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GBT51277-2018 矿山立井冻结法施工及质量验收标准

7. 2 制冷站安装 93 7. 3 制冷站运转 ( 94 ) 7. 4 制冷站安装验收 (94 ) 冻结壁检测与判断 (95) 8. 1 温度观测孔及冻结器检测 (95) 8. 2 水文观测孔检测 (95) 8. 3 冻结壁形成的判断 ( 95 ) 井筒掘进与支护 (96) 9. 1 井简掘进 (96) 9. 2 井筒支扩 (96) 9. 4 壁间及壁后注浆 (96 ) 0 冻结管（孔)处理 (98) 10. 1 冻结管回收 (98 ) 10. 2 冻结管(孔)充填 ( 98) + 绿色施工 (99) 11. 1 般规定 (99) 11. 2 氨及盐水回收 (99) 11. 3 污染源控制 ( 99 ) 11, 4 职业健康 (99)

11.1 般规定 99 11. 2 氨及盐水回收 (99) 11.3 污染源控制 (99 ) 11. 4 职业健康 (99 )

1.0.1 本条指出的是制订本标准的目的。标准中各

为实现这个目的制订的。本标准是立井冻结工程作为分部T.程的 第一个独立的标准，适用于包括但不限于煤矿在内的立并并筒冻 结工程

本章给出的17个术语均为本标准有关章节中所引用的，同时 还分别给出了相应的推荐性英文术语，该英文术语不一定是国际 通用的标准术语，仅供参考。 2.0.2本条规定了制冷站的定义。一般在立井井筒冻结施工中 常用的冷媒为盐水，郎氯化钙水溶液。 2.0.3本条规定了冲积层的定义。需要说明的是，本标准有关章 节中对冲积层的有关规定可适用于风积砂层。 2.0.9本条规定了冻结孔的定义。根据冻结孔作用不同，可分为 主冻结孔、辅助冻结孔以及防片帮冻结孔等。一般情况下，升孔间 距相对较小、最先实现冻结壁交圈，用于形成冻结壁厚度和强度的 冻结孔为主冻结孔用于增大冲积层段冻结壁厚度和降低平均温 度的冻结孔为辅助冻结孔：用于缩短冻土扩展至并帮的时间和防 正或减少片帮的冻结孔为防片帮孔。主冻结孔文可分为冲积层段 主冻结孔和基岩段主冻结孔。 2.0.10水文观测孔简称水文孔，布置在并简中心附近，插人主要 含水层JTG 3820-2018 公路工程建设项目投资估算编制办法（2019-05-01开始实施），根据管内的水位变化来判断冻结壁是否封闭。 2.0.11温度观测孔简称测温孔，布置在冻结壁厚度范围内或 工

2.0.10水文观测孔简称水文孔，布置在井简中心附近，插

2.0.12本条规定了测斜的定义。在钻进过程中进行测余

孔后最终测斜。用最终测斜成果绘制钻孔偏斜投影图

3.0.3、3.0.4强调在施工中加强档案管理，做好记录 等技术档案，以实现资料的可追溯性

，0.4强调在施工中加强档案管理，做好记录、施工总结 案，以实现资料的可追溯性。 本条规定了立井井筒冻结施工的依据。 本条规定了立井冻结施工现场质量管理方面的要求。冻 电位应具备相应的冻结施工能力

结施工单位应具备相应的冻结施工能力

4.1.1本条第1款、第2款规定中的组织单位一般为建设单位。 4.1.4施T组织设计、施工作业规程、施工技术措施，由冻结施工. 单位组织编制，并按程序报审报批和交底。 4.1.6本条规定了供电负荷标准和对供电能力的需求。二类负 荷的供电系统一般由两回线路供电。

4.1.1本条第1款、第2款规定中的组织单位一般为建设单位。

4.2.1本条规定了采用冻结法施工的立井井筒对应的 钻孔应提供的资料。

4.2.2本条中调查内容一般为水源井用途、数量、方位、

4.2.3本条是对土(岩)层冻结状态下物理力学性能参数的试验温

度区间、试验项目的规定。本条第3款规定了对于难以取芯耳无法 重塑的岩层要做的相关试验参数，本条第4款中的“煤层”为冻结立 并井筒施丁中穿越的煤层。若本井筒无人工冻土热物理力学性能 试验报告，经论证后采用相邻并筒的人工冻土力学性能试验报告。 4.2.4本条规定厂冻结立并施工所需的其他有关资料，其中本条 第5款中并壁结构设计图壁座中的锚杆设计考虑不与冻结管（孔）

