤炭工业协会提出。 本标准由煤炭行业煤矿专用设备标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：北京中煤矿山工程有限公司、国投煤炭有限公司、北京煤科联应用技术研究所 河南煤炭建设集团有限责任公司、中煤第五建设有限公司第三工程处、大地工程开发（集团)有限公司、 中煤第七十一工程处有限责任公司、唐山开深滦建设（集团)有限责任公司、大同煤矿集团有限责任公司。 本标准主要起草人：李功洲、赵玉明、陈章庆、高木福、刘文民、崔建军、**、张步俊、陈道、杨卫 江新春、许舒荣、李方政、刘晓敏、刘宁、杨博、张庆武、赵军。 本标准为首次发布
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由中国煤炭工业协会提出。 本标准由煤炭行业煤矿专用设备标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：北京中煤矿山工程有限公司、国投煤炭有限公司、北京煤科联应用技术研究所 河南煤炭建设集团有限责任公司、中煤第五建设有限公司第三工程处、大地工程开发（集团）有限公司、 中煤第七十一工程处有限责任公司、唐山开滦建设（集团)有限责任公司、大同煤矿集团有限责任公司。 本标准主要起草人：李功洲、赵玉明、陈章庆、高木福、刘文民、崔建军、**、张步俊、陈道狮、杨卫 江新春、许舒荣、李方政、刘晓敏、刘宁、杨博、张庆武、赵军。 本标准为首次发布CECS13：2009《纤维混凝土试验方法标准》.pdf，
NB/T100532018
煤矿斜井冻结施工技术规范
施工的工程勘探及基础资料、井壁设计、冻结设 计、钻孔施工与冻结器安装、冻结站安装与运转、冻结过程检测与判断、冻结段的掘进施工、事故防治与 应急预案、冻结工程收尾工作。 本标准适用于煤矿斜冻结法施工
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB50016 建筑设计防火规范 GB50171 电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范 GB50231 机械设备安装工程施工及验收通用规范 GB50274 制冷设备、空气分离器设备安装工程施工及验收规范 GB50511—2010 煤矿井巷工程施工规范 MT/T593.1 人工冻土物理力学性能试验 第1部分：人工冻土试验取样及试样制备方法 MT/T593.2 人工冻土物理力学性能试验 第2部分：土壤冻胀试验方法 MT/T593.3 人工冻土物理力学性能试验 第3部分：人工冻土静水压力下固结试验方法 MT/T593.4 人工冻土物理力学性能试验 第4部分：人工冻土单轴抗压强度试验方法 MT/T593.6 人工冻土物理力学性能试验 第6部分：人工冻土单轴压缩蠕变试验方法 SBI12氮制冷系统安装工程施工及验收规范
下列术语和定义适用于本文件。 3.1 斜井冻结法groundfreezingmethodof inclinedshaft 在斜井井简施工之前，用人工制冷的方法，将斜井井简周围地层进行冻结，形成具有临时承载或隔 水作用并满足工程施工安全需要的冻结壁后，在冻结壁的保护下进行斜井井筒掘砌作业的一种施工 方法。 3.2 冲积层alluvium 覆盖于稳定基岩之上的松散地层。 [GB50511—2010,定义2.0.7] 3.3 冻结壁freezingwall 用制冷技术在斜井井筒周围地层所形成的具有一定厚度和强度的连续冻结岩土体。
下列术语和定义适用于本文件。 3.1 斜井冻结法groundfreezingmethodofinclinedshaft 在斜井井简施工之前，用人工制冷的方法，将斜井井简周围地层进行冻结，形成具有临时承载或隔 水作用并满足工程施工安全需要的冻结壁后，在冻结壁的保护下进行斜井井筒掘砌作业的一种施工 方法。 3.2 冲积层alluvium 覆盖于稳定基岩之上的松散地层。 [GB50511—2010,定义2.0.7] 3.3 冻结壁freezingwall 用制冷技术在斜井井筒周围地层所形成的具有一定厚度和强度的连续冻结岩土体。
