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54 · · 琼粤川鲁冀辽七省金属(冶金)学会第二十一届矿业学术交流会论文集 关于地下水对竖井冷冻施工的影响及其改进措施 范天文 李成斌 刘 辉 河北钢铁集团矿业有限公司马城铁矿筹建组 河北 唐山 063701 ) 摘 要:根据对 家营铁矿南区大水矿床竖井冷冻施工测温孔数据的统计与整理,推断并分析地下水流的流向 及其对冷冻施工造成的影响;同时,对该推断进行验证,并就其应对的改进措施进行了探讨。 关键词:地下水流;冷冻施工;改进措施 冷冻施工是竖井井筒第四系表土层内治水方法 下,特别是在附近有巨大水源活动的竖井冷冻施工 过程中,因地下水流[3 ]
中较为成熟的施工技术。但在各竖井冷冻施工组织 过大等因素,会导致冷冻交圈
设计中,一般都默认地下水流无影响,其冷冻圈径和 工期过长,且交圈不闭合、不彻底,进而形成了假象
冷冻孔间距都属数 化选取、均匀化布置。特别是在 交圈的现象,致使现 施工人员误认冷冻交圈。然
地下水流速较大的矿床中,这使得冷冻施工的治水 而,在对竖井井筒试挖 ,破坏了竖井冷冻圈内地下
效果不能达到预计设想,延长了冷冻工期,且还对竖 水的静态平衡,工作面产生涌水。在处理工作面涌水
井井筒开挖造成了困难。 ,一般采用向工作面注水,继续积极冷冻,额外耗
1 司家营矿区水文地质情况 20~30 天才能确保冷冻交圈。这就会导致竖井井 司家营矿区马城铁矿属于大型鞍山式沉积变质 筒内第四系表土层过冻,在井筒开挖的过程中,增大
贫铁矿床[1 ],全区共分为十五个矿体,总体呈北北西 了开挖难度和掘砌成本;同 ,另一方面延长了冷冻
向层状产出,南西或北西倾,倾角39~56毅,南北走向 施工工期,额外增加了冷冻施工费用。
长6km ,12~20 线间被北 向逆平移断层 (F1 )所 3 冷冻施工分析验证
截断。矿体呈层状、似层状、大透镜体状产出,各矿体 通过对司家营大水矿床马城铁矿某主井冷冻施
有多层铁矿层组成,浅部夹石较多,具分支自然尖 工的过程中测温孔数 的分析与整理,推断出司家
灭、膨胀收缩现象,深部呈规则板状体,逐渐增厚,夹 营大水矿床地下水流流向及对该井冷冻施工造成的
石渐少。矿区基岩深埋于第四系之下,第四系地层厚 影响;同 ,收集某进风井冷冻施工的测温孔数 对
60~180m ,为河床、河漫滩冲洪积物。从北向南逐渐增 该推断进行验证。
厚,自上而下依次为粉土、圆砾、卵石、粉质粘土、卵
石、粉质粘土、粘土或含砾粘土等,其中卵砾石层稳 某主井井深800.3m ,直径6.5m ,第四系冲击层
定,厚度较大[2 ]。自地表以下60m 的第四系表土层 厚度为154m,设计冻结深度为216m ,采用长短腿双
多为中砂、圆砾和卵石夹层,经推测可能存在暗河。 排冻结施工,冷冻施工工期为45 天;设置有30 个冷 司家营矿区第四系地下水补给、径流、排泄条 冻孔,冻结圈径为 11.55m/ 12.55m ,冻结孔间距
件,以大气降雨、滦河渗漏补给以及侧向径流补给为 1.354m 。该主井设置3 个测温孔,深度分别为224m 、
主,总径流方向受地形控制,由北向南运动,主要排 153m、224m。某主井冷冻机组配有7 台LG20 型制
泄途径为人工排泄和含水层侧向径流排泄。 冷机,采用氟利昂单级压缩制冷,总装机制冷量为
2 地下水流对冷冻施工的影响 109.2 万kcal/h。经计算该井冷冻总需冷量为81.41 在第四系表土层较厚等水文地质条件复杂环境 万kcal/h ,满足该冷冻施工制冷要求。
第一作者简介:范天文,男,1987 年7 月16 日生人,现为河北 T1 孔布置在冷冻孔圈径北侧840mm 处,T2 孔
钢铁集团矿业有限公 马城筹建组采矿技术员,联系电话: 布置在冷冻孔圈径内侧最大孔间距处,T3 孔布置在
1座机电话号码60 ,电子邮箱:vantw2006@163.com 冷冻孔圈径南侧840mm 处。其钻孔布置如下图1。 ·55 · 琼粤川鲁冀辽七省金属(冶金)学会第二十一届矿业学术交流会论文集 马城铁矿某进风井冷冻施工测温孔温差数 收集分 析。 某进风井井深920.3m ,直径8.0m ,第四系冲击 层厚度为122m ,设计冻结深度为280m ,采用长短腿 双排冻结施工,冷冻施工工期为45 天;设置有36 个 冷冻孔,冻结圈径为 13.55m/ 14.55m ,冻结孔间距 1.254m,设置3 个测温孔,深度分别为280m、155m、 280m。该进风井冷冻机组配有 3 台LG20 和3 台 LG25 型制冷机,采用液氮双级压缩制冷,总装机制 图1 某主井冻结施工钻孔布置示意图 冷量为140.4 万kcal/h 。经计算该井冷冻总需冷量为 1
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