陳道翀，李功洲，曾凡偉

(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 100083；2.北京煤科聯(lián)應(yīng)用技術(shù)研究所，北京 100013；3.北京中煤礦山工程有限公司，北京 100013；4.河南國龍礦業(yè)建設(shè)有限公司，河南 鄭州 450000)

趙固二礦西風(fēng)井井筒凈直徑6.0m，井筒設(shè)計深度914m，穿過沖積層厚度704.6m，凍結(jié)深度783m，凍結(jié)段井筒掘砌深度767m，凍結(jié)段井壁厚度900～1950mm，混凝土最高強(qiáng)度等級采用C100高性能混凝土，趙固二礦是我國第二個沖積層厚度超過700m的礦區(qū)，趙固二礦西風(fēng)井是我國第四個穿過700m沖積層的井筒；21世紀(jì)以來，我國深厚沖積層凍結(jié)法鑿井井筒數(shù)量大幅增加，為適應(yīng)沖積層厚度大幅增長的需要，我國大力開展了多圈孔凍結(jié)工藝的研究與應(yīng)用，至2018年已先后建成35個超過500m沖積層的凍結(jié)井筒，其中以中內(nèi)圈為主凍結(jié)孔圈的設(shè)計方案占了絕大部分，以外圈為主凍結(jié)孔圈占6個井筒，不同的凍結(jié)方案設(shè)計指導(dǎo)原則和多圈凍結(jié)孔布置方式，導(dǎo)致井筒的凍結(jié)孔數(shù)、鉆孔工程量、凍結(jié)需冷量和凍掘配合難度等均產(chǎn)生較大差異，直接影響到凍結(jié)和掘砌的工程成本和建井速度，凍結(jié)方案設(shè)計涉及到礦井建設(shè)安全和凍結(jié)鑿井經(jīng)濟(jì)效益或成敗等關(guān)鍵問題；本文著重就趙固二礦西風(fēng)井凍結(jié)方案設(shè)計指導(dǎo)原則、凍結(jié)壁厚度計算、凍結(jié)孔布置方式、凍結(jié)方案設(shè)計優(yōu)化及井幫溫度調(diào)控目標(biāo)等設(shè)計要點(diǎn)展開討論，并結(jié)合趙固二礦西風(fēng)井凍結(jié)與掘砌相互配合所取得的成功經(jīng)驗(yàn)，探討深厚沖積層凍結(jié)方案設(shè)計的一些關(guān)鍵技術(shù)。

1 凍結(jié)方案設(shè)計指導(dǎo)原則及凍結(jié)孔布置方式

總結(jié)我國深厚沖積層凍結(jié)工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，凍結(jié)方案設(shè)計大體分為兩種設(shè)計指導(dǎo)原則[1]。其中一種是強(qiáng)化深厚沖積層凍結(jié)壁內(nèi)緣凍結(jié)強(qiáng)度的凍結(jié)方案設(shè)計指導(dǎo)原則[2]，盡量降低凍結(jié)壁內(nèi)側(cè)區(qū)域平均溫度，特別是降低井筒深部井幫溫度，提高凍結(jié)壁內(nèi)緣附近的凍土強(qiáng)度，井筒深部掘進(jìn)斷面凍實(shí)或接近凍實(shí)，并采用異步凍結(jié)技術(shù)減少凍結(jié)壁內(nèi)夾層水的凍脹力；萬福礦主副風(fēng)井均以強(qiáng)化深厚沖積層凍結(jié)壁內(nèi)緣凍結(jié)強(qiáng)度為凍結(jié)方案設(shè)計指導(dǎo)原則，采取了以中內(nèi)圈為主凍結(jié)孔的布孔方式，是我國首批成功穿越700多米沖積層的凍結(jié)法鑿井井筒，但萬福礦同時也面臨了中深部沖積層井幫溫度低、井心凍實(shí)等問題，造成爆破效率低，影響掘進(jìn)速度。

