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1、10申请公布号CN104196442A43申请公布日20141210CN104196442A21申请号201410336594322申请日20140716201410145263120140411CNE21B7/00200601E21B7/04200601E21B7/2820060171申请人中国水利水电第十一工程局有限公司地址450001河南省郑州市高新区莲花街59号72发明人郭彦明卢代权潘大飞王世军许化栋王孝胜周瑞龚妇容凌卫军张卿陈卫华74专利代理机构北京中海智圣知识产权代理有限公司11282代理人白凤武54发明名称一种反井钻机在竖井或斜井施工中的方法57摘要本发明涉及一种反井钻机在竖井或。
2、斜井施工中的方法，该施工方法为利用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216MM钻头更换成1400MM扩挖刀盘，然后通过自下而上反拉扩挖形成直径1400MM的溜渣导井。该反井钻机在竖井或斜井施工中的方法通过在水电站工程中采用反井钻机施工导井，施工过程中安全事故为零；在节点工期内顺利完成竖井、缓斜井的开挖与支护，减少人员、设备的投入，加快施工进度的同时保证工程质量，为项目增加经济效益；掌握竖井、缓斜井施工中控制角度偏差的经验措施，为以后利用反井钻机施工斜井、缓竖井时控制孔向的偏差提供借鉴和参考。66本国优先权数据51INTCL权利要求书。
3、1页说明书5页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图1页10申请公布号CN104196442ACN104196442A1/1页21一种反井钻机在竖井或斜井施工中的方法，其特征在于，所述施工方法为采用反井钻机，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216MM钻头更换成1400MM扩挖刀盘，然后通过自下而上反拉扩挖形成直径1400MM的溜渣导井。2如权利要求1所述的反井钻机在竖井或斜井施工中的方法，其特征在于，所述反井钻机为LM200型。3如权利要求2所述的反井钻机在地下井施工中的方法，其特征在于，所述。
4、钻机每钻进2M时加设1根钻杆，钻进810M时再加设1根钻杆，然后每钻进15M加设1根钻杆。4如权利要求3所述的反井钻机在竖井或斜井施工中的方法，其特征在于，在所述导孔钻进前先钻进一个开孔，开孔钻进时使用了开孔扶正器；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。5如权利要求4所述的反井钻机在竖井或斜井施工中的方法，其特征在于，所述导孔钻进工艺还包括1导孔钻进转速高于开孔钻进转速，当导孔钻进时调节动力头转速，对于松软地层和过渡地层采用低钻压，导孔钻进时对于硬岩和稳定地层采用高钻压；2离钻透下平段3M左右时，逐渐降低钻压；3对于导孔钻进返出的岩渣予以清理；4一根钻杆。
5、完成后，等孔内的岩屑全部排出后，再停泵接卸钻杆；5导孔钻透后，停止泥浆循环，但钻机不停转，开始向孔内加清水，直到钻机转动平稳，扭矩变化不大时再停钻机；6钻进导向孔时，发现钻具转速变化时，应把钻具边旋转边提升高度，再慢速向下扫孔。6如权利要求1所述的反井钻机在竖井或斜井施工中的方法，其特征在于，所述1400MM扩挖工艺为导孔钻透后，将扩孔钻头和导孔钻头拆卸工具运到斜井下口，拆下导孔钻头接上扩孔钻头，形成出渣系统后再向上扩孔。7如权利要求6所述的反井钻机在竖井或斜井施工中的方法，其特征在于，所述扩孔开始前，检查处理距孔中心15M范围内扩孔工作面的平整和有无锚杆，对工作面凸起的岩石用风镐找平，有锚杆。
