反井钻机在竖井开挖中的应用

张国璧

云南建投第一水利水电建设有限公司云南昆明650000

摘要：近年来，我国水利水电工程得到了快速的发展，水利水电工程成功的关键就在于竖井开挖的效果，因此，反井开挖技术应运而生。相较于以往的开挖方法，反井钻机开发技术在竖井开挖的过程中有着明显的优势。本文中首先叙述了反井钻机施工方法在竖井开挖中的应用，接着对开挖过程中可能出现的问题以及解决的措施进行了细致的讨论，希望能够提供相关借鉴。

关键词：反井钻机；竖井开挖；应用

引言

一般情况下，竖井在水利水电地下工程中的应用是十分广泛的。例如，比较常见的有：（1）把各个高度的排水廊道中汇集的水流引导最底部排水廊道的落水孔；（2）对主厂房、副厂房和运行期施工通风的进风竖井进行解决；（3）为不容易布置通道的闸门室或者调压室等大型洞室井通风；（4）引水隧洞的压力管道竖井；（5）连接地面主变室和开关站的出现出线竖井等。这些方面可以看出，在地下施工中，竖井工程十分重要，在整个工程中起着关键性的作用。

1.反井钻机施工方法

反井钻机的施工方法主要包括六个方面，按照施工顺序排列分别是：（1）施工前准备；（2）反井钻机调直、就位：（3）钻机的安装、调试以及运行；（4）导孔的施工；（5）对牙轮钻头进行安装；（6）反导井施工。

1.1施工前准备

形成竖井上部通道后，进行循环池、沉淀池以及反钻井基坑的开挖工作

循环池、沉淀池以及反钻井的开挖是在将井筒中心的坐标确定好以后才能进行的，将这些因素确定以后才能浇筑施工基座。为了方便后续的工作，应该在基座的上面留出地锚螺栓槽的位置。

1.2反井钻机在井口使用吊车配合安装就位

在这项施工中需要注意的是，在安装好以后，要对钻机钻进方向是否符合设计要求进行严格的检查。为了保障方向的准确性钻孔顶角可以用吊垂线进行放样。混凝土二期浇筑要等到钻机精确定位以后。

1.3二期混凝土浇筑完成后进行反井钻机调试试运转

主要包括两个方面的工作：（1）在钻机安装调整好以后对各个部件进行全面完成的检查，检查无误以后方可开泵。在开泵以后，仔细观察主泵压力表和副泵压力表，一般情况下，主泵压力表的空载压力在0.8~1.2Mpa之间，副泵压力表的空载压力在0.1~0.2Mpa之间，如果发现主泵压力表或者是副泵压力表的空载压力超过这个范围应及时的进行处理，等到数值正常以后再启动主推油缸空载运行和液压马达，等到功能件的动作压力值和方向以及各个油缸都正常的时候在按照安装的顺序，分别安装异型接头、开孔钻杆导孔钻头进行开孔钻进试运行。

1.4导孔施工

首先，使用牙轮钻头，按照安装钻杆的相关操作方法对开孔钻杆进行连接，将下卡瓦取出。接着将扶正器装好，把扶正器的外齿对准卡座，接着进行开孔钻进工作，开孔的距离一般控制在8~10cm之间。最后，在完成开孔工作以后把扶正器取下，把开孔钻杆换掉，使用正常的钻具，进行正常的导孔钻进。

1.5安装扩孔钻头

一般情况下，在扩孔钻头运送到竖井底部的平洞以后，安装工具使用的是装载机和手动葫芦。在对其进行安装时，为了使钻机和扩孔钻机进行联系，可以用钻柱敲击法。

1.6反导井施工

在进行反导井施工的时候，有许多需要注意的地方。在扩孔钻头安装完成以后，再对其进行施工。首先，将钻具上提，等到钻具差不多接触到滚刀的时候应该马上停止，然后将钻速调到最小，再慢慢上提，要注意如果钻头的转速太大的话，钻头会遭到破坏。接着，等到钻头能够全部接触到岩石就可以下一步的施工了。最后，当钻头接触到地面以后，把钻头安装在钢轨上，然后把一些之前安装的不必要的设备拆除，再进行反导井施工。

