反井钻机施工方法

浅述反井钻机在水布垭电站的施工

摘要：LM—200型反井钻机是由煤炭科学研究总院、北京建井研究所设计，江苏苏南煤矿机械厂制造，钻机由主机、操作车、泵车组成。是钻凿暗井的高效施工设备，能施工孔径为1.4m、2.0m的竖井及倾角为0～60°的斜井，它能减小竖井、斜井施工难度，降低施工危险性，中国水利水电第十四工程第一次在湖北省巴东县水布垭电站使用反井钻机施工。施工的第一口井为厂房通风竖井，井深181m，直径为1.4m。导孔施工历时为54小时，扩孔施工历时128小时，竖井偏斜率为0.5%。本文仅仅介绍反井钻机在竖井中施工方法。

1、机械设备简介

LM-200型反井钻机是由煤炭科学研究总院、北京建井研究所设计，江苏苏南煤矿机械厂制造，钻机由主机、操作车、泵车组成。钻孔最深度为200m。

LM-200型反井钻机的施工特点：（1）施工工艺简单；（2）各种地质条件均能满足施工要求；（3）施工人员配置少；（4）施工效益高，成井速度快。

LM-200型反井钻机的技术参数：（1）导孔孔径为 216mm，扩孔孔径为 1.4m，二次扩孔孔径为 2m；（2）钻井施工深度：孔径为 1.4m的深度为200m，孔径为 2m的深度为150m；（3）钻机总功率为82.5KW；（4）钻孔偏斜率小于1%；（5）钻机最大构件（主机）运输尺寸（长×宽×高）为300×140×160cm，工作尺寸（长×宽×高）为300×140×390cm，重量为8.3吨；（6）LM-200型反井钻机总重量为58吨。

2、工程概述

LM—200型反井钻机在水布垭电施工的第一个竖井，是地下厂房的临时通风竖井，井口位于马崖边坡400m高程的施工平台，井底位于厂房下游侧边墙，距砼置换洞约1.8m，井深181m。

通风竖井的地质情况：基岩以灰岩为主，高程在400～280 m 主要是灰黑色瘤状或团块状泥质生物碎屑灰岩、灰色厚层灰岩夹少量不规则泥钙质条带灰岩；280～200m高程为含灰、泥质生物碎屑灰岩、泥灰岩、泥质灰岩，局部为泥质白云岩与灰岩呈软硬相间不等厚分布，并有多条断层交错分布，但在施工过程中没有出现溶洞和大的裂隙。

3、施工机械设备组合及人员配置

（1）机械设备组合

反井钻机施工分为导孔施工、扩孔施工两个步骤。

导孔施工时用泥浆泵将水（或泥浆）压入孔内，作为排渣及冷却钻头用水，石渣经排渣槽进入沉渣池，沉淀后人工捞至堆放位置，在施工过程中，如果出现塌孔、返水较小、不返水等异常情况，则需要拌制泥浆，用泥浆护壁及堵塞溶洞和裂隙。扩孔施工，使用自流水冷却钻头和冲渣，不再使用泥浆泵。使用的机械设备有：泥浆泵、循环水输送的潜水泵、泥浆拌制机等。主要施工设备见《施工机械设备组合表》。

（2）人员配置

反井钻机作业主要有，主机、泥浆泵（导孔施工）的操作，换钻杆、接钻杆、搬运钻杆，导孔施工时捞渣等。按12小时一班，每班6人计（1名值班人员），总共12人，其中机械操作手4人，电工2人，机修工2人，技术员2人。

施工机械设备组合表

4、施工准备

（1）施工用水，主要用于钻机油泵冷却、导孔排渣、扩孔冷却钻头及冲渣，用水流量约15~17m3/小时，导孔施工时的耗水量根据基岩的溶洞、裂隙等地质情况确定（导孔施工时不能断水，否则会卡钻），扩孔时的耗水量为7.5~8m3/小时。为了保证导孔施工用水，需要设置容量约30m3的蓄水池，再从水池接至各用水点。

水布垭电站地下厂房的通风竖井离水源较远，采用16m3的油罐车运水至蓄水池，单边运距约4公里，水池的容量为90m3。

（2）施工用电，施工设备的额定功率：泥浆泵90kw、82.5kw、照明及潜水泵约10kw，共约183kw。需要250KV A的变压器一台。

（3）钻机基础清理及砼浇筑，钻机基础必须清至完整的基岩，并在基岩上浇筑厚75cm、强度为200#的砼，在砼浇筑时预留机架固定螺栓、前拉杆螺栓槽，砼基础在离钻头中心70cm内严禁放置含金

属物体，以防损坏钻头。其结构详见附件1《钻机砼基础结构图》。

（4）沉渣池、泥浆池砌筑，沉渣池、泥浆池紧连钻机基础砼布置，以便导孔施工时排出的石渣进入沉渣池沉淀。沉渣池（2m3）、泥浆池（5m3）之间用网栅（网眼为5×5mm）隔开。施工布置见附件2《施工平面布置示意图》。

5、施工布置

施工用电布置，施工用电从500KV A接至配电柜，距离约150m。

施工用水布置，蓄水池布置在离钻机约90m的高程为406m平台，便于水池的水以自流的方式流入泵车冷却系统。

水循环布置，用2吋胶管以自流方式从蓄水池接至泵车冷却系统进水口，水流量约15m3/h，出水口用2吋胶管连接，胶管的另一端设置一个三通接头，三通接头的一头用胶管接入1m3的循环水箱，再用潜水泵抽回蓄水池；另一头，在导孔施工时根据耗水量补充泥浆池用水；扩孔施工时接至孔口，以自流的方式冷却扩孔钻头，为确保扩孔钻头的冷却效果，自流水流量不低于7.5m3/h。

沉渣池和泥浆池的水循环系统布置，导孔施工时的排渣，用泥浆泵抽取泥浆池内的水（或泥浆）从动力水龙头的洗井液接头沿钻杆内壁压入钻头底部，经钻头底部的排水孔将孔底的石渣沿孔壁排至孔口的排渣槽，最后排入沉渣池，石渣沉淀后捞至堆放位置，石渣水经滤网流入泥浆池，再用泥浆泵抽入导孔内，使之循环。如果出现塌孔、导孔不返水情况，则在沉渣池内拌制泥浆，用泥浆泵将泥浆压入孔内，进行泥浆护壁、封堵裂隙和溶洞，泥浆的配比则根据实际情况确定。

施工布置详见《施工平面布置示意图》。

6、施工方法

（1）工艺流程

反井钻机工艺流程图

（2）施工方法

钻机基础砼浇筑7天后，将轻型轨道铺设在砼平台上，轨距为64cm，轨道下垫枕木（20×20cm，长120cm）或20#工字钢，每隔60~80cm垫一根，然后将钻机吊至轨道上，调好钻机位置，锁紧卡轨器，竖起钻架，安装后拉杆，调平钻机。

钻机调平后，拆除钻架的下支撑（露天施工），将预埋螺栓固定