雖然強(qiáng)化深厚沖積層凍結(jié)壁內(nèi)緣凍結(jié)強(qiáng)度的凍結(jié)方案設(shè)計指導(dǎo)原則有利于凍結(jié)壁井幫的穩(wěn)定性，但并不一定能確保凍結(jié)壁整體穩(wěn)定性；我國超過500m沖積層的凍結(jié)井筒中，有7個井筒發(fā)生了5根以上凍結(jié)管斷裂現(xiàn)象，共計斷管122根[3]，井均斷管17.43根，均發(fā)生在以中內(nèi)圈為主凍結(jié)孔圈的凍結(jié)井筒，其中以內(nèi)圈為主凍結(jié)孔圈的井筒斷管問題最為嚴(yán)重。因此，強(qiáng)化深厚沖積層凍結(jié)壁內(nèi)緣凍結(jié)強(qiáng)度的凍結(jié)方案設(shè)計指導(dǎo)原則和以中內(nèi)圈為主凍結(jié)孔圈的布孔方式雖然是以安全性為主要考慮的設(shè)計指導(dǎo)原則，但實(shí)際施工的安全性并不能得到有效保障。

因此，趙固二礦西風(fēng)井采用強(qiáng)化深厚沖積層凍結(jié)壁外側(cè)凍結(jié)強(qiáng)度的凍結(jié)設(shè)計指導(dǎo)原則，以凍掘配合為主要考慮，在保障安全性的前提下盡可能通過合理布孔在減少造孔工程量和凍結(jié)需冷量的同時達(dá)到淺部不片幫、深部少挖凍土的凍掘配合目標(biāo)。經(jīng)過凍結(jié)壁模擬分析和趙固礦區(qū)7個已建凍結(jié)井筒的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，筆者分析認(rèn)為：

1)凍結(jié)工程實(shí)質(zhì)是為掘砌創(chuàng)造條件的措施工程，凍結(jié)方案設(shè)計既要考慮安全問題，還要考慮凍結(jié)與掘砌的配合。

2)以外圈為主凍結(jié)孔，內(nèi)側(cè)適當(dāng)增設(shè)輔助、防片凍結(jié)孔的布孔方式更適合于深厚沖積層凍結(jié)立井的施工。主凍結(jié)孔形成凍結(jié)壁主體結(jié)構(gòu)并發(fā)揮隔水功能，輔助孔、防片孔按需求均衡供應(yīng)冷量，輔助孔擴(kuò)展凍結(jié)壁厚度并提高凍結(jié)壁內(nèi)側(cè)強(qiáng)度及穩(wěn)定性，防片孔結(jié)合井壁變徑和掘砌施工速度情況采取不同深度、多圈、異徑等方式布置，提高井幫的穩(wěn)定性，防片孔部位凍結(jié)壁并非凍結(jié)壁的主結(jié)構(gòu)，對凍結(jié)壁承載沒有實(shí)質(zhì)幫助，在井筒掘砌過程中便于通過調(diào)整防片孔(及輔助孔)的鹽水溫度、流量等措施控制凍土向荒徑內(nèi)擴(kuò)展，可為掘砌創(chuàng)造較好的施工條件，有利于實(shí)現(xiàn)安全快速施工。

3)根據(jù)已掌握的凍結(jié)壁形成特性綜合分析方法，通過對凍結(jié)方案效果的預(yù)測、對比分析，可優(yōu)化確定凍結(jié)方案設(shè)計參數(shù)，提高凍結(jié)工程的安全性和經(jīng)濟(jì)合理性，增強(qiáng)凍結(jié)壁內(nèi)側(cè)的可調(diào)控性，促進(jìn)凍結(jié)與掘砌的有機(jī)結(jié)合。

2 深厚沖積層凍結(jié)壁厚度設(shè)計計算方法

隨著深厚沖積層凍結(jié)深度的加大，地壓增大，凍結(jié)法鑿井曾普遍應(yīng)用的彈塑性理論等凍結(jié)壁厚度計算公式，如拉麥公式、多姆克公式、里別爾曼公式、維亞洛夫公式等經(jīng)典公式，是否仍然滿足工程需要已經(jīng)存疑。有學(xué)者認(rèn)為只有建立新的設(shè)計計算體系，用卸載條件下凍結(jié)壁與圍巖相互作用彈塑性厚壁筒等細(xì)化分析模型推導(dǎo)的凍結(jié)壁厚度計算公式[4]，才能滿足趙固二礦西風(fēng)井這種穿過700m沖積層的凍結(jié)壁設(shè)計要求，用現(xiàn)有公式計算得出的凍結(jié)壁厚度高達(dá)50m以上，甚至無窮大。

