摘要：在立井冻结施工中，一般由于单级压缩机制冷量小，名义工况高于-25℃，常被用于浅井冻结，而大直径深井冻结常采用串联双级压缩制冷。本文通过单螺杆压缩机在平禹九矿回风立井冻结施工中的成功应用，阐述了单螺杆压缩机在深厚表土立井井筒冻结中的可行性，并为今后单螺杆压缩机在大直径深井井筒冻结积累了宝贵的经验。
　　关键词：单螺杆压缩机；深厚表土；立井冻结
　　中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
　　
　　1工程概况
　　中国平煤神马能源化工集团平禹九矿位于河南省禹州市東南约4Km，采用主、副、风井三个立井开拓，由于表土层深厚，工程地质及水文地质条件复杂，采用冻结法施工。回风井井筒主要技术特征见表1：
　　表1回风井井筒技术特征表
　　
　　
　　
　　2地质概况
　　依据井筒检查钻孔穿见地层自上而下为：第四系、二叠系上统上石盒子组、二叠系下统下石盒子组、二叠系下统山西组、石炭系上统太原组。
　　第四系主要岩性为棕黄色粘土、砂质粘土、夹薄层砂层及砾石层组成，含钙质结核，均为未固结或弱固结，厚度360.50m；其中砂质粘土总厚122.57m，最大单层厚度43.05m，粘土层总厚度161.24m，最大单层厚度43.53m，砂、砾石总厚76.69m，最大单层厚度9.00m。砂层和砾石层稳定性最差，土层稳定性较砂层稍好。
　　下石盒子组顶界主要岩性由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及细粒砂岩组成，夹数层薄煤层。
　　3水文地质
　　根据井筒检查钻孔所揭露地层的岩性、水力性质、空隙特征及富水程度，将含水层自上而下划分为：第四系上部含水层段、第四系中部含水层段、第四系下部含水层段、九煤组含水层段、八煤组含水层段、七煤组含水层段、六煤组含水层段、五煤组含水层段、四煤组含水层段、三煤组含水层段、二煤组含水层段和太原组含水层段。
　　第四系上部含水层段水质类型：HCO3—Ca·Mg型；二1煤顶板含水层水质类型：HCO3—Na型。
　　表2风井井筒涌水量汇总表
　　
　　
　　
　　4冻结技术方案
　　4.1冻结壁设计基本参数
　　（1）冻结盐水温度：ty= -30～-34℃ ；
　　（2）冻结壁计算层位：356.3m砂质粘土；
　　（3）冻土单轴抗压强度：；
　　（4）冻结井帮温度：300m以下不高于-8℃；
　　（5）主排冻结孔冲积层最大孔间距≤2.8m；
　　4.2冻结壁厚度设计
　　按维亚洛夫—扎列茨基公式计算冻结壁厚度为
　　
　　冻结壁厚度取5.2 m。
　　4.3冻结孔布置
　　冻结孔采用外排孔+辅排孔+防片孔布置方式，冻结孔具体布置参数如表3：
　　表3冻结孔布置参数表
　　
　　
　　
　　4.4井筒需冷量计算
　　最大需冷量：Qmax=1.1×Q =415.2×104kcal/h；
　　4.5冻结站设备配置
　　根据井筒最大需冷量及BES2035单螺杆压缩机组的性能，配备10台BES2035单螺杆压缩机组及其附属设备，BES2035单螺杆压缩机组性能指标见表4，冻结设备选型见表5：
　　表4BES2035单螺杆压缩机组性能表
　　
　　
　　
　　
　　表5冻结设备配置表
　　
　　
　　
　　5 冻结钻孔情况
　　主排孔最大孔间距2713mm，小于设计最大孔间距。
　　5 冻结运转情况
　　2011年9月6日开机运转，2011年10月4日1#水文孔(深度140m)冒水，历时28d；10月24日2#水文孔(深度346m)冒水，历时48d；冻结期间盐水温度与设备运转变化情况见表6。
　　表6冻结运转期间盐水温度与运转设备情况
　　
　　
　　
　　6井筒掘进情况
　　冻结运转第50d井筒开始开挖，期间粘土层开挖期间见表7
　　表7井帮温度及冻土入荒情况一览表
　　
　　
　　
　　7结束语
　　（1）单螺杆压缩机主机采用plc程序控制，操作简单，用工少；
　　（2）设备密封性能好，运转期间，站内几乎闻不到氨味，有利于职工的职业健康。
　　（3）氨系统结构简单，节约了材料，减少了安装工作量。
　　（4）夏季运转时，单机配单台EXV-Ⅱ-340型蒸发式冷凝器排气压力偏高。
　　（5）单螺杆压缩机在平禹九矿回风立井冻结施工中效果良好，一改过去深厚表土立井双级压缩制冷的状况，节省了工程成本，值得在深大井筒冻结工程中推广应用。
　　[参考文献]
　　[1]崔云龙.简明建井工程手册.煤炭工业出版社，2000.1.
　　[2]煤矿冻结法开凿立井工程暂行技术规范.中国煤炭建设协会，2009.12.
　　
　　
　　作者简介：郑立锋（1979.7—），男，汉族，宁夏人，工程师。2004年毕业于宁夏大学土木工程专业，工学学士，主要从事特殊凿井方面的施工管理工作。