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、凍結法概況

凍結法是指用人工制冷的方法，將天然巖土變?yōu)閮鐾粒糜诘挚雇馏w、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用。

凍結法制冷系統(tǒng)一般由地面凍結站及地下制冷管路組成，制冷過程包括三個循環(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)。凍結站制出的鹽水通過進液干管與各凍結孔進液管相連，各凍結孔回液管連接回液干管，返回鹽水箱；儲罐內冷媒首先進入蒸發(fā)器，與鹽水循環(huán)系統(tǒng)回水換熱后對鹽水回水制冷，冷媒吸收熱量后變成氣態(tài)進入壓縮機，經壓縮機壓縮后形成高溫高壓的過熱蒸氣，進入冷凝器后與冷卻水循環(huán)系統(tǒng)水換熱凝結為液態(tài)，并返回儲罐循環(huán)使用；冷卻水循環(huán)系統(tǒng)水吸收冷媒循環(huán)系統(tǒng)熱量后經冷卻塔冷卻后循環(huán)使用。

二、凍結法立井施工工藝流程

1、 井口施工

首先建設鎖口，在臨時位置開挖表土，砌筑磚墻，鎖口砌筑厚鎖口外側用表土回填，并在鎖口上方安設井架。

2、 凍土施工

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

3、 表土段立井施工

表土段施工一般采用挖掘機配合人工的方式在井底按照每段井壁設計直徑將土方挖出，并將土方通過吊桶將表土提升至地面臨時堆存。表土段施工每挖出表土到達一定深度后，需對井壁支護，一般在井壁內側用木質模板連續(xù)拼接，并在模板內側利用井圈固定。表土段每施工一定深度后，需要施工井壁作為永久性支護，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計的位置鉆孔，鉆屑通過吊桶并提升至地面。鉆孔每鉆到一定深度后，在鉆孔內填充炸藥并封孔、爆破。爆破后將井壁殘留不穩(wěn)定巖層清理，巖石通過抓巖機裝至吊桶內提升至地面。每段爆破巖石清理完畢后施工下一段立井，直至設計井底標高，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、 附屬設施安裝

井筒施工完成后，在立井內安設附屬設施，并在地面建設附屬設施。

6、 施工設施移除

各階段施工結束后，需要將相應設施移除。

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

（2）表土段施工結束后，需要將凍土設施移除，首先將凍結站停止運行，凍結站設施拆卸后由施工單位回收。凍結站凈環(huán)水、鹽水等收集利用，冷凍站設施、冷凍介質回收，凍結孔回填，場地平整。

（3）立井段施工結束后，將其他地面臨時設施拆除，由施工單位回收，并將場地平整。

三、主要環(huán)境影響及治理措施

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

（1）廢氣：主要為施工揚塵，通過施工場地灑水抑塵，表土、建筑材料等覆蓋，施工區(qū)設置圍擋等方式抑塵。

（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沉淀凈化后優(yōu)先用于場地抑塵及外供周邊單位回用，無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：施工設備通過選用低噪聲設備降噪。

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

（5）環(huán)境風險：液氨等冷媒采用密閉設施儲存、運輸，設備、管道、管件等密封。

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

四、環(huán)境影響評價要點

凍結法立井施工相對于普通施工方法增加了一套制冷系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)運行環(huán)境影響是凍結法施工環(huán)境影響評價過程中需要重點關注的問題，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《消耗臭氧物質管理條例》，傳統(tǒng)的氟立昂類制冷劑已禁止使用，目前凍結站常采用液氨作為制冷劑，現(xiàn)場需要配備氨罐，液氨等冷凍劑的環(huán)境風險是評價的重點。

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)場配制。在制冷系統(tǒng)運行過程中，鹽水循環(huán)使用，一般無濃鹽水外排。當凍結段施工結束后，制冷系統(tǒng)拆除，需要將鹽水循環(huán)系統(tǒng)內濃鹽水溶液在鹽水箱內收集處置，一般需處置濃鹽水水量可達到數十噸，濃鹽水中鹽分含量一般可達到300～400g/L。若直接排放至外環(huán)境，將會對地表水、土壤等造成不利影響，需要結合實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水處理設施，可優(yōu)先考慮將該部分濃鹽水就近送耗水量大，且對水質要求較低的企業(yè)利用，如洗煤廠、電廠、鋼鐵廠等。若無合適的利用途徑，該部分濃鹽水應由施工單位用鹽水罐運走處置，或者在下一處凍結施工作業(yè)使用。

3、 井壁滲水處理與利用

凍結法施工穿越含水層時，地下水在將通過井壁滲出，施工的過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，井壁滲水中主要污染物為懸浮物。為處理及利用井壁滲水，在施工場地內設置沉淀池，井壁滲水經沉淀后即可綜合利用，優(yōu)先用于場地抑塵及外供周邊單位通過外供區(qū)域洗煤廠、電廠等其他途徑回用，無法利用部分外排至地表水體。

五、結語

凍結法在煤礦建設項目常用的立井施工方法，通過分析其施工工藝流程，從廢氣、廢水、噪聲、固體廢物、環(huán)境風險、生態(tài)等多方面分析污染源及治理措施，其中冷凍劑環(huán)境風險、濃鹽水處置是環(huán)境影響評價的重點。