近日,中煤邯郸特凿公司施工的顾北第二副井井筒冻结工程顺利通过表土段,标志着该工程又取得了一个阶段性胜利。
作为两淮地区代表性冻结井筒,该工程净直径9.5米、最大开挖荒径14.3米、冻结深度523米及463.1米强膨胀性表土层,四大核心难点叠加让施工举步维艰。一是规模与地质双重承压,463.1米厚的表土层中,粘土层占比高达58.6%,且下部冻土最低结冰点-2.9℃,结合9.5米超大净直径带来的超长冻结壁周长,需抵御的地压与水压力远超常规工程。二是膨胀变形风险突出,粘土层与钙质粘土膨胀性极强,冻结过程中易引发井帮大幅变形位移,其中深部厚层粘土主要控制层(376~430米段)的冻胀特性最显著,直接威胁冻结管和井筒的施工安全,一旦冻结管断裂盐水泄漏将给工程带来极大安全隐患。三是水文地质极端复杂,表土层结构松散,粉砂、细砂层构成主要含水层,不仅易坍塌、泥化,更面临6.36m/d的高地下水流速,给冻土形成制造了巨大阻碍。四是地温异常加剧难度,3.01℃/100米的高地温梯度使500米深处地层温度达32.8℃,超大热交换量让冻结制冷效率大打折扣,成为制约冻结效果的关键瓶颈。
面对多重技术难题,公司上下高度重视,组建了技术攻坚小组,以“精准控制、智能调控、创新适配”为核心思路,量身打造全流程解决方案,同时创新应用“动态流量分配”技术,提前控制盐水循环量和盐水温度,根据不同深度地层热负荷差异,合理分配开机顺序和冷量供应,有效地避免了“冻涨水和孔间夹层水”,又保证了冻结壁形成质量。为应对粘土层膨胀风险,实时收集分析冻结数据,搭建综合信息化管控平台,集成机组与冻结参数监测、数据智能分析等功能,结合“智慧工地”平台与冷冻机组,动态监控冷冻效率与能耗,精准计算冻结壁强度、平均温度、监测井帮变形数据,降低冻结壁平均温度,提高冻土强度,通过精准调整冻结速率,将主要控制层井帮温度控制在-7~-8℃间,将井帮变形量控制在50mm以内,有效避免了冻结管断裂,也使得井筒掘砌能够快速施工,整个粘土层掘砌每模循环时间控制在26~28h间,顺利实现了“零断管、零事故、零安全问题、零质量问题”的“四个零目标”。