6、要先行取掉。8如权利要求7所述的反井钻机在竖井或斜井施工中的方法，其特征在于，所述扩孔钻头接好后，慢速上提钻具；直到滚刀开始接触岩石，然后停止上提，用59RPM转速旋转，当钻进至5M以上，即可正常扩孔钻进。9如权利要求8所述的反井钻机在竖井或斜井施工中的方法，其特征在于，在所述扩孔过程中，依据岩石硬度增加钻压，或减少钻压。10如权利要求19之一所述的反井钻机在竖井或斜井施工中的方法，其特征在于，对所述钻施工钻具进行水冷却，水冷却的供水量不小于78M3/H。权利要求书CN104196442A1/5页3一种反井钻机在竖井或斜井施工中的方法技术领域0001本发明涉及采取反井钻机在竖井、斜井开挖中导井。
7、的施工方法，具体涉及完全可以替代传统的人工反导井或爬罐斜井施工工艺。背景技术0002水电站多处于深山峡谷中，其引水发电系统多布置于地下，地下竖井、斜井布置很是普遍，而竖斜井不仅长度长且直径大，往往是整个电站施工中危险最高，难度最大，工期最长，资源配置最多的施工项目，俗称卡脖子工程。地下竖井、斜井开挖基本依靠传统的人工反导井或爬罐斜井施工工艺，这种工艺安全风险大、工期长、效率低。0003地下竖井、斜井开挖基本依靠传统的人工反导井或爬罐斜井施工工艺，存在以下不足00041安全风险大；00052工期长、效率低；00063超欠挖难以控制；00074缓倾角斜井施工中角度难控制。0008采用反井钻机施工导。
8、井，是一种安全、高效、经济、工期短、资源配置少的施工工艺。解决以下问题00091反井钻机机身实际操作角度不小于60，通过调整基础混凝土面的角度，来增加机身实际操作角度，从而解决了钻机在缓倾角斜井施工中的操作角度问题。00102采用膨润土优质泥浆、水泥膨润土混合泥浆作为洗井液，进行护壁和清渣，解决预防塌孔问题。00113不良地质段出现塌孔和漏水严重现象时，及时采取了灌注水泥浆、水泥砂浆进行回填兼固结，等强后再进行导孔二次钻进，预防卡钻问题。00124缓倾角斜井导井施工速度不宜过快，最好保持连续钻进，这样产生上下偏差的几率较小。钻孔一但出现偏斜，采用扫孔纠偏的方法效果不明显。00135反井钻机的工。
9、作原理较为先进，能适用于缓倾角斜井施工，与其他导井施工方法相比较，具有一定的进度优势和明显的安全优势。00146施工中要注意钻进速度，不能盲目追求高进尺，否则容易造成导孔偏斜率偏高而难以控制，甚至扭断钻杆。0015上述钻竖井斜井中的技术问题，有待本领域技术人员采用新的施工方法予以克服。发明内容0016本发明的目的是，针对现有技术存在的问题，解决反井钻机在竖井或斜井施工中的方法。0017本发明解决问题的技术方案是提供一种反井钻机在竖井或斜井施工中的方法，说明书CN104196442A2/5页4其特征在于，所述施工方法为采用反井钻机，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。
10、孔，导孔形成后在下弯段将216MM钻头更换成1400MM扩挖刀盘，然后通过自下而上反拉扩挖形成直径1400MM的溜渣导井。0018其中优选的技术方案是，所述反井钻机为LM200型。0019进一步优选的技术方案是，所述钻机每钻进2M时加设1根钻杆，钻进810M时再加设1根钻杆，然后每钻进15M加设1根钻杆。0020进一步优选的技术方案还有，在所述导孔钻进前先钻进一个开孔，开孔钻进时使用了开孔扶正器；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。0021进一步优选的技术方案还有，所述导孔钻进工艺还包括00221导孔钻进转速高于开孔钻进转速，当导孔钻进时调节动力头转速。
11、，采用档或档，对于松软地层和过渡地层采用低钻压，导孔钻进时对于硬岩和稳定地层采用高钻压；00232离钻透下平段3M左右时，逐渐降低钻压；00243对于导孔钻进返出的岩渣及时清理；00254一根钻杆完成后，等孔内的岩屑全部排出后，再停泵接卸钻杆；00265导孔钻透后，停止泥浆循环，但钻机不停转，开始向孔内加清水，直到钻机转动平稳，扭矩变化不大时再停钻机；00276钻进导向孔时，发现钻具旋转变化时，应把钻具边旋转边提高高度，再慢速向下扫孔。0028进一步优选的技术方案还有，所述1400MM扩挖工艺为导孔钻透后，将扩孔钻头和导孔钻头拆卸工具运到斜井下口，拆下导孔钻头接上扩孔钻头，形成出渣系统后再向上。
