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反井鉆機(jī)選擇主要依據(jù)及選擇步驟
來源:www.www.penastar.com.cn 作者:admin 日期:2015-11-23 06:07:51 熱度:885 ℃
1 反井鉆機(jī)選擇主要依據(jù)
根據(jù)豎井或斜井施工的綜合條件,在確定采用反井鉆井法施工后,即要開始選擇反井鉆機(jī)和配套設(shè)備及工藝選擇。選擇設(shè)備主要依 據(jù)是:
(1) 工程條件。主要包括工程性質(zhì)、用途、主要技術(shù)參數(shù)(井孔深度、終孔直徑、井孔傾角度等)、相關(guān)工程狀況。根據(jù)施工井筒 的深度和傾角等要求,結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備及市場(chǎng)情況確定鉆機(jī)。 (2) 地質(zhì)條件。包括巖石的物理力學(xué)性質(zhì)、巖體產(chǎn)狀、主要地質(zhì)構(gòu)造及參數(shù)、水文地質(zhì)條件等。對(duì)于深孔、斜孔,應(yīng)有鉆孔位置的勘探孔資料和地質(zhì)柱狀圖。根據(jù)施工井位的地質(zhì)構(gòu)造及巖性,確定沖 洗液為泥漿或清水,從而選擇用泥漿泵或水泵。
(3) 施工條件。運(yùn)輸條件,吊裝條件以及供電、供水情況。根據(jù)井位供電、供水、運(yùn)輸及井位下水平巷道開通情況確定鉆機(jī)的類型。
一般在井位處應(yīng)有供電、供水,具有鉆機(jī)工作空間,在下水平巷道開通的情況下,選擇上擴(kuò)法施工,應(yīng)選擇上擴(kuò)類全斷面反井鉆機(jī)。在煤 礦多選擇電驅(qū)動(dòng)液壓反井鉆機(jī)。
2 選擇步驟
① 可行性研究和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
對(duì)工程概況和地質(zhì)條件進(jìn)行充分研究,確定是否具有采用反井鉆機(jī)施工條件:包括在上下水平隧洞內(nèi)能否形成運(yùn)輸、出渣、供水、供電等生產(chǎn)條件;圍巖在反井鉆井施工過程中和擴(kuò)挖期間能否穩(wěn)定,不發(fā)生較大的涌水和塌方。因?yàn)椋诜淳┕ず蛿U(kuò)挖期間,導(dǎo)井無法安設(shè)臨時(shí)支護(hù),若圍巖不能在這段時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定,發(fā)生塌方,將導(dǎo)井堵塞,會(huì)造成嚴(yán)重事故。因此,采用反井鉆機(jī)施工前,必須對(duì)此進(jìn)行充分的研究和論證。
表7 導(dǎo)井?dāng)嗝嬷睆交驍嗝娉叽邕x擇
② 導(dǎo)井技術(shù)參數(shù)的確定
工程本身已確定了鉆孔深度和傾角,現(xiàn)在要確定導(dǎo)井直徑,也就是反井鉆機(jī)擴(kuò)孔直徑,導(dǎo)井的作用是溜渣、排水、通風(fēng)、要有足夠的斷面,保證擴(kuò)挖時(shí)不致堵塞。導(dǎo)井直徑過小,除了容易堵塞外,還增加了擴(kuò)挖時(shí)打眼和出渣工作量,降低了擴(kuò)挖速度。導(dǎo)井直徑過大,成本將會(huì)大大增加。因此,導(dǎo)井?dāng)嗝孢x擇必須合理,一般按表7選擇,但對(duì)于擴(kuò)挖直徑超過10m的工程,導(dǎo)井直徑可選擇在1.5m左右,先由下向上擴(kuò)挖到4~5m,后再擴(kuò)挖到設(shè)計(jì)斷面,這樣可加快施工速度,降低成本,減少導(dǎo)井堵塞。