在深入研究趙固礦區(qū)8個井筒地質(zhì)資料和凍結(jié)鑿井經(jīng)驗(yàn)、萬福主副風(fēng)井等井筒凍結(jié)壁設(shè)計和施工資料后，最終確定用經(jīng)典的多姆克計算公式和維亞洛夫—扎列茨基計算公式分別計算砂性土層控制層位和粘性土層控制層位的凍結(jié)壁厚度。這些經(jīng)典的凍結(jié)壁分析方法只要相關(guān)的設(shè)計、計算參數(shù)合理確定，計算趙固二礦西風(fēng)井凍結(jié)凍結(jié)壁厚度是可行的。據(jù)此進(jìn)行趙固二礦西風(fēng)井凍結(jié)壁厚度設(shè)計計算結(jié)果見表1。需要說明的是：①井幫溫度參考了《凍結(jié)法鑿井施工手冊》[3]中表4-12“按沖積層厚度與設(shè)計控制層位土性選取井幫溫度”的建議值，并經(jīng)過凍結(jié)壁形成特性預(yù)測分析確定；②凍結(jié)壁平均溫度經(jīng)過凍結(jié)壁形成特性預(yù)測分析及成冰多圈孔凍結(jié)壁平均溫度公式計算確定；③砂性土層凍土計算強(qiáng)度由《凍結(jié)法鑿井施工手冊》[3]中圖4-2“2000年以來我國砂性凍土計算強(qiáng)度與凍結(jié)壁平均溫度的擬合曲線”選??；④粘性土層的凍土計算強(qiáng)度由趙固二礦西風(fēng)井井檢孔凍土試驗(yàn)值除以安全系數(shù)獲得，凍土計算強(qiáng)度選取區(qū)分均值與低值，均值用來計算各層位一般狀態(tài)下的凍結(jié)壁厚度，作為設(shè)計底線，低值用來核算某些層位最不利情況下的凍結(jié)壁厚度，低值對應(yīng)的凍結(jié)壁厚度作為參考值，從而合理確定凍結(jié)壁設(shè)計厚度；⑤最初設(shè)計計算時，按慣例將模板高度視為掘進(jìn)段高；經(jīng)過與施工單位共同分析其在萬福風(fēng)井掘砌的實(shí)際情況，將沖積層深部爆破掘進(jìn)段高確定為模板高度的1.6～1.9倍。

表1 趙固二礦西風(fēng)井砂性土層及粘性土層控制層位凍結(jié)壁厚度計算結(jié)果

根據(jù)表1所列砂性土層與粘性土層控制層位凍結(jié)壁厚度計算結(jié)果分析，砂性土層凍結(jié)壁厚度計算結(jié)果為10.3m，設(shè)計沖積層中深部采用3.8m模板高度(爆破掘進(jìn)段高6.5m)、底部粘性土層采用3.0～2.5m模板高度(爆破掘進(jìn)段高5.1～4.7m)，粘性土層凍結(jié)壁厚度設(shè)計為9.9m，兩類土層分析結(jié)果基本統(tǒng)一，最終凍結(jié)壁設(shè)計厚度確定為10.3m。

3 凍結(jié)方案設(shè)計優(yōu)化

3.1 井幫溫度分布

3.1.1 井幫溫度分布的爭取目標(biāo)

井幫溫度變化與凍結(jié)壁內(nèi)側(cè)及井幫的穩(wěn)定有密切的關(guān)系，直接反應(yīng)了凍土擴(kuò)入荒徑的量和凍土挖掘的難度，在爆破施工時直接影響炸藥的起爆率和凍土爆破效果，也影響到外層井壁混凝土早期強(qiáng)度增長速度和壁后凍土融化回凍情況，井幫溫度分布是涉及安全和施工效率的非常重要的設(shè)計參數(shù)之一。因此凍結(jié)方案設(shè)計要根據(jù)沖積層厚度等地質(zhì)條件首先規(guī)劃一個合理的井幫溫度分布的爭取目標(biāo)，趙固二礦西風(fēng)井沖積層段的控制層位井幫溫度即為凍掘有機(jī)配合而確定的爭取目標(biāo)，見表2。

表2 沖積層段的控制層位井幫溫度目標(biāo)

3.1.2 優(yōu)化設(shè)計及井幫溫度設(shè)計的調(diào)控目標(biāo)