12、扩。0029进一步优选的技术方案还有，所述扩孔开始前，检查处理距孔中心15M范围内扩孔工作面的平整和有无锚杆，对工作面凸起的岩石用风镐找平，有锚杆要先行取掉。0030进一步优选的技术方案还有，所述扩孔钻头接好后，慢速上提钻具；直到滚刀开始接触岩石，然后停止上提，用59RPM转速旋转，等刀齿将凸出的岩石破碎掉，再继续给进，当钻进至5M以上，即可正常扩孔钻进；扩孔钻进时，发现排渣不畅，钻头激烈晃动，压力不稳，钻进困难时，将刀具下放高速旋转。0031进一步优选的技术方案还有，在所述扩孔过程中，依据岩石硬度增加钻压，或减少钻压；扩孔钻进中要及时清理扩孔破碎下来的岩屑；扩孔过程也是拆钻杆的过程，拆下的钻。
13、杆要进行清理，上油后带好保护帽。0032进一步优选的技术方案还有，用于刀具的水冷却的供水量要求不小于78M3/H。0033与现有技术相比，本发明的有益效果是该反井钻机在竖井或斜井施工中的方法通过在水电站工程中采用反井钻机施工导井，取得如下效果00341施工过程中安全事故为零；00352在节点工期内顺利完成竖井、缓斜井的开挖与支护，减少人员、设备的投入，加快施工进度的同时保证工程质量，为项目增加经济效益；00363掌握了竖井、缓斜井施工中控制角度偏差的经验措施，为以后利用反井钻机施说明书CN104196442A3/5页5工斜井、缓竖井时控制孔向的偏差提供借鉴和参考；00374掌握反井钻机在竖井、。
14、缓斜井施工中的应用技术，积累竖井、斜井安全、快速、高质量的施工经验，为类似工程施工提供参考。0038反井钻机在未来水电工程施工应用中前景广阔，特别是在保证施工安全方面作用尤为突出。推广了反井钻机在竖井、缓斜井施工中的应用。附图说明0039图1为本发明反井钻机在竖井或斜井施工中的方法示意图。具体实施方式0040本发明是一种反井钻机在竖井或斜井施工中的方法，所述施工方法为采用反井钻机，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216MM钻头更换成1400MM扩挖刀盘，然后通过自下而上反拉扩挖形成直径1400MM的溜渣导井。0041本发明中优选的实施方案。
15、是，所述反井钻机为LM200型。0042本发明中进一步优选的实施方案是，所述钻机每钻进2M时加设1根钻杆，钻进810M时再加设1根钻杆，然后每钻进15M加设1根钻杆。0043本发明中进一步优选的实施方案还有，在所述导孔钻进前先钻进一个开孔，开孔钻进时使用了开孔扶正器；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。0044本发明中进一步优选的实施方案还有，所述导孔钻进工艺还包括00451导孔钻进转速高于开孔钻进转速，当导孔钻进时调节动力头转速，采用档或档，对于松软地层和过渡地层采用低钻压，导孔钻进时对于硬岩和稳定地层采用高钻压；00462离钻透下平段3M左右时，降。
16、低钻压；00473对于导孔钻进返出的岩渣进行清理；00484一根钻杆完成后，等孔内的岩屑全部排出后，再停泵接卸钻杆；00495导孔钻透后，停止泥浆循环，但钻机不停转，开始向孔内加清水，直到钻机转动平稳，扭矩变化不大时再停钻机；00506钻进导向孔时，发现钻具旋转速度变化时，应把钻具边旋转边提升高度，再慢速向下扫孔。0051本发明中进一步优选的实施方案还有，所述1400MM扩挖工艺为导孔钻透后，将扩孔钻头和导孔钻头拆卸工具运到斜井下口，拆下导孔钻头接上扩孔钻头，形成出渣系统后再向上扩。0052本发明中进一步优选的实施方案还有，所述扩孔开始前，检查处理距孔中心15M范围内扩孔工作面的平整和有无锚杆。
17、，对工作面凸起的岩石用风镐找平，有锚杆要先行取掉。0053本发明中进一步优选的实施方案还有，所述扩孔钻头接好后，慢速上提钻具；直到滚刀开始接触岩石，然后停止上提，用59RPM转速旋转，待刀齿将凸出的岩石破碎掉，再说明书CN104196442A4/5页6继续给进，当钻进至5M以上，即可正常扩孔钻进；扩孔钻进时，发现排渣不畅，将刀具下放，使其高速旋转。0054本发明中进一步优选的实施方案还有，在所述扩孔过程中，依据岩石硬度增加或减少钻压。0055本发明中进一步优选的实施方案还有，在所述钻进施工中要求水冷却钻具，水冷却钻具的供水量不小于78M3/H。0056实施例10057一种反井钻机在地下井施工中。
