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選擇反井鉆機的決定性因素
來源:www.www.penastar.com.cn 作者:admin 日期:2015-06-11 07:57:22 熱度:711 ℃
1反井鉆機選擇主要依據
① 工程概況,包括工程性質、用途、主要技術參數(井孔深度、擴挖直徑、井孔傾角等)、相關工程情況、相關工程施工進展情況。
② 地質條件,包括巖石的物理力學性質、巖體產狀、主要地質構造和參數、水文地質條件等,對于深孔、斜孔,應有鉆孔位置的地質柱狀圖等勘探資料。
2 選擇步驟
① 可行性研究和風險評價
對工程概況和地質條件進行充分研究,確定是否具有采用反井鉆機施工條件:包括在上下水平隧洞內能否形成運輸、出渣、供水、供電等生產條件;圍巖在反井鉆井施工過程中和擴挖期間能否穩定,不發生較大的涌水和塌方。因為,在反井施工和擴挖期間,導井無法安設臨時支護,若圍巖不能在這段時間內穩定,發生塌方,將導井堵塞,會造成嚴重事故。因此,采用反井鉆機施工前,必須對此進行充分的研究和論證。
表7 導井斷面直徑或斷面尺寸選擇
② 導井技術參數的確定
工程本身已確定了鉆孔深度和傾角,現在要確定導井直徑,也就是反井鉆機擴孔直徑,導井的作用是溜渣、排水、通風、要有足夠的斷面,保證擴挖時不致堵塞。導井直徑過小,除了容易堵塞外,還增加了擴挖時打眼和出渣工作量,降低了擴挖速度。導井直徑過大,成本將會大大增加。因此,導井斷面選擇必須合理,一般按表7選擇,但對于擴挖直徑超過10m的工程,導井直徑可選擇在1.5m左右,先由下向上擴挖到4~5m,后再擴挖到設計斷面,這樣可加快施工速度,降低成本,減少導井堵塞。
③ 破巖刀具的選擇
破巖刀具包括導孔鉆頭和擴孔滾刀。對于導孔鉆頭一般按生產廠家推薦的適用范圍選擇,但在反井鉆機鉆進導孔期間,最好不進行導孔鉆頭的更換,所以選導孔鉆頭時應選擇適用于硬巖的鉆頭。對于擴孔鉆頭,選擇滾刀時,主要根據巖石的硬度、磨蝕性來確定滾刀的齒形和布置。反井鉆機一般采用鑲齒結構,選擇如下:
巖石的磨蝕性:低 → 中 → 高
硬 度:軟 → 中硬 → 堅硬
齒 形:楔形 → 錐形 → 復合型 → 球形
滾 刀 結 構:多刃盤形 → 多刃盤形 → 無盤布置
④ 反井鉆機的選擇
首先根據鉆孔深度鉆孔直徑,初步選擇相應的反井鉆機,然后對鉆機的主要技術參數進行驗算:
提升力=動力頭重量+擴孔鉆頭重量+鉆桿重量+鉆壓
扭矩=破巖阻力矩+摩擦阻力
轉速根據鉆頭類型、直徑以及滾刀結構確定。一般要求提升力不超過鉆機設計最大提升力的60%,扭矩不超過設計最大扭矩的70%。
⑤ 鉆機輔助設備的確定
反井鉆機的主要輔助設備是泵,泵用于導孔鉆進時洗井液循環。根據不同的地質條件,可采用泥漿或清水,泥漿作洗井液時除了有將巖屑帶到孔外的作用,還對地層有一定的支護作用。用清水鉆進時一般可用離心泵,用泥漿鉆進時必須采用柱塞式泥漿泵,泵的排量和泵壓必須滿足要求。
①
②
2 選擇步驟
① 可行性研究和風險評價
對工程概況和地質條件進行充分研究,確定是否具有采用反井鉆機施工條件:包括在上下水平隧洞內能否形成運輸、出渣、供水、供電等生產條件;圍巖在反井鉆井施工過程中和擴挖期間能否穩定,不發生較大的涌水和塌方。因為,在反井施工和擴挖期間,導井無法安設臨時支護,若圍巖不能在這段時間內穩定,發生塌方,將導井堵塞,會造成嚴重事故。因此,采用反井鉆機施工前,必須對此進行充分的研究和論證。
表7
擴挖直徑 /m |
打眼放炮人工施工的導井 (木垛、吊罐和爬罐法等) |
反井鉆機施工的導井 | |||
堅硬巖石 (>100Mpa) |
較軟巖石 (<100Mpa) |
堅硬巖石 (>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 |
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工程本身已確定了鉆孔深度和傾角,現在要確定導井直徑,也就是反井鉆機擴孔直徑,導井的作用是溜渣、排水、通風、要有足夠的斷面,保證擴挖時不致堵塞。導井直徑過小,除了容易堵塞外,還增加了擴挖時打眼和出渣工作量,降低了擴挖速度。導井直徑過大,成本將會大大增加。因此,導井斷面選擇必須合理,一般按表7選擇,但對于擴挖直徑超過10m的工程,導井直徑可選擇在1.5m左右,先由下向上擴挖到4~5m,后再擴挖到設計斷面,這樣可加快施工速度,降低成本,減少導井堵塞。
③ 破巖刀具的選擇
破巖刀具包括導孔鉆頭和擴孔滾刀。對于導孔鉆頭一般按生產廠家推薦的適用范圍選擇,但在反井鉆機鉆進導孔期間,最好不進行導孔鉆頭的更換,所以選導孔鉆頭時應選擇適用于硬巖的鉆頭。對于擴孔鉆頭,選擇滾刀時,主要根據巖石的硬度、磨蝕性來確定滾刀的齒形和布置。反井鉆機一般采用鑲齒結構,選擇如下:
巖石的磨蝕性:低
硬
齒
滾
④ 反井鉆機的選擇
⑤ 鉆機輔助設備的確定
反井鉆機的主要輔助設備是泵,泵用于導孔鉆進時洗井液循環。根據不同的地質條件,可采用泥漿或清水,泥漿作洗井液時除了有將巖屑帶到孔外的作用,還對地層有一定的支護作用。用清水鉆進時一般可用離心泵,用泥漿鉆進時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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