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3.4 井壁shaftlining 在井筒围岩表面构筑的、具有一定厚度和强度的整体构筑物。 3.5 冻结壁形成期formableperiodoffreezingwall 从地层冻结开始至冻结壁形成并达到设计要求所需的时间。 3.6 冻结壁维护期 月maintainableperiod of freezingwall 冻结壁形成并达到设计要求后，为了保证并筒简掘过程中的安全，继续向冻结器输送冷量，以维持 冻结壁满足设计要求的时段。 3.7 冻结压力frozengroundpressure 冻结壁作用于井壁上的法向压力的统称。 3.8 水位观测孔waterlevelobservationhole 在并筒荒径内装有水文管，用以在冻结壁形成期内观测地下水位变化的观测孔。 3.9 温度观测孔temperaturemeasurementhole 在冻结壁及冻结降温区内布置温度传感器，用于监测不同时期地层温度变化的钻孔。 3.10 冻结孔freezinghole 用于安装冻结器的钻孔。 3.11 冻结器 freezingapparatus 安设在冻结孔内，用作循环冷媒剂与地层进行热交换的装置。冻结器由冻结管、供液管、回液管等 组成。 3.12 分段冻结stepfreezing 沿斜井并筒方向，根据并简冻结施工需要，分为数段依次冻结的方法。 3.13 局部冻结 partialfreezing 只对井筒的某一含水层或地层不稳定地段进行冻结的方法。 3.14 雄幕冻结 curtainfreezing 在斜井井简施工之前，对斜井周围某一方向的地层进行冻结，从而形成一道类似雌幕的连续冻结岩 土体。 3.15 冻结壁厚度 freezing wallthickness 冻结壁壁面上任一点与同一冻结壁体另一侧壁面之间的最短距离。冻结壁厚度设计值一般指在斜 井井筒开挖面外侧冻结壁所要达到的最小值。 3.16 封头孔thestartfreezinghole 布置于每一冻结段内最上部的竖排冻结孔。
3.17 封尾孔theendfreezinghole 布置于每一冻结段内末端的竖排冻结孔。 3.18 冻结壁平均温度 averagetemperatureoffreezingwall 冻结壁任一截面上温度分布的平均值。冻结壁平均温度设计值一般指拟建井筒开挖面外围冻结壁 界面处所要达到的平均温度。 3.19 冻结壁交圈时间frozensoilwallclosingtime 从地层冻结开始至拟建斜井井简周围主要冻结器布置圈上所有相邻的冻结器所形成的冻结圆柱按 设计要求完全相交所需的时间。 3.20 冻土圆柱frozensoilcolumn 冻结器与周围含水地层发生热交换并使周围含水地层冻结所形成的近似圆形的冻土柱。 3.21 盐水制冷系统brinerefrigerationsystem 以氯化钙等盐溶液为冷媒剂的间接制冷系统。 3.22 掘进步距 drivage step size 掘进段长。 掘砌施工过程中，每个开挖与支护循环作业的掘进长度，
4.1.1编制斜井井筒冻结法施工组织设计及井壁结构设计时，应有符合要求的井简检查钻孔地质 报告。 4.1.2斜井冻结施工区域井筒检查钻孔布置应符合下列规定 a） 检查孔应平行斜井中心走向布置，其间距不应超过60m，冻结起始端、冻结终止端均应布置 个检查孔； b） 检查孔不得布置在井筒掘进范围内，且距井筒掘进边界的垂直距离宜小于20m； ） 每个检查孔深度应超过该处斜并荒底板垂深10m，具体深度应根据拟采用的冻结方案确定 每个检查孔终孔位置所处的地层应有含（隔）水层水文地质特征描述； d） 当斜井采用雌幕冻结施工时，应对该区域进行补充勘探，补充勘探的检查孔水平间距不应超 过25m，检查孔深度宜进入井筒底板隔水层10m以上。 