冻结法的基本原理
　　冻结法起源于天然冻结，随着人工制冷技术的发展和应用，出现了人工冻结。冻结法在矿井建设中多用于立井的开凿，井筒直径大小和深度基本不受限制。通常，当存在不稳定地层或含水极丰富的裂隙岩层，地下水含盐量不大，且地下水流速较小时(流速V＜17～10m/s)，均可使用冻结法。冻结法凿井就是在不稳定含水地层中进行施工时，利用人工设置的冻结管，在冻结管内循环冷媒剂，将井筒周围岩层的热量带走，冻结形成封闭的圆筒——冻结壁，抵抗地压、承受水压力和隔断地下水，在冻结壁的保护下进行开挖地层和砌筑井壁的一种特殊施工方法。冻结法凿井在煤矿特法建井中具有明显的优势，既能用于不稳定的含水层,又可用于基岩含水层，既可应用于立井，又可应用于斜井及风道口工程，适应性强，安全可靠。
　　冻结法的应用及特点
　　 冻结法是利用人工制冷技术，将低温冷媒送入具有一定含水量和地下水流速的软弱地层中，使地层中的水与周围土颗粒发生冻结，增加其强度和稳定性，隔绝地下水与地下工程地联系，从而形成强度高、弹性大和抗渗性好的冻结壁，以便在冻结壁的保护下，进行井筒或地下工程掘砌施工的特殊结构施工技术。竖井井筒冻结技术是目前复杂地质构造中常用的施工技术。主要应用在：煤矿井筒施工的冻结封水及临时支护；市政工程地下结构施工封水及临时支护；地铁车站及街区明挖施工的冻结临时支护和封水；地下水泵站施工的冻结临时支护和封水；
　　水平隧道的冻结支护和封水；其他各类地下建筑基坑的冻结加固；交通建筑中水下基坑及桥梁基础施工的冻结支护等。经过多年来国内外施工的实践经验证明冻结法施工有以下特点：1。可有效隔绝地下水，其抗渗透性能是其它任何方法不能相比的，对于含水量大于10%的任何含水、松散，不稳定地层均可采用冻结法施工技术；2.冻土帷幕的形状和强度可视施工现场条件，地质条件灵活布置和调整，冻土强度可达5-10Mpa，能有效提高工效；3， 冻结法是一种环保型工法，对周围环境无污染，无异物进入土壤，噪音小，冻结结束后，冻土墙融化，不影响建筑物周围地下结构；4， 冻结施工用于桩基施工或其它工艺平行作业，能有效缩短施工工期。
　　 四、冻结法施工技术
　　 （一）.复杂地质构造竖井井筒冻结法施工
　　竖井井筒冻结法施工主要工艺过程包括冻结孔施工、井筒冻结和井筒掘砌等主要工作。 由于地下空间的不确定性和复杂性，以及随着开挖表土层厚度的增大，冻结深度增加，地压加大，冻结法在井筒的施工中常存在很多的问题，像冻结管的断裂问题、冻结井壁的破裂变形问题、工作面底鼓、风动机具的冻结堵塞问题和地表冻融危害问题等。如何避免这些问题的频发，施工过程中应注意以下几个方面：
　　 1.冻结深度。冻结深度确定合理，可节省冻结费用，保证井壁质量，加快建井速度，同时能防止涌水冒砂事故，做到安全可靠。这就要求冻结深度必须穿过分化基岩，深入到不透水的稳定基岩10m 以上；若分化基岩带裂隙发育，且分化带以下基岩破碎，富水性强或有断层及断层破碎带时，冻结深度应考虑穿过破碎基岩；距离分化带30m 以内的含水基岩岩层，应与松散层一起冻结，并宜采用差异冻结施工。
　　 2.冻结孔施工
　　 冻结孔圈径、数量。井筒冻结采用外、中、内圈孔和防片帮孔的多圈冻结孔设计布置。外圈孔直径30.8m, 58 个冻结孔, 孔深578m, 采用局部冻结。为有效防止冻结孔偏斜的情况发生，对冻结孔偏斜率提出了以下要求：位于冲积层的钻孔不宜大于0.3%，相邻两个钻孔终孔的间距不得大于3m；位于分化带及含水基岩的钻孔，不宜大于0.5%，但相邻两个钻孔的终孔不得大于5m；对于径向偏斜，均控制在500～800mm 范围内。当相邻两个钻孔的偏斜值超过上述规定时，应补孔，以有效防止冻结壁开窗，涌砂冒泥，而造成淹井事故。

　　在井筒开挖之前，在欲开挖井筒的周围打一定数量的冻结孔，两圈布置，采用差异冻结，插花布置， 深度为220P470m，保证上部地层的冻结壁厚度和防止井筒掘进时片帮，实现井筒提前交圈。可辅以内，中，外圈孔。来确保深部冻结壁的厚度和强度和封水性。在保障冻结壁强度要求的前提下，尽量减小冻结壁的体积，以减少冻结量和掘进难度。在冻结过程中，冻结壁的厚度和温度取决于冻结孔的实际成孔情况，因此冻结孔的成孔质量决定着冻结法凿井的顺利与否。
　　孔内安装冻结器。低温盐水在冻结器中流动，吸收其周围地层的热量，形成冻结圈并逐渐扩大连接成封闭不透水的冻结壁，用于抵抗地压、隔绝地下水。然后，在其保护下进行掘砌施工，待掘砌到预计的深度后，停止冻结，进行拔管和充填工作。

开孔间距误差控制在±20mm 内。在打钻设备就位前，用仪器精确确定开孔孔位，以提高定位精度。准确丈量钻杆尺寸，控制钻进深度。 按要求钻进、用灯光测斜，偏斜过大则进行纠偏。钻进 3m时，测斜一次，如果偏斜不符合设计要求，立即采取调整钻孔角度及钻进参数等措施进行纠偏，如果钻孔仍然超出设计规定，则进行补孔。
　　合理确定冻结孔布置圈直径，以保证冻结壁的厚度。如果冻结孔布置圈过小，虽然井帮温度较低，但其整体厚度不够，可能造成井壁变形过大，冻结管断裂。