為適應(yīng)井壁承受地壓需要，沖積層厚度越大，井壁變截面層位越多，實(shí)現(xiàn)井幫溫度分布達(dá)到爭取目標(biāo)的難度也就越大。凍結(jié)方案設(shè)計過程中，要結(jié)合掘砌施工計劃，應(yīng)用《凍結(jié)法鑿井施工手冊》[3]第2.5.3節(jié)所述綜合分析法，對凍結(jié)孔布置的初步方案進(jìn)行凍結(jié)壁形成特性預(yù)測分析，優(yōu)化凍結(jié)孔布置等設(shè)計參數(shù)，努力實(shí)現(xiàn)井幫溫度變化預(yù)測曲線(圖1中未調(diào)控曲線)的峰值接近爭取目標(biāo)值，凍結(jié)孔布置要使井幫溫度變化曲線的低谷部位便于凍結(jié)調(diào)控，并通過已經(jīng)掌握的布孔和調(diào)控技術(shù)，使井幫溫度變化預(yù)測曲線的低谷值上升并接近爭取目標(biāo)值，使調(diào)控后的井幫溫度分布(圖1中調(diào)控后曲線)，即井幫溫度設(shè)計的調(diào)控目標(biāo)接近已經(jīng)確定的爭取目標(biāo)。

圖1 趙固二礦西風(fēng)井粘性土層井幫溫度預(yù)測及設(shè)計調(diào)控目標(biāo)

3.2 主凍結(jié)孔位置的分析確定

根據(jù)施工單位在萬福風(fēng)井凍結(jié)鑿井工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和趙固一礦西風(fēng)井的凍結(jié)工程實(shí)測規(guī)律，采用凍結(jié)壁形成特性綜合分析方法[5]，對比分析趙固二礦西風(fēng)井采用以中內(nèi)圈為主凍結(jié)孔和以外圈為主凍結(jié)孔的井幫溫度變化特點(diǎn)(如圖2所示)。

圖2 趙固二礦西風(fēng)井以中內(nèi)圈或外圈為主凍結(jié)孔的布置方式未經(jīng)調(diào)控的粘性土層井幫溫度預(yù)測

在井壁變截面或(某圈)防片孔結(jié)束位置，井幫溫度一般均發(fā)生波動，以中內(nèi)圈為主凍結(jié)孔布孔方式的井幫溫度基本上隨深度均保持下降趨勢，在防片孔結(jié)束前的250～300m部位粘性土層井幫溫度可達(dá)到-14～-17℃，以中內(nèi)圈為主凍結(jié)孔的布孔方式影響了凍結(jié)調(diào)控的效果，無法改變井幫溫度快速下降的總趨勢；420m以下粘性土層井幫溫度基本降至-15℃以下，掘砌難度增大，凍掘矛盾明顯加?。划?dāng)井幫溫度低于-18℃后，炸藥起爆率明顯降低，掘進(jìn)爆破效率較差，開幫極其困難；掘至530m以下，井幫溫度降至-20～-26℃，即使提前加大調(diào)控力度，也難以改變井心凍實(shí)的結(jié)果。因此，以中內(nèi)圈為主凍結(jié)孔的布孔方式，不僅增加了凍結(jié)孔數(shù)量、鉆孔工程量、凍結(jié)需冷量，增大了凍結(jié)壁內(nèi)側(cè)的凍脹力，還使凍土大幅度擴(kuò)入挖掘荒徑，致使中深部沖積層段井心基本凍實(shí)，造成凍結(jié)段井筒掘砌施工困難。

以外圈為主凍結(jié)孔布置方式的外圈凍結(jié)孔相對密集，但輔助孔、防片孔布置相對稀疏、均勻，相對于以中內(nèi)圈為主凍結(jié)孔的模擬布置，總凍結(jié)孔數(shù)減少10.7%，凍結(jié)鉆孔工程量減少12.1%，凍結(jié)需冷量減小9.7%；與我國第一個穿過700m沖積層的萬福風(fēng)井(井筒凈直徑相同，沖積層深度753.95m，凍結(jié)深度840m)相比，總凍結(jié)孔數(shù)減少27.8%，凍結(jié)鉆孔工程量減少34.3%，凍結(jié)需冷量減小20.2%。防片孔布置與井壁變截面相結(jié)合，井幫溫度經(jīng)過幾次適度回升，減緩了井幫溫度快速降低的趨勢，考慮到以外圈為主凍結(jié)孔布置提高了防片孔、輔助孔調(diào)控的便利性，中深部粘性土層井幫溫度可基本控制在-7～-12℃(見圖1)。因此確定趙固二礦西風(fēng)井的凍結(jié)方案設(shè)計采用以外圈為主凍結(jié)孔圈，主凍結(jié)孔內(nèi)側(cè)增設(shè)輔助、防片凍結(jié)孔的布置方式，既能保證凍結(jié)壁安全，又便于凍結(jié)調(diào)控，可為掘砌創(chuàng)造較好的施工條件，有利于實(shí)現(xiàn)安全快速施工。

