高思源

河北省眾聯(lián)能源環(huán)?？萍加邢抻邢薰?河北 石家莊 050011

一、凍結(jié)法概況

凍結(jié)法是指用人工制冷的方法，將天然巖土變?yōu)閮鐾?，用于抵抗土體、隔絕地下水，是有效穿越不穩(wěn)定巖層、地下水含水層的特殊施工方法[1]，是在煤礦立井施工中廣泛應(yīng)用。

凍結(jié)法制冷系統(tǒng)一般由地面凍結(jié)站及地下制冷管路組成，制冷過(guò)程包括三個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，即冷媒循系統(tǒng)、鹽水循環(huán)系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。凍結(jié)站制出的鹽水通過(guò)進(jìn)液干管與各凍結(jié)孔進(jìn)液管相連，各凍結(jié)孔回液管連接回液干管，返回鹽水箱；儲(chǔ)罐內(nèi)冷媒首先進(jìn)入蒸發(fā)器，與鹽水循環(huán)系統(tǒng)回水換熱后對(duì)鹽水回水制冷，冷媒吸收熱量后變成氣態(tài)進(jìn)入壓縮機(jī)，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后形成高溫高壓的過(guò)熱蒸氣，進(jìn)入冷凝器后與冷卻水循環(huán)系統(tǒng)水換熱凝結(jié)為液態(tài)，并返回儲(chǔ)罐循環(huán)使用；冷卻水循環(huán)系統(tǒng)水吸收冷媒循環(huán)系統(tǒng)熱量后經(jīng)冷卻塔冷卻后循環(huán)使用。

二、凍結(jié)法立井施工工藝流程

1、 井口施工

首先建設(shè)鎖口，在臨時(shí)位置開(kāi)挖表土，砌筑磚墻，鎖口砌筑厚鎖口外側(cè)用表土回填，并在鎖口上方安設(shè)井架。

2、 凍土施工

在立井施工之前首先需進(jìn)行凍土施工，首先按照設(shè)計(jì)鉆孔位置在沿鎖扣周邊搭建鉆塔，并利用鉆機(jī)向下施工鉆孔。待鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度，將鉆桿取出，安設(shè)凍結(jié)管路，并拆除鉆塔。搭建凍結(jié)站，并將冷凍液循環(huán)注入凍結(jié)管路，將凍結(jié)孔周圍巖土凍結(jié)。

3、 表土段立井施工

表土段施工一般采用挖掘機(jī)配合人工的方式在井底按照每段井壁設(shè)計(jì)直徑將土方挖出，并將土方通過(guò)吊桶將表土提升至地面臨時(shí)堆存。表土段施工每挖出表土到達(dá)一定深度后，需對(duì)井壁支護(hù)，一般在井壁內(nèi)側(cè)用木質(zhì)模板連續(xù)拼接，并在模板內(nèi)側(cè)利用井圈固定。表土段每施工一定深度后，需要施工井壁作為永久性支護(hù)，井壁一般按照由下向上的順序分段施工，直至表土段井壁施工完畢。

4、 基巖段立井施工

基巖段施工由上至下分階段爆破施工，首先用散鉆在井底按照設(shè)計(jì)的位置鉆孔，鉆屑通過(guò)吊桶并提升至地面。鉆孔每鉆到一定深度后，在鉆孔內(nèi)填充炸藥并封孔、爆破。爆破后將井壁殘留不穩(wěn)定巖層清理，巖石通過(guò)抓巖機(jī)裝至吊桶內(nèi)提升至地面。每段爆破巖石清理完畢后施工下一段立井，直至設(shè)計(jì)井底標(biāo)高，隨后由上向下分段施工基巖段井壁，直至基巖段井壁施工完畢。

5、 附屬設(shè)施安裝

井筒施工完成后，在立井內(nèi)安設(shè)附屬設(shè)施，并在地面建設(shè)附屬設(shè)施。

6、 施工設(shè)施移除

各階段施工結(jié)束后，需要將相應(yīng)設(shè)施移除。

（1）每個(gè)凍結(jié)孔鉆孔施工后，將鉆塔拆除并移至下一個(gè)凍結(jié)孔施工位置搭建使用，待凍結(jié)孔全部施工結(jié)束后將所有鉆塔拆除后由施工單位回收。

（2）表土段施工結(jié)束后，需要將凍土設(shè)施移除，首先將凍結(jié)站停止運(yùn)行，凍結(jié)站設(shè)施拆卸后由施工單位回收。凍結(jié)站凈環(huán)水、鹽水等收集利用，冷凍站設(shè)施、冷凍介質(zhì)回收，凍結(jié)孔回填，場(chǎng)地平整。

