竖井冻结法掘进

在拟掘进井筒的周围钻若干冻结孔。孔内安设带底锥的冻结器，地面冷冻站将制出的冷媒剂(-20~-30℃的氧化钙盐水溶液)循环输送到冻结器内。吸收冻结孔周围地层的热量并使含水地层形成以冻结孔为中心的冻结圆柱。圆柱逐渐扩展并与相邻的冻结圆柱相互连成封闭的冻结壁，在冻结壁达到设计厚度后，在它保护下掘砌井筒，直到穿过所需冻结的含水地层为止，掘砌作业完成后，拔出冻结器。充填冻结孔，冻结壁自然解冻 。

1862年英国首先将人工制冷方法用于基础工程。1883年法国用人工冻结法开凿竖井。100多年来，比利时、荷兰、英国、加拿大、前苏联、波兰等国广泛使用冻结法在各种地层掘砌井筒。英国的冻结深度已达930m。中国1955年开始采用冻结法凿井技术，是世界上广泛采用冻结法掘砌井筒的国家之一。80年代以来，冻结深度不断增大，1984年建成了冻结深度达435m的井筒。取得了用冻结法在深厚膨胀性粘土层中掘砌井筒的经验。80年代以后，中国以解决700m冻结深度的技术问题为目标，加强对深井冻结的冻结壁和永久井壁技术的研究，以提高冻结井筒的技术经济效益。

竖井冻结法掘进是指在井筒掘进前，用人工制冷技术，暂时将井筒周围的含水地层冻结成封闭的圆筒形冻结壁，以抵抗地压井隔绝地下水与井筒的联系，然后在其保护下进行井筒掘砌作业的一种竖井特殊法掘进。该法适用于松散的不稳定的冲积层、裂隙性含水岩层、松软泥岩、含水量和水压特大的岩层。该法施工所需设备较多、工期长、井下作业条件较差、成本较高，但它适用条件广泛、施工安全可靠，是应用最广泛的特殊施工法 。

冻结法施工方案有全深一次冻结、差异冻结、局部冻结、分期(段)冻结等4种。在井筒掘进中，可根据具体情况选用。

开展研究的工作有：

1.推广钻、测、纠综合技术，确保冻结孔钻直和钻快。

2.对深井冻结方法、制冷设备和系统，以及超低温技术的研究，改革冻结方案和改变冻结壁形状。

3.对冻结壁稳定性、冻结管断裂、井壁与冻结壁两者共同作用的设计方法、冻土流变性能和冻结壁三维强度问题的研究。

4.改进永久井壁结构及设计计算方法，研究解决深井井壁厚度过大的问题以及成井数年后发生井壁破坏的问题 。2100433B

1880年德国人彼茨奇在制冷技术的基础上。提出用冻结方法加固井筒围岩后再进行井筒掘进的施王方法，并于1883年实验成功，获得了“流砂通过一定时间的人工冻结，能固结成岩体”的发明专利。1884年他创建了冻结凿井公司，1886年在钾盐矿成功地用冻结法开凿一条80m深的竖井。

波兰于1885年开始采用冻结法凿井，至20世纪90年代。冻结深度达725m。英国用冻结法凿井始于1909年，1969年创世界纪录的最大冻结深度达930m。前苏联是采用冻结法凿井规模最大的国家，从1928年到1982年已完成740条井筒。中国于155年使用冻结凿井技术，到80年代末己开凿300余条井筒，冻结最大深度达435m。

竖井掘进设备包括凿岩、装岩、提升、排矸、悬吊、排水、通风设备，以及凿井井架和工作盘等结构物 。

竖井特殊法掘进是指在松软不稳定的含水层或在稳定的、但涌水量很大的裂陈岩层或破碎带中，预先采取特殊的技术措施改善竖井施工的地质条件，再进行井筒施工，简称特殊凿井法。18世纪末，由于矿业的发展，需要在复杂和困难的地质条件下掘进矿井，因而出现多种特殊凿井法 。