反井钻机在索普拉多拉水电站超深电缆竖井开挖中的应用

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1、小水电2015年第2期(总第182期)技术交流反井钻机在索普拉多拉水电站超深电缆竖井开挖中的应用周兴(北京中煤矿山工程有限公司，北京市100013)摘要:大直径BMC400反井钻机在索普拉多拉水电站372m超深电缆竖井全段高一次性钻井(1.4m)成功，改变了超深竖井开挖需增加水平支洞的技术方案，从而极大地降低了经济和工期成本，综合效益明显。表2个。关键词:水电站;超深竖井;反井钻机;应用石英片岩和小石英云母片岩互层、云母片岩和石英0引言云母片岩互层、小石英片岩和石英云母片岩互层，目前，水电站建设大多为地下

2、厂房式发电，各存在2组微弱裂隙N26°E/SE∠32°和N70°E/NW类竖井工程众多，竖井工程是水电站建设的重要节∠64°，无大断层通过。整体围岩较为稳定，岩石点工程，尤其是300m以上的超深竖井开挖，事关强度40～60MPa，具备较好的成洞条件。整个工期建设。大量的实践证明，反井钻井施工法2开挖施工总体方案是保证竖井工期建设的重要技术措施，但在超过300m的深竖井施工中，用反井钻机一次钻孔成井电缆竖井开挖采用“反井钻机导井法”和并无先例。BMC400反井钻机在厄瓜多尔索普拉多“人工溜渣井+自上而下扩挖”

3、的施工方案。施工拉水电站372m超深竖井一次性钻孔成功，大大降程序为:反井钻机导孔270mm→反井钻机扩孔低了工期和成本费用，无论是钻机性能还是施工技1.4m→人工自下而上扩挖3.4m溜渣井→人工术水平都达到国际先进，具有很强的示范作用。自上而下全断面扩挖及支护。水电站电缆竖井达372m，属于超深竖井。因1工程概况岩层条件、地质缺陷等潜在因素影响，开挖是否能索普拉多拉水电站位于南美洲厄瓜多尔共和国准确连接下水平电缆廊道非常重要。因此开挖前设境内，是保特河流域上的重要梯级水电站，为地下计了2种方案:第一

4、，用反井钻机对竖井全高段一厂房式。电站由3台混流式发电机组成，发电水头次钻孔开挖;第二，增加水平支洞，分段进行竖井为375.6m，单机容量162.6MW，总装机容量开挖。487.8MW。方案一，用反井钻机全高段一次性完成竖井钻电缆竖井起点位于GIS开关站内，末端为电缆孔。此方案优点是机械化程度高，安全速度快，竖廊道起点，电缆井成型断面直径7m，断面面积井开挖提升系统及辅助设备只需安装和拆卸一次，238.48m，开挖深度372m。地质情况为Jsu-1b小可减少工期和节约因增加水平支洞造成的费用。缺点是反井钻井

5、的偏斜率精度要求非常高，要求控制收稿日期:2014－12－26在1%，一旦偏斜过大就有可能成废孔，造成工期作者简介:周兴(1984－)男，助理工程师，主要从事和成本的加大。反井钻井工程技术与研究工作。E-mail:24751798@qq.com方案二，增加水平支洞，分段开挖。该方案需·5·技术交流SMALLHYDＲOPOWEＲ2015No.2，TotalNo.182增加1条340m水平支洞(5m×5m，城门洞型)，4施工过程将竖井分两段施工。该方案优点是能够控制竖井与下水平段的准确连接，降低了因竖井偏斜过大

6、重新(1)供电。厄瓜多尔当地电压等级为440V，电源频率为60Hz，而反井钻机是380V和50Hz。钻孔的工期风险。缺点是增加了水平支洞的费用，为适应当地施工环境的要求，在出国前对钻机设备以及反井钻机、竖井开挖提升系统及辅助设备的安进行了改造，采用了国际先进的变频技术，专门研装和拆卸带来的重复工期。发变频启动配电柜，并加3个ABB变频器来适应综合比较2种方案及施工经验，决定采用方案这种供电制式，可对各用电设备进行配电、启动、一，确定钻机型号为BMC400反井钻机。调速和保护等。3方案的实施(2)供水。保证供

7、水的连续性，每小时不小3于10～15m。反井钻井法主要分导孔钻进和扩孔钻进2个阶(3)表土处理。电缆竖井有近60m的表土层，段，其施工工艺是将反井钻机安装在上部浇筑好的岩石风化、破碎，还有少量的枯石。国外条件有混凝土基础上或巷道上水平，从上向下进行导孔施限，没有进行传统的表土开挖打基桩，于是采用固工，采用清水或泥浆正循环洗井排渣。导孔透孔结灌浆处理，首先用地质钻造灌浆孔，然后进行水泥浆灌浆施工。先在反井钻机导孔中心(电缆井后，在下水平接换扩孔钻头，再由下向上进行扩孔的中心点)及周围半径为75cm的圆上钻设灌

8、浆孔施工，岩渣由钻孔落入下水平，在下水平运走。(孔径130mm，孔深约50m)，然后在灌浆孔内反井钻机最大的缺点是无自动纠偏能力，对于灌注水泥浆，灌浆压力为2.0MPa。精度要求高的深井来讲，对钻机性能和施工技术水(4)钻机基础施工。反井钻机是连续的机械平都提出了非常高的要求。通过对电缆竖井的地质化施工，表土需要承受钻机自重和钻头钻进工作面条件研究，决定采用BMC400反井钻机(见表1)。的拉力作用。鉴于电缆竖