（3）立井段施工結(jié)束后，將其他地面臨時(shí)設(shè)施拆除，由施工單位回收，并將場(chǎng)地平整。

三、主要環(huán)境影響及治理措施

凍結(jié)法立井施工影響主要包括廢氣、廢水、噪聲、固體廢物、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、生態(tài)影響等。

（1）廢氣：主要為施工揚(yáng)塵，通過(guò)施工場(chǎng)地灑水抑塵，表土、建筑材料等覆蓋，施工區(qū)設(shè)置圍擋等方式抑塵。

（2）廢水：井壁滲水、冷凍站凈環(huán)水系統(tǒng)排水、鉆孔泥漿等施工廢水經(jīng)沉淀凈化后優(yōu)先用于場(chǎng)地抑塵及外供周邊單位回用，無(wú)法利用部分外排至地表水體；冷凍站鹽水全部外供周邊企業(yè)利用或由施工單位回收。

（3）噪聲：施工設(shè)備通過(guò)選用低噪聲設(shè)備降噪。

（4）固體廢物：施工廢石部分用于回填鉆孔，剩余通過(guò)制磚、回填礦山在采空區(qū)等其他途徑利用；開(kāi)挖表土用于施工場(chǎng)地生態(tài)恢復(fù)覆土使用。

（5）環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)：液氨等冷媒采用密閉設(shè)施儲(chǔ)存、運(yùn)輸，設(shè)備、管道、管件等密封。

（6）生態(tài)影響：施工結(jié)束后施工臨時(shí)占地等地表破壞區(qū)域覆土綠化，生態(tài)恢復(fù)。

四、環(huán)境影響評(píng)價(jià)要點(diǎn)

凍結(jié)法立井施工相對(duì)于普通施工方法增加了一套制冷系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境影響是凍結(jié)法施工環(huán)境影響評(píng)價(jià)過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，主要包括冷凍劑的選擇與處置、濃鹽水處置、井壁滲水處理與利用三方面。

1、 冷凍劑的選擇及處置

根據(jù)《消耗臭氧物質(zhì)管理?xiàng)l例》，傳統(tǒng)的氟立昂類制冷劑已禁止使用，目前凍結(jié)站常采用液氨作為制冷劑，現(xiàn)場(chǎng)需要配備氨罐，液氨等冷凍劑的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)是評(píng)價(jià)的重點(diǎn)。

2、 濃鹽水處置

鹽水循環(huán)系統(tǒng)常使用食鹽或二氯化鈣的濃鹽水溶液，一般需要現(xiàn)場(chǎng)配制。在制冷系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，鹽水循環(huán)使用，一般無(wú)濃鹽水外排。當(dāng)凍結(jié)段施工結(jié)束后，制冷系統(tǒng)拆除，需要將鹽水循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)濃鹽水溶液在鹽水箱內(nèi)收集處置，一般需處置濃鹽水水量可達(dá)到數(shù)十噸，濃鹽水中鹽分含量一般可達(dá)到300～400g/L。若直接排放至外環(huán)境，將會(huì)對(duì)地表水、土壤等造成不利影響，需要結(jié)合實(shí)際情況提出處置途徑，做到濃鹽水不外排。由于總水量不大，一般不需要配套建設(shè)水處理設(shè)施，可優(yōu)先考慮將該部分濃鹽水就近送耗水量大，且對(duì)水質(zhì)要求較低的企業(yè)利用，如洗煤廠、電廠、鋼鐵廠等。若無(wú)合適的利用途徑，該部分濃鹽水應(yīng)由施工單位用鹽水罐運(yùn)走處置，或者在下一處凍結(jié)施工作業(yè)使用。

3、 井壁滲水處理與利用

凍結(jié)法施工穿越含水層時(shí)，地下水在將通過(guò)井壁滲出，施工的過(guò)程中需要將井壁滲水排出。井壁滲水為涌出地下水，主要摻雜泥土等雜質(zhì)，井壁滲水中主要污染物為懸浮物。為處理及利用井壁滲水，在施工場(chǎng)地內(nèi)設(shè)置沉淀池，井壁滲水經(jīng)沉淀后即可綜合利用，優(yōu)先用于場(chǎng)地抑塵及外供周邊單位通過(guò)外供區(qū)域洗煤廠、電廠等其他途徑回用，無(wú)法利用部分外排至地表水體。

五、結(jié)語(yǔ)

凍結(jié)法在煤礦建設(shè)項(xiàng)目常用的立井施工方法，通過(guò)分析其施工工藝流程，從廢氣、廢水、噪聲、固體廢物、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、生態(tài)等多方面分析污染源及治理措施，其中冷凍劑環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、濃鹽水處置是環(huán)境影響評(píng)價(jià)的重點(diǎn)。