18、的方法，所述方法采用反井钻机完成斜井段导井施工，先利用LM200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216MM钻头更换成1400MM扩挖刀盘，然后通过自下而上反拉扩挖形成直径1400MM的溜渣导井。施工流程如下0058上弯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。反井钻机施工的具体工艺如下00591、采用216MM的导孔钻孔钻头进行的导孔施工00601反井钻机施工的关键在于先进行导孔钻孔的质量，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，针对不同的围岩类别，实施不同的钻进压力、转速和适。
19、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05M，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每钻进2M时必须加设1根，钻进810M时再加设1根，然后每钻进15M加设1根。先导孔开始施工时采用副泵提供均匀的动力，以免孔口周壁因振动过大开裂而难以成型。0061根据本发明施工工艺，优化设计的导孔钻进参数见表1。0062表10063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5010200306钻透到下水平前507020。
20、05砂岩、板岩、灰岩15252023泥岩、炭质板岩、破碎带1015203400642开孔钻进使用开孔扶正器。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。00653采用导孔钻进124M及以下的的施工，导孔钻进转速应高于开孔钻进转速，对于松软地层和过渡地层采用低钻压，对于硬岩和稳定地层宜采用高钻压，离钻透下平段3M左右时，应降低钻压，一根钻杆完成后，必须等孔内的岩屑全部排出后，才能停泵接卸钻杆，导孔钻透后，停止泥浆水循环，但钻机不能停转，开始向孔内加清水，直到钻机转动平说明书CN104196442A5/5页7稳，扭矩变化不大时才能停钻，钻进导向孔时，如发现钻具旋转。
21、速度改变时，应使钻具边旋转边提高高度，再慢速向下扫孔。00662、采用1400MM扩孔钻头，扩孔施工工艺00671拆导孔钻头接扩孔钻头，导孔钻透后，将扩孔钻头和导孔钻头拆卸工具运到斜井下口，通过对通信设备上下联系，上下配合拆下导孔钻头接上扩孔钻头，形成出渣系统后，就可以向上扩孔。00682扩孔钻进的扩孔开始前，检查处理距孔中心15M范围内扩孔工作面的平整和有无锚杆，对工作面凸起的岩石用风镐等找平，有锚杆要先行取掉。0069当扩孔钻头接好后，慢速上提钻具。直到滚刀开始接触岩石，然后停止上提，用最低转速59RPM旋转。当钻进至5M以上，即可正常扩孔钻进。00703开始扩孔时钻头全部均匀接触岩石后，。
22、才能正常扩孔钻进。为保证钻机和滚刀的使用寿命，一般将系统压力限制在17MPA之内。在扩孔过程中，当岩石硬度较大，可增加钻压，反之减少钻压。00714钻进施工中施工钻具要及时进行水冷却，水冷却钻具供水量不小于78M3/H。00723、当钻头钻至距钻机基础25M时，要降低钻压慢速钻进，直至钻头露出地面。00734、拆机，将扩孔钻头卡固在钢轨上、拆掉钻机的前后斜拉杆和各种油管，将主机从钻架上拆掉，将钻架主机车和一些辅助设备拆下。0074本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本发明的构思和所附权利要求的保护范围。说明书CN104196442A1/1页8图1说明书附图CN104196442A。