试验报告，经论证后采用相邻井简的人工冻土力学性能试验报告。 4.2.4本条规定了冻结立井施工所需的其他有关资料，其中本条 第5款中井壁结构设计图壁座中的锚杆设计考虑不与冻结管（孔 相冲突。

4.3.1找图米用你纟 休尔 方案，随着冻结技术的发展，为满足立井井筒冻结施丁需要，施工

方案，随着冻结技术的发展，为满足立井井简冻结施工需要，施工

中应用了不同的冻结方案。无其是近十年来的施工经验表明：.1 程方案选择的合理性对保障立井冻结施工尤为重要。

4.3.3采用长短管冻结方案时，冻结壁的作用是：在冲积层中，冻结 壁以承载为主，故长短冻结管穿过冲积层和风化带，需保证冻结壁的 强度；在基岩中，冻结壁以封水为目的，只需要长冻结管穿过含水层。

壁以承载为主，故长短冻结管穿过冲积层和风化带，需保证冻

壁以承载为主，故长短冻结管穿过冲积层和风化带，需保证冻结壁的 强度：在基岩中，冻结壁以封水为目的，只需要长冻结管穿过含水层，

冻结300d，冻结壁外侧扩展厚度达到3.0m时，其扩展速度很缓 慢，接近极限，平均温度下降缓慢，难以形成厚6.5m以上的冻结 壁。采用双圈孔冻结方案，冻结壁有效厚度可达到6.5m以上，冻 结壁平均温度更低，强度更高。

4.4.1本条规定了立并冻结深度确定的基本要求。在确定并筒 冻结深度时，必须有并筒检查孔地质报告及井壁结构等详细资料， 并根据这些资料进行综含分析后确定冻结深度。需要时，首批1 个～3个钻孔可部分取芯钻进，校核冲积层和风化带的理藏深度 最终确定或调整冻结深度

4.4.2本条规了立并冻结壁厚度计算控制层位选取的

式、悬浮体地压计算公式以及重液地压计算公式，20世纪80年代 以来广泛米用重液地压计算公式

.4盐水温度是指达到设计盐水流量条件下盐水箱里的盐

4.4.7冻结壁平均温度与冲积层厚度、土性有密切关系。在深井 东结壁设计中，采用有效冻结壁厚度，同时设计中规定了井帮温 度，这不仅是设计中保证冻结壁强度的重要指标，也是施工中检查 东结壁是否达到设计强度的一个容易操作掌握的指标。 冻结壁平均温度计算，在做出了冻结壁厚度计算后，要对冻结 壁平均温度进行校核验算，如有差别，重新设定参数做厚度计算

4.5.1～4.5.4条文规定了冻结壁厚度计算的相关规定及公式。 在实际冻结壁厚度计算中，一般采用解析计算法和类比法综合确 定。根据冲积层厚度、岩性特征应选择合理的冻结壁厚度计算公 式。冻结壁厚度按下列顺序计算： （1）根据井筒地质柱状图，把冲积层最深的含水层及深厚黏土 会确定为冻结壁设计的控制层，用重液地压计算公式算出控制层 的地压值。 （2）根据表4.4.7选择合理的冻结壁平均温度，根据平均温度 和试验资料，或有关计算公式，分别求得深部含水层及深部黏层 的冻土计算强度值。 （3）冻结壁厚度的初步计算。根据控制层的深度、地压值，该 处井筒荒径和冻土强度值，用无限长弹性体冻结壁厚度计算公式 或弹塑性体冻结壁厚度计算公式求出冻结壁初选的厚度，并根据 深度和土性选择井帮冻土温度，确定冻结壁有效厚度。 （4）冻结壁平均温度的核算，要满足设计选择的平均温度。 （5）深井冻结时对深厚黏土层的冻结壁，采用按有限长极限状 态强度条件计算公式进行验算，确定安全的掘进段高，并控制在 2.5m以下。还需采用按有限长黏塑性体变形条件计算公式，检 验冻结壁内表面充许位移值、允许的暴露时简。 （6）如平均温度、位移值等有不满足时，需调整计算参数，再重 复计算，直至各参数满足要求，无限长弹性体冻结壁厚度计算公 式适用于冲积层厚度120m左右。冲积层厚度天于120m时，采用 无限长弹塑性体冻结壁厚度计算公式。当深厚冲积层主要为中 粗砂，砂砾层时，可采用第四强度理论的弹塑性理论计算公式。

