霄云矿井冻结施工设计(3)

2019-02-14 22:12

根据计算并结合国内外已施工或正在施工的深冻结井冻结壁设计厚度,确定霄云主、副井控制层冻结壁厚度为:

主井E主=7.0m、副井E副=7.4m(掘砌段高≤2.0m,空帮时间≤24h)。 2.4.4 冻结壁(强度)平均温度校核

采用国内目前普遍采用的单排孔冻结壁平均温度计算公式——成冰公式,加修正值计算。

TC=Tb[1.135-0.352√L– 0.8753√E + 0.266√LE ]-0.466+0.25Tn-2.5 主井控制层TC=-15.1℃、副井控制层TC=-15.3℃; 控制层冻结壁强度能满足设计要求。 2.5冻结孔深度

2.5.1 主孔深度:主井长腿470m、短腿430m;副井长腿470m、短腿414m; 2.5.2 辅助孔深度:主井430m;副井414m;

2.5.3 防片孔深度:由于上部井壁较薄 (0.85m),辅助孔上部离荒径较远(约2.6 m),上部冻土因动水及空气影响发展速度较慢,试挖时间又短,开挖时冻土离荒径远易出现片帮,影响井壁质量和施工安全及施工速度,增加工程成本。借鉴附近矿井冻结经验教训,设置防片孔,深度主井320m、副井300m(自然地坪算起,深度到井壁第二次变截面位置)。

2.6 冻结孔偏斜

深厚表土层冻结井施工中,冻结孔施工质量的好坏直接影响冻结工程的成败。为保证冻结壁均匀稳定和冻结工期,根据招标文件要求及霄云实际地质情况并结合当前冻结钻孔实际施工水平,对冻结孔偏斜提出如下要求:

2.6.1钻孔垂直度:300m以上钻孔偏斜率≤2.0‰;300m以下按靶域施工,靶域半径0.7m,冻结孔向内偏斜≤300mm。最大孔间距表土段:主孔≤2.5m,辅助孔、防片孔按偏斜及靶域要求;基岩段≤4.5m。以上条件必须同时满足。

2.6.2孔位偏值:径向向外0~25㎜,切向±25㎜。

2.6.3 钻孔深度必须保证冻结管下管深度不得小于设计深度0.5m。 2.7冻结孔布置

11 2.7.1 冻结圈径 ① 主孔圈径 D=D荒+2(0.6E+γH)

结合冻土发展速度、掘进速度、冻土向外发展距离、冻结孔实际偏斜及其它深井冻结施工经验,确定主冻结孔圈径:主井为φ17.8m、副井为φ18.8m。

② 辅助孔圈径

考虑偏斜、井帮温度及防断管要求,确定辅助孔圈径主井φ12m、副井φ12.5m; ③ 防片孔

根据冻结工期要求及上部冻土发展速度,并尽可能减少造孔工程量,确定防片孔圈径主井φ9.6m、副井φ10m。

2.7.2 冻结孔数 N =πDL

主井:主孔N外=42个、辅助孔N辅=21个、防片孔11个。 副井:主孔N外=44个、辅助孔N中=22个、防片孔11个。 2.7.3 开孔间距 L=πDN

主井:主孔L外=1.33m、辅助孔L中=1.79m、防片孔L防=2.74m。 副井:主孔L外=1.34m、辅助孔L中=1.78m、防片孔L防=2.85m;。 2.8 冻结管、供液管 2.8.1冻结管

冻结管主孔、辅助孔0~300m采用φ140×6mm20#优质低碳钢无缝管,内管箍连接,300m以下采用φ159×7mm20#优质低碳钢无缝管,内管箍连接。

防片孔采用φ140×6mm20#优质低碳钢无缝管,内管箍连接。 2.8.2供液管

采用聚乙稀塑料软管,规格:φ75×6mm。 2.9 测温孔布置

12 布置原则:地下水流上方、冻结壁外侧最大孔间距处;冻结壁内侧界面处;冻结壁外侧主面、界面处;尽可能均匀布置。

主副井各设计4个测温孔,主井421m2个、470m1个、460m1个;副井404m2个、470m1个、460m1个。测温孔具体位置根据冻结孔偏斜情况而定。

测温孔采用φ108×6mm20#优质低碳钢无缝管,内管箍连接,管底密封,不试压、不灌水,确保不渗水。

2.10水文孔布置

水文孔:主副井各设计两个水文孔,其中主井240m1个、320m1个;副井240m1个、325m1个。

水文管规格:φ140×6mm20#优质低碳钢无缝管,内管箍连接。

13 第三章 冻结制冷系统

3.1 氨系统

3.1.1井筒最大需冷量:Qmax=KπdHnq 主井:Q主max=KπdHnq=413×104kcal

表10 霄云主、副井盐水系统计算表

序号 项 目 名 称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 冻结孔数 冻结深度 冻结管规格 盐水干管长 配集液圈长 井筒需冷量 盐盐水水比比重热单位 个 m ㎜ m m KW ㎏ m3 主井 74 470 副井 77 470 备注 ф140×6、ф159×7 400 150 4721 1265 0.645 1155 400 150 4826 1265 0.645 1155 ф377×9 单孔13~15 mh 3Kcal㎏℃ 盐水循环量 盐水干管规格 供液管直径 盐水泵型号 mh ㎜ ㎜ 3ф377×9 ф75×6 3设12SH—6A型盐水泵6台, 流量918 m,电机310KW,,每井2台工作,1台备用

3.3 清水系统

? 新鲜水补充量:W=65 m3(0.05~1)]1000=160T; ? 冷冻机油:牌号N46 数量80T;

? 固体氯化钙用量(浓度95%):G=1.2gbrvbrρ=840T 3.6 冻结站供电设计

冻结期间由甲方提供10KV电源,通过架空线或电缆接入冻结站移动式配电站。采用就地无功补偿,提高功率因数后,最大用电负荷为11000KVA;选用移动式变配电室带2500KVA10KV0.4KV变压器2台、1600KVA10KV0.4KV变压器4台。

14 3.7 冻结、制冷系统保温 3.7.1 氨系统低温设备、管路保温

氨系统低温设备包括:氨液分离器、中冷器等,保温材料用橡塑绝热保温材料(≤-10℃厚60mm,≥-10℃厚30mm)进行保温。

3.7.2盐水系统包括:盐水泵、盐水箱、盐水干管、配集液圈等,分别用橡塑绝热保温材料(60mm)、聚乙烯保温板(100mm)等进行保温,盐水箱底下采用2层100mm聚乙烯保温板保温。

3.8 冻结站大临建筑

冻结站大临主要包括:冻结机房、设备基础、清水池、配电室、检修室、交接班室、测温室及生活用房等,冻结机房采用钢结构厂房,生活用房采用组装式板房;设备基础采用C150素混凝土;清水池采用砖混结构,面积见附表2。

3.9 冻结孔处理

由于冻结管深,拔不出来,可用水泥砂浆或细石混凝土将冻结管充填密实。

第四章 施工工期

4.1 制冷系统安装工期

? 设备基础施工工期:30天。

? 制冷系统设备、管道安装工期:45天。 ? 系统试压试漏、保温、调试工期:40天。 4.2冻结运转准备

工作内容:地沟槽施工、冻结器头部、配集液圈、盐水干管安装及盐水系统试压试漏安排工期:15天。

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