在地下工程施工領(lǐng)域，有一種技術(shù)如同神奇的“定海神針”，能夠在軟土、流砂和含水不穩(wěn)定的地層中，為施工開辟出安全、穩(wěn)定的作業(yè)空間，它就是凍結(jié)法施工技術(shù)。由楚湘建工集團(tuán)（以下簡稱“公司”）承建的國家能源集團(tuán)平莊煤業(yè)（集團(tuán)）老公營子煤礦2#副立井工程，正是凍結(jié)法施工在特大直徑立井工程的代表“凍”作。
有備無患，
特大直徑地下凍結(jié)工程的“破局密碼”
井筒凍結(jié)技術(shù)，顧名思義就是在井筒開鑿前，采用人工制冷的方法將井筒周圍含水層凍結(jié)形成封閉的圓筒形凍結(jié)壁，以抵抗地壓并隔絕地下水與井筒的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)在凍結(jié)壁保護(hù)下進(jìn)行掘砌作業(yè)的施工方法。
作為平莊煤業(yè)重點(diǎn)工程，公司承建的老公營子煤礦2#副立井項(xiàng)目井筒凈直徑達(dá)10米，凍結(jié)深度153米，相當(dāng)于在地下凍結(jié)51層樓的深度，施工難度位居國內(nèi)同類工程前列。公司作為總承包方，毅然挑起了項(xiàng)目建設(shè)的大梁。
項(xiàng)目立項(xiàng)之初，公司就將其作為特殊方法施工的關(guān)鍵工程。憑借多年立井施工經(jīng)驗(yàn)，迅速組建專項(xiàng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，針對項(xiàng)目特性提前制定“凍結(jié)參數(shù)動態(tài)調(diào)控+雙馬頭門交替施工”的技術(shù)方案，將每道工序拆解細(xì)化，建立“技術(shù)交底—現(xiàn)場執(zhí)行—復(fù)核驗(yàn)收”的全流程管控機(jī)制。從凍結(jié)站建設(shè)到井筒掘砌，再到馬頭門施工，始終以“質(zhì)量為本、精益求精、追求卓越”作為標(biāo)準(zhǔn)，將前期的凍結(jié)試挖時(shí)間、凍結(jié)壁厚度、凍結(jié)孔深度、井幫溫度、鹽水溫度進(jìn)行有效控制，實(shí)現(xiàn)了提前28天完成凍結(jié)準(zhǔn)備工作，保障了項(xiàng)目凍結(jié)施工的前期效果，為后續(xù)施工做足了準(zhǔn)備。
問題導(dǎo)向，
特大直徑地下凍結(jié)工程的“開路先鋒”
凍結(jié)法施工相較于傳統(tǒng)的普通施工方法，有著諸多得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。它適應(yīng)性強(qiáng)，幾乎不受地層條件的限制，能夠最大程度減少對周邊自然環(huán)境的干擾，完美契合“綠色施工”的理念。但是相較于常規(guī)直徑立井凍結(jié)工程，老公營子煤礦10米凈直徑的井筒開挖斷面大，153米凍結(jié)深度需精準(zhǔn)控制凍結(jié)參數(shù)以保障凍結(jié)圈的穩(wěn)定性，而東西雙向馬頭門長32米、開口開挖高度11.7米的超大體量，更使開挖出渣、拱模架設(shè)、混凝土澆筑等核心工序難度呈幾何級增長，這些難題成為項(xiàng)目實(shí)施的嚴(yán)峻考驗(yàn)。
一路走來，公司憑借深厚技術(shù)積累和專業(yè)實(shí)力，以問題為導(dǎo)向，不斷挑戰(zhàn)自我，將“情懷 公心 責(zé)任 成就”的企業(yè)精神融入項(xiàng)目建設(shè)之中，取得了一次又一次技術(shù)突破。
采用地面帷幕注漿筑牢凍結(jié)孔“根基”，解決凍結(jié)孔塌孔問題。凍結(jié)法施工的關(guān)鍵在于凍結(jié)孔的精準(zhǔn)成孔，而在項(xiàng)目建設(shè)初期，凍結(jié)孔施工至80米深度時(shí)，因淺層土體松散、含水性強(qiáng)，連續(xù)出現(xiàn)3次孔壁坍塌，直接影響153米深度凍結(jié)圈的形成。為此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新采用“地面環(huán)形帷幕注漿”技術(shù)，在凍結(jié)孔外圍精準(zhǔn)布設(shè)48個(gè)注漿孔，注入水泥—水玻璃雙液漿形成1.2米厚的固結(jié)帷幕降低水流速度，將松散土體強(qiáng)度從0.8兆帕提升至3.5兆帕，土體強(qiáng)度提升了3倍之多，最終凍結(jié)孔施工合格率從62%成功躍升至100%，為后續(xù)153米深度凍結(jié)施工筑牢了根基。
