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人工地层冻结法是我国应用最为广泛的煤矿深立井特殊施工方法。在深厚表土层冻结法凿井过程中，因地下水渗流速度大，而导致冻结壁迟滞形成和难以交圈的立井冻结工程事故时有发生，进而造成较大的经济损失。由此可见，地下水流速对深立井冻结壁温度场的分布与形成具有重要影响。 淮南潘三矿新西风井表土层采用冻结法施工，设计选用三圈管的冻结管布置方案，地下水最大流速达到7.96m/d，原冻结方案未考虑地下水渗流的影响，这无疑给该井筒的冻结法施工带来一定风险。为此，本文基于冻结温度场和渗流场的耦合数学模型，采用COMSOL Mutiphysics有限元程序，对地下水渗流条件下深立井冻结壁温度场的分布与形成规律开展研究，在此基础上，对潘三矿新西风井多圈管冻结方案进行优化。主要研究内容和成果如下: (1)针对潘三矿新西风井原冻结方案，对0m/d、2m/d、4m/d、6m/d和8m/d五种地下水不同渗流速度下的多圈管冻结温度场进行了数值模拟研究。无渗流(0m/d)和有渗流条件下的冻结温度场差异明显，无渗流时，冻结温度场、冻结壁整体呈对称、均匀和规则状，而有渗流时，冻结温度场及井帮温度呈现下游温度低、上游温度高、下游冻结壁厚度大、上游冻结壁厚度薄的现象。 (2)地下水不同渗流速度下的多圈管冻结温度场计算结果表明，渗流速度越大，冻结温度场越不规则。渗流速度越大，下游区域温度越低，上游外圈、中圈冻结管之间区域温度越高，冻结壁交圈时间越长。且在相同冻结时间内，下游区域冻结壁厚度越小、冻结壁平均温度越高，冻结壁交圈时间随地下水渗流速度的增大呈指数型增长。 (3)对潘三矿新西风井原冻结方案中最外圈主冻结管进行了优化，将左半圈均布的24个冻结孔加密6个增至30个均布冻结孔，冻结孔间距由1.674m减为1.34m。优化方案的数值模拟结果表明，在现场地下水最大流速下，冻结壁交圈时间由原冻结方案的69d提前至44d;冻结140d后，冻结壁最小有效厚度增大了2.861m。优化后的冻结方案满足预期效果。 通过对原冻结方案的数值模拟分析、优化后冻结方案冻结效果分析，发现优化后冻结方案可有效降低地层冻结温度场上游区域的温度，减小水流上游、中游区域渗流场的水流流速，节约冻结施工的时间成本、改善冻结壁发育效果、提高冻结法施工的效率，为以后遇到地下水渗流下的冻结工程问题提供参考和依据。