4.1.3 井筒检查钻孔施工应符合下列规定： 应全孔取岩心，取岩心率在黏土层或基岩中不宜小于75%，在砂层、破碎带、软弱岩层和溶洞 充填物中采取率不宜小于60%； b） 在井筒顶板以上10m至底板以下10m段距内宜每层取样，并进行冻土物理力学性能测定。 .1.4井筒检查钻孔地质报告提供的资料应能满足地层冻结、井壁设计的要求，并应具有下列资料： a） 井筒检查孔数量、深度与布置方式，检查孔主要施工工艺及主要施工过程； b）井简检查孔地质柱状图，包括岩性、层厚、倾角、岩心采取率、累计深度、岩心主要特征的描述： c）井筒地质构造及地温，并附沿斜井井简中心线的地质剖面图；
.1.1 编制科开开同你结法施组织设计及开整结构设计时，应有付合要求的开同检 报告。 4.1.2斜井冻结施工区域井筒检查钻孔布置应符合下列规定 a） 检查孔应平行斜井中心走向布置，其间距不应超过60m，冻结起始端、冻结终止端均应布置 个检查孔； b） 检查孔不得布置在井简掘进范围内，且距井筒掘进边界的垂直距离宜小于20m； 每个检查孔深度应超过该处斜并荒底板垂深10m，具体深度应根据拟采用的冻结方案确定 每个检查孔终孔位置所处的地层应有含（隔）水层水文地质特征描述； d 当斜井采用雌幕冻结施工时，应对该区域进行补充勘探，补充勘探的检查孔水平间距不应超 过25m，检查孔深度宜进入井筒底板隔水层10m以上。 4.1.3 井筒检查钻孔施工应符合下列规定： 应全孔取岩心，取岩心率在黏土层或基岩中不宜小于75%，在砂层、破碎带、软弱岩层和溶洞 充填物中采取率不宜小于60%； b） 在井筒顶板以上10m至底板以下10m段距内宜每层取样，并进行冻土物理力学性能测定。 .1.4井筒检查钻孔地质报告提供的资料应能满足地层冻结、井壁设计的要求，并应具有下列资料： a） 井筒检查孔数量、深度与布置方式，检查孔主要施工工艺及主要施工过程； b）井简检查孔地质柱状图，包括岩性、层厚、倾角、岩心采取率、累计深度、岩心主要特征的描述： 井筒地质构造及地温，并附沿斜井井筒中心线的地质剖面图：
d）冲积层、基岩中主要土（岩)层的常规土工试验资料及5.3规定的人工冻结土（岩)试验资料，土 工试验取样的层位、深度应与冻土（岩）物理力学性能试验层位一致，人工冻土（岩）物理力学 性能试验应有专项试验报告； e） 冲积层、基岩中各含水层的特征，包括含水层埋深、层厚、静止水位、渗透系数、流向、流速、水 质、水温、含水率、富水性，各含水层（组）之间的水力联系，预计井筒施工各阶段涌水量。
4.2.1应对井筒附近的水源井进行调查，收集水源井的用途、数量、方位、距离、深度，抽水层位及深度， 抽水时间，日抽水量以及抽水影响半径等资料。 4.2.2在井简冻结区域附近600m范围内，不宜设置水源并；在此范围内有使用的水源并，应在冻结 壁形成期期间停止使用；若水源并仍继续使用，则必须实测含水层的地下水流速、流向并提供实测报告。 4.2.3当含水层的地下水流速超过5m/d时，冻结方案应采取相应的技术措施，防止延长冻结壁形成 时间。
4.3.1冲积层厚度（或基岩深度)大于50m时，在井筒检查钻孔地质报告中应有人工冻土（岩）物理力 学性能试验报告。 4.3.2当冲积层厚度（或基岩深度）小于150m时，应至少有2个水平的冻土（岩）试验资料；当冲积层 享度（或基岩深度）为150m～250m时，应至少有3个水平的冻土（岩）试验资料；当冲积层厚度（或基 岩深度）大于250m时，应至少有4个水平的冻土（岩）试验资料。 4.3.3每个水平的人工冻土（岩）物理力学性能试验项目应符合的要求见表1，试验方法应符合MT/T 593.1、MT/T593.2、MT/T593.3、MT/T593.4、MT/T593.6的规定
表1人工冻土（岩）物理力学性能试验项目