3.3 凍結(jié)孔圈數(shù)、圏徑、深度及管徑的優(yōu)化分析

輔助孔和防片孔的圈數(shù)沒有一定之規(guī)，圈數(shù)和孔數(shù)主要取決于凍結(jié)壁設(shè)計厚度、井壁變徑次數(shù)、淺部砂性土層分布、計劃掘砌速度、地下水流速等因素，防片孔距井幫距離及深度直接影響到井幫溫度回升位置和幅度?？梢酝ㄟ^對凍結(jié)孔布置方案的預(yù)測分析，測算各種土性控制層位凍結(jié)壁厚度、強(qiáng)度、井幫溫度，驗(yàn)證凍結(jié)方案設(shè)計的初選參數(shù)，調(diào)整、優(yōu)化各凍結(jié)孔圈的凍結(jié)孔數(shù)量、圏徑、深度、管徑等凍結(jié)方案設(shè)計參數(shù)。趙固二礦西風(fēng)井優(yōu)化設(shè)計后的凍結(jié)鉆孔布置主要參數(shù)見表3，鉆孔平面布置如圖3所示，優(yōu)化中涉及的兩個不完善方案——方案Ⅰ、方案Ⅱ與優(yōu)化方案的差異見表4。應(yīng)用綜合分析法得出各方案的井幫溫度預(yù)測曲線如圖4所示，通過對比分析，方案Ⅰ在420m以下的井幫溫度回升過多，方案Ⅱ的淺部井幫溫度下降過快，在300m處井幫溫度回升過高，說明優(yōu)化后設(shè)計方案的凍結(jié)孔數(shù)量、深度等設(shè)計參數(shù)調(diào)整較為合理。

3.4 凍結(jié)方案設(shè)計參數(shù)預(yù)測分析、復(fù)核及段高設(shè)計要求

凍結(jié)孔布置及優(yōu)化分析后，需要根掘砌施工進(jìn)度計劃、調(diào)控目標(biāo)和方法，采用凍結(jié)壁形成特性綜合分析方法[5]，復(fù)核凍結(jié)方案實(shí)施過程中，控制層位的井幫溫度、平均溫度及凍土計算強(qiáng)度是否能夠?qū)崿F(xiàn)表1的參數(shù)選取條件，砂性土層凍結(jié)壁有效厚度能否達(dá)到所需凍結(jié)壁厚度的要求，深厚粘性土層模板高度對應(yīng)的爆破掘進(jìn)段高能否滿足預(yù)測分析的安全掘進(jìn)段高要求(表5)。根據(jù)凍結(jié)壁形成特性預(yù)測分析，趙固二礦西風(fēng)井凍結(jié)方案設(shè)計最終提出爆破掘進(jìn)的模板段高建議值為：-510m以上選取3.8m模板段高，-510m以下選取3.0～2.5m模板段高。

表3 趙固二礦西風(fēng)井優(yōu)化方案凍結(jié)鉆孔主要布置參數(shù)

表4 方案Ⅰ、方案Ⅱ凍結(jié)鉆孔參數(shù)取值與優(yōu)化方案的不同處

圖3 趙固二礦西風(fēng)井凍結(jié)鉆孔平面布置圖

圖4 趙固二礦西風(fēng)井防片孔與輔助孔調(diào)整深度、數(shù)量的粘性土層井幫溫度預(yù)測對比

4 趙固二礦西風(fēng)井凍結(jié)法鑿井工程實(shí)施效果

趙固二礦西風(fēng)井主凍結(jié)孔圈、輔助凍結(jié)孔圈與防片凍結(jié)孔圈采用三組去回路干管，分別于2018年3月5日、8日、11日開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，平均單孔流量約為18～19m3/h。淺部凍結(jié)壁于凍結(jié)38d交圈，深部凍結(jié)壁于凍結(jié)54d交圈，凍結(jié)66d采用1.4m小段高開始進(jìn)行試挖，后改為2.5m模板，凍結(jié)81d正式開挖，模板為4m段高。