實(shí)行創(chuàng)新組合工藝穿越破碎巖帶，解決巖層突變問題。當(dāng)井筒施工至168米井深時(shí)，突發(fā)25米厚的破碎巖層帶，常規(guī)使用的FJD-9型傘鉆打孔后，孔壁在10分鐘內(nèi)即發(fā)生坍塌，掘進(jìn)工作陷入停滯。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)果斷摒棄傳統(tǒng)的施工方案，創(chuàng)新性采用“挖掘機(jī)開挖+液壓破碎錘破巖+雙吊桶交替運(yùn)渣”的組合工藝，通過設(shè)備適配性調(diào)整，優(yōu)化作業(yè)流程，將單循環(huán)掘進(jìn)時(shí)間從50小時(shí)壓縮至30小時(shí)。
精耕細(xì)作，
特大直徑地下凍結(jié)工程的“制勝法寶”
特大直徑凍結(jié)法施工，并不僅僅是直徑大、施工難度大這么簡單，與此地下相銜接的配套施工工程難度同樣不容小覷。一方面，頂板管理難度極大。大斷面導(dǎo)致頂板暴露面積大、圍巖應(yīng)力集中，長期暴露極易發(fā)生拱部坍塌，對支護(hù)時(shí)效性與穩(wěn)定性要求極高。另一方面，井下作業(yè)難度極高。東西側(cè)馬頭門及井底連接段全長42米、開口開挖高度11.7米、拱部跨度10.1米，若不精細(xì)管理很難達(dá)到凍結(jié)的效果。
針對這些瓶頸，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)以安全為先、質(zhì)量為本，精耕細(xì)作，優(yōu)化管理，創(chuàng)新工藝，將特大直徑地下凍結(jié)工程順利實(shí)施到底?！拔覀兪紫染劢鬼敯灏踩捎谩謱臃侄伍_挖+即時(shí)錨網(wǎng)支護(hù)+錨索補(bǔ)強(qiáng)’的組合方案，每開挖2米段長即進(jìn)行錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，同步安設(shè)長錨索加強(qiáng)頂板承載力，確保圍巖穩(wěn)定性?！表?xiàng)目負(fù)責(zé)人黃劍介紹道。與此同時(shí)，在井下立拱架與支模環(huán)節(jié)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)定制了大斷面適配型可調(diào)節(jié)拱架，通過地面預(yù)拼裝減少井下作業(yè)時(shí)間，搭配滿堂紅腳手架與斜撐加固體系，保障模板支撐強(qiáng)度。鋼筋綁扎則采用“分區(qū)段同步作業(yè)+高空平臺輔助”模式，提升施工效率與安裝精度。目前，兩座馬頭門的底板和邊墻混凝土已提前完成澆筑，經(jīng)檢測，混凝土密實(shí)度、強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，凍結(jié)工程成效顯著。
從2024年8月的第一聲鉆機(jī)轟鳴，到2025年12月的井筒順利落底，公司在凍結(jié)法特殊施工工藝征程中，始終走在行業(yè)前列。以“特大直徑凍結(jié)井+雙向特大型馬頭門”的復(fù)雜屬性，歷經(jīng)地質(zhì)突變、涌水突襲等多重考驗(yàn)，以硬核技術(shù)做出了一套特大直徑立井工程的完美“凍”作，成為蒙東地區(qū)特大直徑立井工程凍結(jié)法施工的標(biāo)桿工程、樣板工程。
未來，公司將始終錨定本質(zhì)安全，堅(jiān)持科技打頭陣、下好技術(shù)創(chuàng)新先手棋，持續(xù)加強(qiáng)礦山建設(shè)領(lǐng)域的核心技術(shù)攻關(guān)，不斷拓展凍結(jié)法施工技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，為推進(jìn)礦山建設(shè)貢獻(xiàn)更多楚湘方案。