编制斜井井筒冻结法凿井施工组织设计时，应有下列矿 矿井设计概况； b） 井筒特征及井壁结构设计图； c） 矿井工业场地的地形地貌图； d) 矿井工业场地外、斜井冻结区域内地形地貌图； e) 矿井工业场地的永久、临时设施布置图； f) 斜井冻结区域的地下管网及文物资料； g）地区气象及供电供水资料。
5.1.1斜井冻结法凿井的井筒，冻结段掘砌终止位置上断面至冻结段封尾孔留有最小水平距离应为 3m5m，井筒断面、冻结深度较大时，可适当加大。 5.1.2斜井冻结法凿井的井筒宜采用双层井壁支护。 5.1.3斜井冻结法凿井的井筒，在内层井壁及底板接处应采取防渗、防漏水措施，必要时内壁与底板 采用整体性井壁结构；内、外层井壁之间宜采用注浆等防水措施。 5.1.4冻结段井筒上衔接部位与非冻结段井筒末端应以铅垂线方式对接。非冻结段末端井筒被冻结 孔覆盖时，覆盖段井简的井壁强度应满足冻结压力荷载、永久荷载的要求
5.2井筒支护方式选择
2.2斜井冻结法凿井外层井壁支护方式的选择，应符合下列要求： 井筒简穿过冲积层、松软岩层及基岩破碎带地层时，外层井壁宜采用钢筋混凝土支护或型钢支 架加钢筋网喷射混凝土支护； b） 井简进入较稳定的基岩地层时宜采用型钢支架加钢筋网喷射混凝土支护，当围岩稳定时也可 采用钢筋网喷射混凝土支护。 2.3斜井冻结法凿井的井简，底板应与内层井壁支护形式相同
5.3并筒支护强度要求
5.3.1外层并壁强度应满足作用在外层并壁上的冻结压力荷载的要求。 5.3.2内层井壁强度应满足作用在内层井壁上的静水水压荷载的要求。 5.3.3内、外层井壁整体强度应满足作用在内、外层井壁上的永久荷载的要求。 5.3.4底板强度应满足作用在底板上的永久荷载和使用荷载的要求，
5.3.1外层并壁强度应满足作用在外层并壁上的冻结压力荷载的要求。
6.1.1冻结段井筒与非冻结段井筒衔接段宜设置于隔水地层中。 6.1.2根据斜井冻结区域长度，结合冻结壁交圈时间和井筒掘速度综合分析，可将冻结区 干个冻结段。
6.1.1冻结段井简与非冻结段井筒衔接段宜设置于隔水地层中。 6.1.2根据斜井冻结区域长度，结合冻结壁交圈时间和井筒掘砌速度综合分析，可将冻结区域分成若 干个冻结段。 6.1.3斜井井简周边可采用竖孔布置方式实行局部冻结。 6.1.4斜井冻结上衔接段宜采用斜孔布置方式或竖孔与斜孔结合布置方式。 6.1.5冻结段井筒底板下具有稳定的隔水层时可采用惟幕冻结；当惟幕冻结段井筒顶部8m范围内 含有砂性土层、破碎岩层或其他不稳定地层时，宜采用幕和井筒顶板冻结组合。
6.1.2根据斜井冻结区域长度，结合冻结壁交圈时间和井筒掘砌速度综合分析，可将冻结区域分成若
结方式的斜井冻结壁厚度宜采用下列厚壁简式（
式中： E 两帮冻结壁厚度，单位为米（m）； A, 地层侧压系数.砂性土一般取值0.50.75： 1 覆盖土层平均重力密度，单位为兆牛每立方米（MN/m）； 井筒埋深，单位为米（m）； h 井筒掘进高度，单位为米（m）； 冻土计算强度，单位为兆帕（MPa）
a1 围岩压力拱跨度之半，单位为米（m）； R。一斜井井筒外接圆半径，单位为米(m)； h井筒掘进高度，单位为米(m)； 井筒两帮围岩内摩擦角，单位为度(°) b）按式(4)计算出斜井井简压力拱高度：
表2基岩段斜井顶板冻结壁厚度
6.2.4含水基岩段斜并两帮冻结壁厚度宜按下列方式确定：
5.2.4含水基石段斜科开两冻结
表3基岩段斜井两帮冻结壁厚度
6.2.5竖孔冻结方式的斜井底板冻结壁厚度应符合下列规定： a）冻结深度小于30m时，底板冻结壁厚度应大于4m； b）冻结深度大于30m时，底板冻结壁厚度应大于5m。
6.2.5竖孔冻结方式的斜井底板冻结壁厚度应符合下列规定：
6.3.1斜井冻结沿井筒走向宜布置4～6排冻结竖孔。 6.3.2冻结区域分成若干个冻结段后，各冻结段均应设置封尾冻结孔，封尾冻结孔间距应小于井筒两 帮冻结孔间距。 6.3.3井筒顶底板冻结孔应遵循顶底板与两帮冻结壁同时交圈原则布置。
N=CroSAt+am KrxdT.