③ 破巖刀具的選擇
破巖刀具包括導(dǎo)孔鉆頭和擴(kuò)孔滾刀。對(duì)于導(dǎo)孔鉆頭一般按生產(chǎn)廠家推薦的適用范圍選擇,但在反井鉆機(jī)鉆進(jìn)導(dǎo)孔期間,最好不進(jìn)行導(dǎo)孔鉆頭的更換,所以選導(dǎo)孔鉆頭時(shí)應(yīng)選擇適用于硬巖的鉆頭。對(duì)于擴(kuò)孔鉆頭,選擇滾刀時(shí),主要根據(jù)巖石的硬度、磨蝕性來確定滾刀的齒形和布置。反井鉆機(jī)一般采用鑲齒結(jié)構(gòu),選擇如下:
巖石的磨蝕性:低 → 中 → 高
硬 度:軟 → 中硬 → 堅(jiān)硬
齒 形:楔形 → 錐形 → 復(fù)合型 → 球形
滾 刀 結(jié) 構(gòu):多刃盤形 → 多刃盤形 → 無盤布置
④ 反井鉆機(jī)的選擇
首先根據(jù)鉆孔深度鉆孔直徑,初步選擇相應(yīng)的反井鉆機(jī),然后對(duì)鉆機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算:
提升力=動(dòng)力頭重量+擴(kuò)孔鉆頭重量+鉆桿重量+鉆壓
扭矩=破巖阻力矩+摩擦阻力
轉(zhuǎn)速根據(jù)鉆頭類型、直徑以及滾刀結(jié)構(gòu)確定。一般要求提升力不超過鉆機(jī)設(shè)計(jì)最大提升力的60%,扭矩不超過設(shè)計(jì)最大扭矩的70%。
⑤ 鉆機(jī)輔助設(shè)備的確定
反井鉆機(jī)的主要輔助設(shè)備是泵,泵用于導(dǎo)孔鉆進(jìn)時(shí)洗井液循環(huán)。根據(jù)不同的地質(zhì)條件,可采用泥漿或清水,泥漿作洗井液時(shí)除了有將巖屑帶到孔外的作用,還對(duì)地層有一定的支護(hù)作用。用清水鉆進(jìn)時(shí)一般可用離心泵,用泥漿鉆進(jìn)時(shí)必須采用柱塞式泥漿泵,泵的排量和泵壓必須滿足要求。
根據(jù)豎井或斜井施工的綜合條件,在確定采用反井鉆井法施工后,即要開始選擇反井鉆機(jī)和配套設(shè)備及工藝選擇。選擇設(shè)備主要依 據(jù)是:
(1) 工程條件。主要包括工程性質(zhì)、用途、主要技術(shù)參數(shù)(井孔深度、終孔直徑、井孔傾角度等)、相關(guān)工程狀況。根據(jù)施工井筒 的深度和傾角等要求,結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備及市場(chǎng)情況確定鉆機(jī)。 (2) 地質(zhì)條件。包括巖石的物理力學(xué)性質(zhì)、巖體產(chǎn)狀、主要地質(zhì)構(gòu)造及參數(shù)、水文地質(zhì)條件等。對(duì)于深孔、斜孔,應(yīng)有鉆孔位置的勘探孔資料和地質(zhì)柱狀圖。根據(jù)施工井位的地質(zhì)構(gòu)造及巖性,確定沖 洗液為泥漿或清水,從而選擇用泥漿泵或水泵。
(3) 施工條件。運(yùn)輸條件,吊裝條件以及供電、供水情況。根據(jù)井位供電、供水、運(yùn)輸及井位下水平巷道開通情況確定鉆機(jī)的類型。
一般在井位處應(yīng)有供電、供水,具有鉆機(jī)工作空間,在下水平巷道開通的情況下,選擇上擴(kuò)法施工,應(yīng)選擇上擴(kuò)類全斷面反井鉆機(jī)。在煤 礦多選擇電驅(qū)動(dòng)液壓反井鉆機(jī)。
2 選擇步驟