趙固二礦西風(fēng)井淺部凍土擴(kuò)展慢，測溫點(diǎn)及井幫溫度降低較緩慢，掘砌至-180m后井幫溫度快速下降，防片孔開始進(jìn)行減流量的調(diào)控；由于砂性土層與粘性土層的井幫溫度差異較大，而且固結(jié)土層對挖掘影響較大，因此掘至-230m后加大了防片孔凍結(jié)溫度和流量的調(diào)控力度；鑒于粘性土層井幫穩(wěn)定性較好，-400m以下井幫溫度控制調(diào)整了計劃，略高于原設(shè)計調(diào)控目標(biāo)，-600m以下井幫溫度接近設(shè)計調(diào)控目標(biāo)。凍結(jié)壁厚度始終滿足設(shè)計要求，中深部沖積層的凍結(jié)壁平均溫度低于設(shè)計值，凍結(jié)壁強(qiáng)度超過設(shè)計要求，沖積層深部粘性土層井幫溫度基本控制在-11℃以上，砂性土層井幫溫度在-13℃以上，沖積層段實(shí)測井幫溫度值如圖5所示。爆破掘進(jìn)的座底炮深度一般為2.5～2.8m，在深部松散土層中限制座底炮深度在2m以內(nèi)，-540m以下模板改為3m高度，-660m以下模板改為2.5m高度，凍結(jié)壁整體穩(wěn)定性很好，凍掘配合順暢，爆破掘進(jìn)的炸藥起爆率和爆破效果均超過以往深凍結(jié)井筒，沖積層深部外壁掘砌速度基本維持在75～80m/月，沖積層段外壁掘砌平均速度為87.1m/月，凍結(jié)段外壁掘砌平均速度為82.1m/月。

表5 趙固二礦西風(fēng)井控制層位凍結(jié)方案設(shè)計參數(shù)復(fù)核及粘性土層掘砌段高計算

圖5 趙固二礦西風(fēng)井沖積層段井幫溫度實(shí)測值與粘性土層調(diào)控目標(biāo)

5 結(jié) 論

1)堅持強(qiáng)化深厚沖積層凍結(jié)壁外側(cè)凍結(jié)強(qiáng)度的凍結(jié)設(shè)計指導(dǎo)原則，拋棄凍結(jié)井筒基本凍實(shí)井心的技術(shù)路線，實(shí)際上是堅持了凍結(jié)服務(wù)于掘砌、掘砌服從于凍結(jié)，兩者應(yīng)相互協(xié)調(diào)配合的思想，這對于凍結(jié)方案設(shè)計及凍結(jié)工程實(shí)施的影響非常大。

2)以外圈為主凍結(jié)孔相對于以中內(nèi)圈為主凍結(jié)孔具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：減少凍結(jié)孔總數(shù)、鉆孔工程量和凍結(jié)需冷量；主凍結(jié)孔圈外移，能減少主凍結(jié)孔徑向位移，防止主凍結(jié)管斷裂；能確保凍結(jié)壁向外擴(kuò)展范圍，滿足凍結(jié)壁厚度設(shè)計要求。

3)凍結(jié)孔按主凍結(jié)孔、輔助凍結(jié)孔、防片幫孔功能分類，不作嚴(yán)格的圈數(shù)限制，有利于凍結(jié)孔間冷量協(xié)調(diào)供給，提高制冷效率和凍結(jié)可調(diào)控性。

4)利用凍結(jié)壁形成特性分析方法，對凍結(jié)方案進(jìn)行預(yù)測分析，優(yōu)化凍結(jié)孔布置及設(shè)計參數(shù)，確定合理的井幫溫度分布，可以提高凍結(jié)方案的安全性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)合理性。

5)設(shè)計階段就根據(jù)掘砌計劃預(yù)測井幫溫度變化，并初步制定凍結(jié)調(diào)控計劃和井幫溫度分布調(diào)控目標(biāo)(曲線)，可以為凍掘配合打好基礎(chǔ)，有利于實(shí)現(xiàn)凍結(jié)井筒安全快速施工。