式中： N一一冻结段顶底板冻结孔数量，单位为个； 冻结土层的比热，单位为焦每千克摄氏度[J/（kg·℃）]； 局部冻结土层的重力密度，单位为千克每立方米（kg/m"）； S 扣除两帮及封头、封尾冻结孔冻结壁厚度之后的顶底板竖孔覆盖的冻结区域面积，单位为 平方米（m）： At 局部冻结地层原始地温与顶底板冻结壁交圈时地层平均温度的差值，单位为摄氏度（℃）； 入 地层水的凝固潜热，单位为焦每千克（J/kg）； m 顶底板竖孔冻结区域（S)单位深度含水质量，单位为千克（kg）； K 一 冻结管表面单位热流量，单位为焦每平方米小时[J/（m²·h)]； d 冻结管外径，单位为米（m）； 冻结壁交圈时间，单位为小时（h）。 5幕冻结段底部隔水层厚度应大于斜井顶板冻结壁厚度计算值的1.5倍，惟幕冻结孔应进人冻 没底部隔水层3m~5m。 .6冻结段封头和封尾的冻结孔应具有上下独立恢复冻结的功能；需要恢复底板冻结的封头、封尾 宜比相邻冻结孔深1m以上。 7上衔接段在含水层中的冻结孔布置应符合下列规定： a）上衔接段冻结孔布置宜覆盖已砌井筒3m～5m； b） 冻结区域第一排封头孔距已砌井筒顶板应小于0.5m； c）已砌井简底板施工良好时，可布置单排封头孔马鬃山110kV变电站建筑施工组织设计，否则应布置双排封头孔；
式中： N一冻结段顶底板冻结孔数量，单位为个； C一 冻结土层的比热，单位为焦每千克摄氏度[J/（kg·℃）； 局部冻结土层的重力密度，单位为千克每立方米（kg/m"）； S 扣除两帮及封头、封尾冻结孔冻结壁厚度之后的顶底板竖孔覆盖的冻结区域面积，单位为 平方米（m）： t 一局部冻结地层原始地温与顶底板冻结壁交圈时地层平均温度的差值，单位为摄氏度（℃）； 入 地层水的凝固潜热，单位为焦每千克（J/kg）； 顶底板竖孔冻结区域（S)单位深度含水质量，单位为千克（kg）； 冻结管表面单位热流量，单位为焦每平方米小时[J/（m·h)]； 冻结管外径，单位为米（m）； T。 冻结壁交圈时间，单位为小时（h）。 3.5惟幕冻结段底部隔水层厚度应大于斜井顶板冻结壁厚度计算值的1.5倍，惟幕冻结孔应进人冻 吉段底部隔水层3m~5m。 ，3.6冻结段封头和封尾的冻结孔应具有上下独立恢复冻结的功能；需要恢复底板冻结的封头、封尾 L宜比相邻冻结孔深1m以上。 .3.7上衔接段在含水层中的冻结孔布置应符合下列规定： a）上衔接段冻结孔布置宜覆盖已砌井筒3m～5m； b） 冻结区域第一排封头孔距已砌井筒顶板应小于0.5m； ） 已砌井筒底板施工良好时，可布置单排封头孔，否则应布置双排封买扎；
d）已砌井筒的两帮竖孔宜距离井壁0.5m~0.8m； e）可采用斜孔与竖孔结合冻结方式布置。 6.3.8冻结井筒与非冻结井筒下衔接段的井筒顶部冻结孔应使井筒顶板与未冻结的含水层距离大 3m~5 ma
6.5水位观察引和温度观测孔
分组串联后并人冻结盐水干管。 与顶底板的冻结器宜分别串联，顶底板冻结器宜活
6.5.2各冻结段应设置3个以上温度观测孔，冻结段温度观测孔布置宜避开封头冻结孔和封尾冻结孔 的影响。 6.5.3温度观测孔测点应设置在主要含水层局部冻结位置，两帮冻结壁外侧应分别布置温度观测孔。 6.5.4井筒顶底板测温孔宜布置在冻结孔组的最大孔间距中间。 6.5.5顶板冻结壁、底板冻结壁和挖掘段宜各布置2个以上测温点
.5，1谷你拍 6.5.2各冻结段应设置3个以上温度观测孔，冻结段温度观测孔布置宜避开封头冻结孔和封尾冻结孔 的影响。 6.5.3温度观测孔测点应设置在主要含水层局部冻结位置，两帮冻结壁外侧应分别布置温度观测孔。 6.5.4井筒顶底板测温孔宜布置在冻结孔组的最大孔间距中间。 6.5.5顶板冻结壁、底板冻结壁和挖掘段宜各布置2个以上测温点
6. 6冻结隔热管布置
.1冲积层段竖孔冻结斜井的掘进断面内宜设隔热管。 .2各冻结段浅部的隔热管布置上部宜高出挖掘断面0.3m～0.4m。 .3各冻结段深部的隔热管布置上部宜高出挖掘断面0.4m～0.6m参考资料(实施性）施工组织设计参考资料，下部宜低于挖掘断面0.2 m