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1、反井钻机在不良地质缓斜井施工中的应用王世军龚妇容王龙摘要：古学水电站压力管道斜井倾角为55°，长度124.4m；围岩地质条件复杂，采用人工开挖导井施工安全隐患较为突出。经过认真分析研究，最终采用LM-200型反井钻机进行斜井导井施工，并取得了良好的效果，同时也将反井钻机的应用范围扩大到55～90°。本文主要介绍了反井钻机在缓倾角、不良地质斜井开挖施工中的程序、方法、工艺及偏斜卡钻处理措施，总结取得的成功经验和存在的不足，为今后类似工程提供借鉴。关键词：反井钻机缓斜井不良地质导井施工应用古学水电站1工程概况1.1
2、概况古学水电站位于四川甘孜藏族自治州得荣县境内，是金沙江左岸一级支流定曲河乡城、得荣段梯级开发的第八级。压力管道斜井倾角55°，开挖直径5.6m，其中上、下弯段圆弧半径25m、圆心角均为55°、长度23.98m，斜直段长104m，斜直段及部分上下弯段实际可钻斜井总长为124.4m，参见图1。图1压力管道布置图1.2工程地质条件压力管道斜井中上部围岩溶蚀现象发育，基本为破碎灰岩块及孤石充填细粉砂土，稳定性差；斜井下部围岩基本以板岩和灰岩为主，完整性较好；斜井沿线基本无渗水出现。2施工布置2.1作业平台在上弯段沿管
3、0+70掌子面顶部高程向前开挖7m，开挖断面与压力管道同，以满足钻机基础及泥浆循环池施工和反井钻机运行的空间需要。2.2钻机装卸洞外采用25t汽车吊吊装反井钻机和辅助设备，CAT320反铲托运至洞内，反铲、手拉葫芦配合人工进行安装。2.3钻机基础混凝土反井钻机基础采用C20混凝土分二期浇筑而成,一期形成基础并预留反井钻机地脚螺栓坑,待机体到位并进行初校后,回填二期混凝土,以确保反井钻机与基础牢固衔接,不发生移位。混凝土浇筑厚度应不小于70cm，混凝土面要平整，凸凹变化不能超过1.5cm。同时为满足反井钻机钻孔倾
4、角60～90°而能用于本钻井55°倾角的要求，将基础混凝土顶面浇成倾角15°的斜面，将钻机的操作角度调整为70°就正好是钻孔的55°倾角。2.4泥浆循环水池反井钻机的冷却循环系统由:洗井泵(泥浆泵)、水池、水沟组成。距反井钻机基础15m处设置一个5m3水池,水池中间设一隔墙,将水池分隔成清水池和沉淀池。混凝土基础和水池之间由一水沟连接,导孔施工出现的回水、细沙沿此沟回流至沉淀池。洗井泵设置在钻机车与水池之间。2.5反井钻机运输轨道的安装为方便反井钻机就位、定位,在洞内卸机部位地面安装运输轨道,轨距60cm,轨道
5、为24kg/m的轻轨,枕木为10cm×10cm方木,间距为50cm/根。2.6供水导孔钻进需水5～10m3/h，用于循环排渣，冷却反井钻机液压系统，扩孔钻进需水15m3/h，用于冷却液压系统和扩孔钻头，从主供水管接1.5吋钢管直接引水至钻机附近砌筑水池进行供水。3施工程序及方法先利用LM-200型反井钻机在上弯段上水平面扩挖区沿斜井轴线方向往下钻一直径为216mm的导孔，导孔形成后在下弯段将Ф216mm钻头更换成Ф1400mm扩挖刀盘，然后通过自下而上反拉扩挖形成直径Ф1400mm的溜渣导井。施工流程如下：上弯
6、段扩挖支护→基础及循环水池施工→冷却循环水池→反井钻机安装调试→导孔施工→扩孔施工→钻机拆除图4反井钻机施工示意图4反井钻机施工过程及方法4.1φ216mm导孔施工反井钻机施工的关键在于先导孔钻孔质量，钻通后的偏离误差大小在开钻后无法进行中间检测和控制,只能依靠经验,针对不同的围岩类别,实施不同的钻进压力、转速和适时装配稳定钻杆进行控制。反井钻机的钻杆分为普通钻杆(1m)和稳定钻杆(0.5m),差别在于后者比前者外周多了均匀分布的3cm厚的钢肋板,其作用是导向,防止钻杆随深度的增加旋转产生过大弯曲、过大摆幅,起
7、到稳定的作用,同时保护钻杆与孔壁的接触磨损。采用的稳定钻杆的加设方法如下：钻进2m时必须加设1根,钻进8～10m时再加设1根,然后每钻进15m加设1根。实践证明上述方法较为合理、安全、稳妥。先导孔开始施工时一般采用副泵提供较小的、均匀的动力,以免孔口周壁因振动过大开裂而难以成型。4.1.1钻进参数根据本工程施工揭露的地质条件，总结导孔钻进参数见表1。表1导孔钻进参数钻进位置或岩石情况钻压(kN)转速(rpm)预计钻速(m/h)导孔开孔5010～200.3～0.6钻透到下水平前50～70200.5砂岩、板岩、灰岩
8、15～25202～3泥岩、炭质板岩、破碎带10～15203～44.1.2开孔钻进开孔钻进使用了开孔扶正器。开孔钻进时开孔扶正器和开孔钻杆配合慢速开孔，并启动泥浆泵供浆，进行护壁和排渣。4.1.3导孔钻进通过导孔钻进124m施工总结分析，导孔钻进要着重做好以下几点：（1）一般情况下，导孔钻进转速应高于开孔钻进转速，所以应调节动力头转速，可以用Ⅱ档或Ⅲ档，一般情况下，对于松软地层和过渡地层
