“千米煤炭深井高強高性能混凝土技術”是中國建筑材料科學研究總院承擔的“十二五”國家科技支撐課題“深厚沖積層凍結千米深井高性能混凝土研究與應用”的重要成果，課題組經過三年的攻關，將高強高性能混凝土和煤礦建井技術完美結合，使凍結法鑿井用混凝土強度提高到了C100，解決了千米深井井壁應用C80~C100 高強高性能混凝土設計和施工應用難題，實現了國內外首次利用 C100 混凝土設計和施工煤礦凍結法鑿井井壁。
成果一：攻克凍結法鑿井外層井壁技術難關
目前，凍結法鑿井外層井壁會遇到凍結壁有效厚度較小、易遭受破壞，以及井壁出現拉裂等技術難題。為此，中國建材總院與煤炭科學研究總院、北京煤科聯應用技術研究所和焦作煤業（集團）有限公司等合作，針對 C80~C100 高強高性能混凝土配制、設計和施工的成套技術，改變了深凍結井井壁結構形式，確保了井筒施工安全，使 C80~C100 外層井壁混凝土澆筑后 1d 內的溫度保持在 10℃以上，混凝土強度持續增長。另外，設在外層井壁和井幫之間的泡沫塑料板也大大降低了外層井壁和凍結壁傳熱速度，使外層井壁混凝土溫度降到負溫的時間延長，有效避免了溫度裂縫的出現。凍結法鑿井外層井壁的技術攻關更適合于復雜工況下的深井建設，為超過 800米厚沖積層的礦井建設及千米深井凍結鑿井提供了技術支撐。
成果二：攻克凍結法鑿井內層井壁技術難關
針對特厚凍結井筒內壁具有高耐久性、抗裂和防水要求，課題組通過使用聚醚類減縮劑控制高強混凝土的早期收縮和干縮，使得3d 和 28d 的減縮率分別為 30% 和 27%，有效避免了內層井壁在凍結法鑿井過程中出現的收縮和溫差裂縫導致的局部或者永久性破壞問題。
同時，根據理論分析和現場實測，課題組研究提出了凍結壁形成特性綜合分析方法，通過自主開發的檢測儀器和分析方法，對凍結壁和內層井壁進行了施工性能預測分析，可保證施工安全，并為深凍結井安全快速施工創造了凍結溫度場條件。
進入 21 世紀后，凍結井沖積層厚度不斷增加，井壁混凝土標號也逐漸提高。中國建材總院研發的復雜工況 C80~C100 高性能混凝土成套技術完全能滿足千米深井深厚表土層凍結法鑿井現澆鋼筋混凝土井筒施工的要求，有效解決了現有混凝土不能滿足千米深井深厚沖積層凍結井壁工程設計、施工需要的難題，并在示范工程中廣泛應用，目前已在河南焦煤集團的趙固一礦西風井成功應用，為實現千米深井的安全、優質、快速、經濟建設提供了保障。■
《科學新聞》 (科學新聞2016年10月刊 案例視點)