“千米煤炭深井高强高性能混凝土技术”是中国建筑材料科学研究总院承担的“十二五”国家科技支撑课题“深厚冲积层冻结千米深井高性能混凝土研究与应用”的重要成果，课题组经过三年的攻关，将高强高性能混凝土和煤矿建井技术完美结合，使冻结法凿井用混凝土强度提高到了C100，解决了千米深井井壁应用C80~C100 高强高性能混凝土设计和施工应用难题，实现了国内外首次利用 C100 混凝土设计和施工煤矿冻结法凿井井壁。
成果一：攻克冻结法凿井外层井壁技术难关
目前，冻结法凿井外层井壁会遇到冻结壁有效厚度较小、易遭受破坏，以及井壁出现拉裂等技术难题。为此，中国建材总院与煤炭科学研究总院、北京煤科联应用技术研究所和焦作煤业（集团）有限公司等合作，针对 C80~C100 高强高性能混凝土配制、设计和施工的成套技术，改变了深冻结井井壁结构形式，确保了井筒施工安全，使 C80~C100 外层井壁混凝土浇筑后 1d 内的温度保持在 10℃以上，混凝土强度持续增长。另外，设在外层井壁和井帮之间的泡沫塑料板也大大降低了外层井壁和冻结壁传热速度，使外层井壁混凝土温度降到负温的时间延长，有效避免了温度裂缝的出现。冻结法凿井外层井壁的技术攻关更适合于复杂工况下的深井建设，为超过 800米厚冲积层的矿井建设及千米深井冻结凿井提供了技术支撑。
成果二：攻克冻结法凿井内层井壁技术难关
针对特厚冻结井筒内壁具有高耐久性、抗裂和防水要求，课题组通过使用聚醚类减缩剂控制高强混凝土的早期收缩和干缩，使得3d 和 28d 的减缩率分别为 30% 和 27%，有效避免了内层井壁在冻结法凿井过程中出现的收缩和温差裂缝导致的局部或者永久性破坏问题。
同时，根据理论分析和现场实测，课题组研究提出了冻结壁形成特性综合分析方法，通过自主开发的检测仪器和分析方法，对冻结壁和内层井壁进行了施工性能预测分析，可保证施工安全，并为深冻结井安全快速施工创造了冻结温度场条件。
进入 21 世纪后，冻结井冲积层厚度不断增加，井壁混凝土标号也逐渐提高。中国建材总院研发的复杂工况 C80~C100 高性能混凝土成套技术完全能满足千米深井深厚表土层冻结法凿井现浇钢筋混凝土井筒施工的要求，有效解决了现有混凝土不能满足千米深井深厚冲积层冻结井壁工程设计、施工需要的难题，并在示范工程中广泛应用，目前已在河南焦煤集团的赵固一矿西风井成功应用，为实现千米深井的安全、优质、快速、经济建设提供了保障。■
《科学新闻》 (科学新闻2016年10月刊 案例视点)