6.1本条为冻结孔布置圈直径计算，在深并冻结时，正确选择

参数，确定合理的冻结圈布置直径。若冻结圈径偏小，将增加冻结 管断裂的可能性。在基岩冻结时，内圈冻结管距荒径不小于 1.2m，以免基岩段爆破掘进作业时对内圈冻结管造成不利影响。

4.7.1本条第1款第2项中规定了立并井筒地层冻结开始时间 的起算，主要是对冻结交圈时间约定统一的起点。经济及其他方 面的约定应按供需双方的工程合同约定执行。 4.7.2影响冻结壁交圈时间的因素较多，主要有土层性质、冻结 孔间距、地温、盐水温度、流量、冻结管真径以及冻结器工作情况等 因素，因此表4.7.2中所列的交圈时间可作为设计时估算，冻结壁 实际交圈时间必须以水文观测孔冻胀水冒出时间为准。 4.7.3、4.7.4条文规定了冻结壁形成时间的估算方法及冻结壁 形成的判断原则。 冻结壁平均扩展速度与其厚度、土性、盐水温度、流量及地温 等因素有关。浅并与深井、砂性土与黏性土、冻结壁交圈前与交圈 后有显著的差别，因影响因素较多，设计时要因地制宜地选择冻结 壁平均扩展速度。

实际交圈时间必须以水文观测你胀水宵出时间为准。 4.7.3、4.7.4条文规定了冻结壁形成时间的估算方法及冻结壁 形成的判断原则。 冻结壁平均扩展速度与其厚度、土性、盐水温度、流量及地温 等因素有关。浅井与深井、砂性土与黏性土、冻结壁交圈前与交圈 后有显著的差别，因影响因素较多，设计时要因地制宜地选择冻结 壁平均扩展速度

4.8.1水文观测孔对于冻结并筒有重要作用，其一是可以利用水 文观测孔的水位变化和冒水等了解含水层中冻胀水的上升，从而 达到准确报导冻结壁的交圈情况；其二是通过对水文观测孔纵向 测温，从而较好了解井筒中部在冻结壁形成期井中地温降温过程 其三是由于通过水文观测孔可以排泄走冻胀水，因此可减轻井中 因土的冻胀而发生的附加压力，达到泄压作用。本标准要求：防止 水文观测孔施工、设计不妥而引起含水层之间串通产生纵向对流， 影响冻结。因此，水文观测孔的花管位置设计及结构十分重要，如 果设计位置不当，或者事先对地层中各含水层深度判断不准，就可

能使水文观测孔成为各含水层导水的连通器，不同水压头的含水 层通过水文花管互相串通，在地下形成流动，从而对冻结壁正常形 成造成很大的隐惠，甚至造成永不交圈的窗口。 4.8.2本条规定了温度观测孔布置的要求，温度观测孔数量一般

能使水文观测孔成为各含水层导水的连通器，不同水压头的含水 层通过水文花管互相串通，在地下形成流动，从而对冻结壁正常形 成造成很大的隐惠，甚至造成永不交圈的窗口。 4.8.2本条规定了温度观测孔布置的要求，温度观测孔数量一般 结合经验、科研需要、冻结壁设计厚度和冻结圈数量等综合确定。 本条第9款规定了编制测温管管外串水措施的条件。因为温 度观测孔管外一旦串水，不仅影响相互串水的含水层的冻结交圈， 还会造成本段温度观测孔内的测温数据失真·造成误判。

4.9.1本条第1款中盐水系统中的冷媒在施工中一般为氯化钙 水溶液。本条第2款中冻结器单位面积热负荷，又称散热系数，是 计算制冷站制冷能力的基本参数，直接影响制冷站制冷设备能力 的大小。