① 可行性研究和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
對(duì)工程概況和地質(zhì)條件進(jìn)行充分研究,確定是否具有采用反井鉆機(jī)施工條件:包括在上下水平隧洞內(nèi)能否形成運(yùn)輸、出渣、供水、供電等生產(chǎn)條件;圍巖在反井鉆井施工過程中和擴(kuò)挖期間能否穩(wěn)定,不發(fā)生較大的涌水和塌方。因?yàn)椋诜淳┕ず蛿U(kuò)挖期間,導(dǎo)井無法安設(shè)臨時(shí)支護(hù),若圍巖不能在這段時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定,發(fā)生塌方,將導(dǎo)井堵塞,會(huì)造成嚴(yán)重事故。因此,采用反井鉆機(jī)施工前,必須對(duì)此進(jìn)行充分的研究和論證。
表7
擴(kuò)挖直徑 /m |
打眼放炮人工施工的導(dǎo)井 (木垛、吊罐和爬罐法等) |
反井鉆機(jī)施工的導(dǎo)井 | |||
堅(jiān)硬巖石 (>100Mpa) |
較軟巖石 (<100Mpa) |
堅(jiān)硬巖石 (>100Mpa) |
較軟巖石 (<100Mpa) |
||
<5 5-8 >8 |
1.5×1.5m 2×2m 2.4×2.4m |
1.5×1.5m 1.5×1.5m 2×2m |
φ1.2-1.4 φ1.4-1.8 φ1.8-2 |
φ1.0 φ1.2-1.5 φ1.5-1.4 |
|
工程本身已確定了鉆孔深度和傾角,現(xiàn)在要確定導(dǎo)井直徑,也就是反井鉆機(jī)擴(kuò)孔直徑,導(dǎo)井的作用是溜渣、排水、通風(fēng)、要有足夠的斷面,保證擴(kuò)挖時(shí)不致堵塞。導(dǎo)井直徑過小,除了容易堵塞外,還增加了擴(kuò)挖時(shí)打眼和出渣工作量,降低了擴(kuò)挖速度。導(dǎo)井直徑過大,成本將會(huì)大大增加。因此,導(dǎo)井?dāng)嗝孢x擇必須合理,一般按表7選擇,但對(duì)于擴(kuò)挖直徑超過10m的工程,導(dǎo)井直徑可選擇在1.5m左右,先由下向上擴(kuò)挖到4~5m,后再擴(kuò)挖到設(shè)計(jì)斷面,這樣可加快施工速度,降低成本,減少導(dǎo)井堵塞。
③ 破巖刀具的選擇
破巖刀具包括導(dǎo)孔鉆頭和擴(kuò)孔滾刀。對(duì)于導(dǎo)孔鉆頭一般按生產(chǎn)廠家推薦的適用范圍選擇,但在反井鉆機(jī)鉆進(jìn)導(dǎo)孔期間,最好不進(jìn)行導(dǎo)孔鉆頭的更換,所以選導(dǎo)孔鉆頭時(shí)應(yīng)選擇適用于硬巖的鉆頭。對(duì)于擴(kuò)孔鉆頭,選擇滾刀時(shí),主要根據(jù)巖石的硬度、磨蝕性來確定滾刀的齒形和布置。反井鉆機(jī)一般采用鑲齒結(jié)構(gòu),選擇如下:
巖石的磨蝕性:低
硬
齒
滾
④ 反井鉆機(jī)的選擇
⑤ 鉆機(jī)輔助設(shè)備的確定
反井鉆機(jī)的主要輔助設(shè)備是泵,泵用于導(dǎo)孔鉆進(jìn)時(shí)洗井液循環(huán)。根據(jù)不同的地質(zhì)條件,可采用泥漿或清水,泥漿作洗井液時(shí)除了有將巖屑帶到孔外的作用,還對(duì)地層有一定的支護(hù)作用。用清水鉆進(jìn)時(shí)一般可用離心泵,用泥漿鉆進(jìn)時(shí)必須采用柱塞式泥漿泵,泵的排量和泵壓必須滿足要求。
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