目前,资源开采走向深部,冻结法是深部开采的一种特殊建井施工方法,由于深度增加,水土压力增大,对冻结壁厚度要求增加,千米深孔冻结可能造成某深度冻结壁形成较慢或难以交圈的问题。本文开展了千米深孔冻结壁纵向形成规律研究,采用数值模拟与工程实测相结合的方法,研究了管内盐水流动因素和地层因素对千米深孔冻结管内内传热以及冻结壁发展的影响规律,同时进行了实际工况下的单圈孔冻结规律研究,为千米深井冻结提供了理论依据。本文主要研究成果如下:首先,进行了管内因素对千米深孔冻结规律的影响分析,通过相似理论将冻结过程中所有参数进行无量纲化,得到了相应准则关系式,以相似准则数量为变量,开展了相似数值模拟计算,运用单因素模拟分析了无量纲盐水温度Ty、无量纲盐水流量Re、无量纲供液管导热系数3、无量纲供液管外半径l1和无量纲冻结管长度l4对于管内传热和冻结壁纵向分布的影响;运用正交计算,得出不同因素对冻结壁厚度的影响大小关系;进行典型（常见）参数下的冻结时间Fo分析,得出了Fo对于千米深孔单管冻结的影响。研究结果表明:管壁温度T、热流密度q与Ty、Re-1、π31/2、l1、l4、ln（Fo）呈线性关系,冻结壁厚度b与Ty、Re-1、π31/2、l1、l4、Fo1/3呈线性关系,各因素对b的综合影响大小关系为Ty＞Re＞l4＞3＞l1,Ty是最显著的影响因素,Ty从-0.67降低到-1.67时,平均冻结壁厚度增加了143.1%。其次,进行了地层因素对千米深孔冻结规律的影响分析,根据无量纲参数开展相似数值计算,通过单因素模拟分析了冻土与未冻土导热系数比1、科维奇数K（含水率）和初始地温梯度对千米深孔冻结壁的影响规律。研究结果表明:地层因素的变化直接作用于地层内的热传导,从而影响冻结壁大小,T、q、b与π1、K均成线性关系,β分别为0、2.56×10-5、5.33×10-5时,对应的冻结壁竖向分布分别呈现上薄下厚、两段厚中间薄和上后下薄。最后,针对千米基岩冻结为主和千米表土冻结为主的两个案例,对高家堡进风井单圈孔冻结和新巨龙东副立井外排单圈孔冻结进行了模拟,得到实际地层条件下单圈管冻结规律,将数值模拟和测温孔实测数据进行了对比,同时将两种地质条件下单圈孔模拟的外侧冻结壁进行了对比。研究结果表明:同一土层中,冻结壁厚度随着深度的增加而减小,整体冻结壁厚度呈现上厚下薄。本文通过数值模拟和工程实测进行对比,得出了千米深孔冻结壁纵向形成规律,该研究成果对超深冻结具有重要的理论意义和工程指导价值。论文有图111幅,表61个,参考文献87篇。