计算制冷站制冷能力的基本参数，直接影响制冷站制冷设备能力 的大小。 4.9.5本条给出了冷凝器冷却面积的计算公式。施工中一般选 用蒸发式冷凝器；采用立式管壳冷凝器时，可采用冷却塔，使用循 环水。

用蒸发式冷凝器；采用立式管壳冷凝器时，可采用冷却塔，使用循 环水。

4.9.7在制冷初期或套壁维护冻结期，宜采用单级压缩

4.9.9冻结壁在水源井的抽水影响半径之内时，应在冻结壁形成

9.11本条中需设保温层和防潮层的低温管路及设备包报

循环系统的中简冷却器，液氨分离器及低温管路，盐水循环系统的 蒸发器盐水箱、盐水干管及配、集液圈。本条第2款中，保温层的 冷量损失需在允许范围内。

5.1.3泥浆系统未配备旋流器、振动筛等除渣装置时，泥浆沟槽有 30m~60m，泥浆槽中设置2个～~3个沉淀池，坡度一般为1%~3%。 5.1.4本条规定了泥浆的性能。在实际施.T中1.使用优质泥浆能 够有效地进行泥浆护壁，可减少孔内事故。测定泥浆指标的主要 仪器有：黏度计、比重计、失水量测定仪、含砂量测筒、PH值试纸 等。正常情况下，每班测定泥浆指标，根据钻进地层情况，合理调 配泥浆，及时记录。发现泥浆性能有突然变化时，要及时分析、查 找原因并处理。钻孔钻进中如发现地层漏浆，先堵漏后钻进。 5.1.5本条规定了设置与钻机数量相对应的泥浆池，泥浆站配备 至少1个清水池和1个制浆池

5.2.2本条第2款的规定是为了保持泥浆清洁和流尚顺畅·防止 下钻时沟槽漫浆和保证起钻时孔内及时补浆。 5.2.9本条规定了在钻进过程中出现临时停电时，根据地层条件 及泥浆质量将钻具上提至一定高度，以避免沉渣、塌孔造成的理埋 钻、抱钻事故。若停电时间较长，则将钻具全部提出。 5.2.10本条规定了换层钻进时对钻速、钻压的要求。差异性较 天地（岩）层换层时，无其是过冲积层与基君交接面和软硬度差距 大的大倾角岩面时，要减压、慢速钻进，

5.3.2本条中的成孔偏斜平面投影图及数据汇编要

本条中的成孔偏斜平面投影图及数据汇编要认真负责核

实。钻孔偏斜控制执行本条中有关规定，验收中发生质疑时，可重 新由具备检测能力的第三方复测并提供资料。表5.3.2中钻孔偏 斜控制数据主要针对冻结孔、温度观测孔，水文观测孔偏斜控制按 设计要求控制施工

5.3.5当钻孔偏斜较大，无法在设计的控制指标范围内纠偏时，

将该段进行水泥砂浆封孔，待水泥砂浆具备3天以上齿

5.4.1冻结孔施工质量是关系到冻结工程成功与否的关键因素。 单考虑到辅助冻结孔、防片帮孔开孔间距较大，可能会大于3m或 5m，因此辅铺助冻结孔、防片帮冻结孔间距不受3m或5m限制，在 本条中规定的是相邻主冻结孔的孔间距应符合本标准第5.3.2条 的要求。但辅助冻结孔、防片帮冻结孔的靶域半径需按照设计要 求控制施工.。

5.1.1本条规定了冻结管材质与连接方式选择。冻结管优选流 本用无缝钢管。经试验证明：采用低碳钢冻结管并用内衬箍，对焊 连接接头强度优于石油套管丝扣连接强度，且密封性好。

6.2.3本条规定了冻结管焊缝质量要求。两根管焊接前找正；每 根焊条要连续焊完，焊接搭缝药皮应砸净，焊缝表面高度宜超过管 件1mm~～2mm，宽度宜超过坡口宽2mm；焊缝不得有砂眼及 纹，

6.2.5冻结管下放将至底部时，轻放到底，以防撞坏底锥和管接

箍。落底时，做2次～3次拉起轻放试验以确认冻结管是否真正 落底，避免因沉渣、别管等引起的假性落底而造成冻结管头部滑人 孔内。

6.2.6本条规定了冻结管水压试漏试验参数。但冻结管大

，6本条规定了冻结管水压试漏试验参数。但冻结管水压 要做好下列工作：

（1）管内灌满水，无空气存在； （2）待管内水温稳定后，方可打压试验。 密封性不合格的冻结管处理后要达到密封要求，漏管 选拔管重下，其次是套管法，最后是补打冻结孔。