2.导井施工常见问题及控制措施

2.1反井钻机就位前由测量进行精确放线

导孔开孔位置是否准确是保证工作顺利进行的关键，在开孔距离到1m以后，相关的工作人员要对导孔开孔位置是否准确进行复测和纠偏。主要的纠偏措施主要包括以下几个方面：（1）在导孔30m处使用的钻进速度控制在1~3m/d；（2）在钻杆前30m增加稳定钻杆数量，在钻杆前五m各增加一根，之后3m增加一根，再接着5m增加一根，最后10m增加一根。（3）将钻压和钻速控制在一定的范围内，可以使用扶正器来控制钻压和钻速，此外，还要注意钻机的工作状态，看看钻机的零部件是否松动和出现其它问题，发现问题后要及时的进行处理。

2.2发生堵钻后，岩渣返不上来，钻杆不能旋转

堵钻分为轻微堵钻和严重堵钻，前者只需要加大供水量就可以解决，而后者却很难解决，一旦时间过长，岩渣胶结起来，与钻杆连在一起，这样会导致钻杆没有办法旋转，无法升降。解决这个问题要从源头做起，把钻杆从机头处卸开，把胶管从钻杆中心孔送到堵塞处的上方，完成送气工作以后再进行注水工作，重复这些步骤直到把堵塞处疏通。

2.3钻机控偏

解决这个问题主要有以下三种方法：（1）使用慢钻速、低轴压、短钻杆进行开孔，等到第一根钻杆进入导孔以后再加大钻速，直到钻进深度参数合适以后再按照正常的参数钻进；（2）有效控偏的关键就是稳钻工作。为了避免变形引起偏移，可以使用刚性大的构件，在钻进工作中不断检查，把松动的构建及时紧固。（3）使用导向器进行导向开孔。在开始工作前保证钻头和短钻杆拧紧，还可以在短钻杆处安装稳定器。

2.4控制导井偏斜

（1）使用扶正器约束开孔钻杆，在开孔工作中随时对开孔角度进行检查，及时调整角度。开孔完成后，进行导孔钻进，使用稳定钻杆进行导向孔钻孔，在钻孔工作中随时对钻孔角度进行检查，及时进行纠偏，当偏斜角度过大时反复扫孔来进行纠偏。（2）需要注意的是，钻机的垂直度很重要，所以相关的工作人员一定要在施工的过程中随时利用测量仪器来检测垂直度，并且尽量把偏差控制在百分之一以内，当垂直度满足相关要求以后才能继续施工。（3）当导孔穿透底层以后，继续检查垂直度，先对竖井中部洞轴线进行检查，看是否有偏差，如果发现偏差应当及时纠正过来。

2.5钻孔弯曲过大

钻探工程质量和钻孔弯曲程度有着很大的关系。为了将弯曲程度控制在一定范围内，可以使用以下几种方法：（1）找准空洞位置，按照孔向开孔。（2）在完成孔位精确放样以后建造钻孔平台，平台要稳固结实。（3）连接符合要求的钻杆时可以使用铅直度和丝扣，按照工程性质来设计出合适的钻具、钻进规程参数和钻进方法。（4）检查钻杆和竖机的方向是否变化是贯穿在整个工程中的。（5）努力钻研技术，对工程使用钻具和钻孔方法进行研究，总结之前工作中出现的经验教训，提高自身技能。

3.结束语

与以往的方法相比，反井钻机随着安全管理体系的完善在竖井中的应用越来越广泛，并且显示出了很大的优越性。所以说，相关的工作人员要不断的发现施工中存在的问题，并且及时的解决，促进反井钻机在竖井开挖中得到更好的应用。

参考文献

[1]王立成.竖井开挖堵井预防及处理技术[J].水电施工技术，2008（53）：3，11～16.

[2]王新反.井钻机钻进孔内事故预防及处理[J].煤炭工程，2008（5）：33～34.

[3]刘松林，杨红，刘志强.LM系列反井钻机及反井钻井技术发展[J/OL].