关于内蒙古灵东矿强制解冻监测分析

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翻新时间：2013-12-18

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关于内蒙古灵东矿强制解冻监测分析

引言

1 工程概况

灵东煤矿位于内蒙古自治区满洲里市扎赉诺尔矿区内。设计生产能力为500 万吨/年，副井井筒的主要技术特征所示。

2 强制解冻设计

2.1 强制解冻系统介绍

根据矿上现有条件，强制解冻设计采用锅炉产生高温热水，利用中间热交换装置使热水与盐水进行热交换，加热盐水温度的方案[4]。

采用三大系统、二级循环的解冻模式。三大系统包括锅炉生热系统、盐水箱换热系统和热盐水循环系统；二级循环是指热水循环和热盐水循环。原理是利用锅炉产生高温热水，通过自身循环泵将高温热水送至盐水箱进行中间换热，换热后的低温热水再回锅炉进行重新加热；中间换热装置加热过的热盐水经盐水泵泵送至盐水干管、再经配液圈送至50 米深的冻结孔进行强制解冻，吸收冻结壁冷量后的盐水再通过集液圈、盐水干管回到盐水箱继续换热。

2.2 强制解冻参数设计

灵东煤矿副井井筒采用冻结法施工，根据冻结设计和监测资料，至停止冻结时已经形成了厚度约4.2m 的冻结壁。其中冻结壁向冻结孔圈径外侧发展2.5m，内侧冻结壁厚度为1.7m。分别为副井冻结壁与井塔基础及解冻管位置示意图。

副井强制解冻采用隔孔解冻的方式，将冻结孔内的盐水供液管上提至地面标高以下50米位置，将冻结器头部重新组焊安装后进行可进行强制解冻，即热盐水只在解冻管上部50米范围内形成循环，针对上部50 米范围的冻结壁解冻。强制解冻的基本条件如所示。

3 强制解冻监测分析成果

3.1 测温孔温度 2012 年3 月11 日至2012 年5 月25 日期间，副井进行强制解冻，共计76 天，测温孔温度随解冻时间的关系曲线如所示。

从数据可以看出，在强制解冻状态下，砂砾层温度回升速度在0.068~0.087℃/d之间，粗砂岩和泥岩温度回升速度在0.065~0.067℃/d 之间。从上述图表可以看出解冻速度受岩性影响较大，砂砾>粗砂岩>泥岩；自然解冻状态下，粗砂岩和泥岩的温度回升速度在0.025~0.028℃/d 之间，强制解冻状态下可达到0.065~0.067℃/d 之间。

3.2 热水温度

强制解冻循环系统如所示。高温热水从锅炉经保温管路进入盐水箱内的散热盘管，与盐水箱内的盐水进行热交换；换热后的低温热水经管路回到锅炉重新被加热。热水温度测点布置在热水管路与盘管交接的部位，在进入盘管前、后分别布置，监测进入盘管的高温热水温度和出盘管的低温热水温度。

3.3 盐水温度

盐水去、回路温度曲线如所示。盐水温度与热水温度具有很好的相关性，曲线形态波动与热水温度曲线一致。初始去路盐水温度47℃，温差4℃，之后去路盐水温度在65℃左右，热水温度提高以后，去路盐水温度70℃左右，温差2.4℃左右。

4 结论

本文通过现场实测，总结了白垩系地层中岩土强制解冻的规律，主要结论有：

（1）矿井强制解冻工程巨大，采用电能加热盐水的方式不够经济与方便，结合矿区供暖锅炉系统产生高温热水，利用原有制冷系统蒸发器进行热水-盐水换热，因地制宜，经济合理。

（2）强制解冻工程中，通过现场监测解冻情况，计算的供热量基本满足工程需要。

（3）锅炉热水出水温度在90℃左右时，热水到达换热盘管前可保证在80±5℃，盐水温度在70±5℃，可保证解冻系统连续、温度工作。

强制解冻作为冻结工程的延续，解决了融沉的不利影响，提高了冻结法施工的优越性。强制解冻施工技术的完善给地下工程施工提供了一套完备的冻结施工方法[7]。

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[参考文献] (References) [2] 仇培云．地铁区间隧道联络通道强制解冻技术研究[D]．徐州：中国矿业大学，2006．