管下放前须对冻结管进行耐压复测。

6.2.17本条规定了冻结孔、温度观测孔与地层之间的环形空间 要封堵的要求。因穿过、接近马头门、碱室、巷道及有导水危险的 冻结孔、温度观测孔与地层之间，若不采取封堵充填措施，容易造 成含水层的水沿冻结孔与冻结管壁之间的简隙而造成水愚。 在实际施工中，下放冻结管、测温管前，向孔底注入一定量缓 水泥浆液置换泥浆，缓凝水泥浆液结石体可将钻孔、管之间的环 状间隙进行有效封堵。缓凝水泥浆的缓凝时间满足冻结管、测温 管下放的时间需要自有时间上的富余量。置换前采用优质泥浆洗 孔并降低孔内泥浆的含砂率。温度观测孔孔位设计避升马头门、 碱室、巷道等。

6.3.1每根冻结管由若十节钢管及底锥用接箍连接或直接焊接 而成，管体、接箍、底锥以及焊条的材质要匹配，强度、脆化温度转 化点、拉伸率、冲击韧性等机械力学性能指标以及规格质量应符合 冻结设计要求。

6.3.4抽查复测要采用具有足够抗拉强度且硬度小于供液管强

3.5本条重点验收水位观测管的滤管结构位置、深度要符合

6.3.6本条仅适用于本标准规定要充填的钻孔的验收。

7. 1 一 般规定

7.1.10本条规定了制冷站拆除时简节点。拆除氨循环系统的设

7.2.5一般在施工中，盐水十管直线长度超过80m时，采取防止 管路连接部位冷缩拉裂措施。配、集液圈在沟槽底板上的投影避 开冻结器，是便于在特殊情况下，无须移动配、集液圈即可处理冻 结器，即配、集液圈不影响起、下供液管、下套管和管内充填等 作业。

7.2.7本条规定了制冷站密封性试验的要求，若不符合

7.2.7本条规定了制冷站密封性试验的要求，若不符合本条要 求，气密性差，需重新全面检查管路焊缝及设备情况

7.3.2本条规定了制冷站正式运转要达到的条件。

7.3.2本条规定了制冷站正式运转要达到的条件。 7.3.3本条规定了制冷站运转期间应有的记录。根据运转记录 判断制冷站是否正常运转。 7.3.4本条规定了制冷站供冷量的调整原则。一般情况下，冻结 初期，根据冻结设计把盐水降至设计温度；在冲积层段掘砌过程 中，根据冻结壁厚度、平均温度、井帮稳定性、掘砌速度等实际情况 调整供冷方式和盐水循环量；掘砌进入风化带后，当并帮稳定、列 层井壁完好时，可适当提高盐水温度或减小盐水循环量。

期，根据冻结设计把盐水降至设计温度：在冲积层段掘砌过 根据冻结壁厚度、平均温度、井帮稳定性、掘砌速度等实际情 整供冷方式和盐水循环量；掘砌进入风化带后，当并帮稳定 井壁完好时，可适当提高盐水温度或减小盐水循环量。

7.4.1冻结站的设备型号、规格、数量和安装质量与冻结站的正 常运行密切相关，应符合冻结设计的要求。

1温度观测孔及冻结器检测

8.1.2本条第3款规定了对存在疑点的冻结器进行流量检测。 一般情况下，冻结器流量之和与盐水干管上检测的盐水总流量值 相差不应大于总流量的10%。当两者流量相差数值较大时，可能 是冻结器运转不正常。造成冻结器不能正常运转的原因有多种， 如堵孔、短路、断路、流量不足等。冻结初期3d～15d，应加密观测 东结器回路温度，通过对比分析来判断个冻结器工作状态是否正 常，发现问题应及时处理，并尽快恢复运转

8.2.5若温度回升，则存在冻结壁透水的可能性。

8.2.5若温度回升，则存在冻结壁透水的可能性

8.3冻结壁形成的判断

8.3.1水文观测孔正常冒水与否，是判定该报导的含水层冻结壁 是否交圈的重要依据，比利用测温资料推断更直观、精准。要注重 开机冻结前后的水文观测孔的水位对比分析和开始冻结后的水文 观测孔的水位变化分析。 层厚较大含水层段，当冻结壁大部分交圈但未完全交圈时，在 东胀的作用下井内水压增天，部分水会从“大窗流出井外，一部 分水迁移至冻结峰面而融入冻结壁，余下的部分水则通过水文管 上升，三者之间存在看动态的平衡。所以水文观测孔富水与否有 时候并不能表明冻结壁完全交圈与否。“水文管内水位应有规律 地上升并溢出管口7d”中：“7”是经验值、不是绝对的；溢（冒）水量 变化趋于稳定才是关键。

9.1.2本条第1款中的建井生产系统形成即为并筒的提升、运 输、压风、通风、信号、照明、供热、混凝土搅拌等系统均已形成。 9，1.3在冻结前就发现水文观测孔水位溢出管口，这是承压含水 层所致，应接长水文管，使其高出静水位5m左右为宜。水压较高 时，宜装表观测压力变化。探明冻结壁的“冰点线”，其方法是，可 在锁口下方并帮上挖探槽，在正常条件下探槽应荒径均匀布置 4个～6个。亦可根据冻结情况，布置在冻结壁厚度较薄弱的部 位。试挖期，水文管应保留并观测水位，若发现水文观测孔水位不 正常，则须立即停止掘进，分析原因。 9.1.6本条第4款规定了掘进过程中冒水涌砂时要采取补救措 施。掘进过程中因冻结壁透水而导致工作面停止掘进，尽快向井 内灌水填砂直至静止水位，待冻结壁具有足够强度后方可排水，继

9.1.6本条第4款规定了掘进过程中冒水涌砂时要采取

施。掘进过程中因冻结壁透水而导致工作面停止掘进，尽 内灌水填砂直至静止水位，待冻结壁具有足够强度后方可排 续掘进。

9.2.2本条第1款中应备有不少于一组1.0m~～1.5m高的应急 模板”是至少备一组累计高度与施工1个段高相匹配的应急模板； 本条第3款中的泡沫板一般在较厚、易膨胀变形的黏士层与外层 并壁之间使用，可根据冻土变形量和冻王压力的大小，铺设厚度为 25mm～75mm的泡沫塑料板，按照设计要求施工。

9.4.2本条第2款为提高注浆效果，注浆时间应保证夹层处于正

9.4.2本条第2款为提高注浆效果，注浆时间应保证夹层处于正

温（4℃及以上）耳冻结壁尚未全部解冻。在这一前提下，结合施工 工序合理安排，决定注浆日期。冻结壁解冻情况的判定，可根据夹 层与井壁间隙温度、测温孔资料，结合本地区已施工冻结立井的实 践经验综合分析而定。关于夹层与并壁间隙处的测温方式，可采 用理设测温元件。测点水平位置视冻结深度而定，一般可分上、 中、下三组。当有预理注浆管时，可利用预理注浆管作温度观 测孔。

9.4.3冻结软岩段井壁壁后注浆工作至少要维持到冻结

10.1 冻结管回收

10.2.4冻结管(孔)一般自下而上进行充填GTCC-073-2018 铁路工程预应力筋用锚具-铁路专用产品质量监督抽查检验实施细则，浆液应防冻

11.1 一 般规定

11.1.1绿色施工是保护环境、节约资源、建设美丽强国的客观要 求，施工中需结合立井井筒冻结施工实际情况予以实施。 11.1.2～11.1.4绿色施工是在保证安全、质量的基本要求下，通 过科学的现代化管理，实现“四节一环保”的自标。

11.2.1本条第1款中氨的回收需制订安全技术措施，冻结施工 单位需安排有经验或有能力的人员监督、指挥回收氨。

11.3.4制冷站内氨浓度不应大于30mg/m²，即40ppm。

11.4.1本条是对冻结施工单位在职业健康方面的总体要求。冻 结施工单位对职业危害需加强管理同时建立职业健康与安全管 理体系DB32／T 4397-2022 钢筋混凝土桩中钢筋笼长度检测技术规程.pdf，对职业健康与安全管理做到责任到人