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反井鉆機選型
來源:www.www.penastar.com.cn 作者:admin 日期:2015-06-29 05:38:30 熱度:787 ℃
反井鉆機選型
1. 反井鉆機選擇的依據
1. 反井鉆機選擇的依據
根據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和配套設備及工藝選擇。選擇設備主要依 據是:
(1) 工程條件。主要包括工程性質、用途、主要技術參數(井孔深度、終孔直徑、井孔傾角度等)、相關工程狀況。根據施工井筒 的深度和傾角等要求,結合現有設備及市場情況確定鉆機。
(2) 地質條件。包括巖石的物理力學性質、巖體產狀、主要地質構造及參數、水文地質條件等。對于深孔、斜孔,應有鉆孔位置的勘探孔資料和地質柱狀圖。根據施工井位的地質構造及巖性,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。運輸條件,吊裝條件以及供電、供水情況。根據井位供電、供水、運輸及井位下水平巷道開通情況確定鉆機的類型。
一般在井位處應有供電、供水,具有鉆機工作空間,在下水平巷道開通的情況下,選擇上擴法施工,應選擇上擴類全斷面反井鉆機。在煤礦多選擇電驅動液壓反井鉆機。
2. 可行性分析和風險評估 對工程施工條件進行分析,包括上下水平隧道是否形具有運輸、 出渣、供水、供電、通風等生產系統; 對地質條件進行分析,分析圍巖在反井鉆井施工過程中和擴孔期間能否穩定,不發生較大的涌水和塌方,造成鉆孔堵塞和下部設施淹沒。因為在反井施工期間,無法進行支護,若圍巖不能自穩,發生塌 方,將會堵塞鉆孔,造成事故; 對施工位置安全狀況進行分析,包括交通運輸、通風、隧道支護情況及穩定情況、洪水、有害氣體等是否對施工人員和設備傷害程度。 綜合以上分析,以確定是否具有采用反井鉆機施工可能。
3. 反井鉆機選擇
3.1 鉆孔參數的確定 工程本身已確定了鉆孔深度和傾角,還要確定擴孔直徑。鉆孔的作用是溜渣、排水、通風,因此要有足夠的斷面強。需要再擴挖(刷大)的工程,擴挖期間不發生堵塞。擴孔直徑太小,除了容易發生堵塞外,還增加了擴挖時打眼和出渣工作量,降低擴挖速度。導井直徑過大,反井鉆井施工成本增加,因此,鉆孔直徑選擇必須合理,一般 鉆孔直徑選擇如表4-1。
3.1 鉆孔參數的確定 工程本身已確定了鉆孔深度和傾角,還要確定擴孔直徑。鉆孔的作用是溜渣、排水、通風,因此要有足夠的斷面強。需要再擴挖(刷大)的工程,擴挖期間不發生堵塞。擴孔直徑太小,除了容易發生堵塞外,還增加了擴挖時打眼和出渣工作量,降低擴挖速度。導井直徑過大,反井鉆井施工成本增加,因此,鉆孔直徑選擇必須合理,一般 鉆孔直徑選擇如表4-1。
表 4-1 鉆孔直徑選擇參考
3.2 選擇破巖滾刀 反井鉆機靠滾刀對巖石的擠壓、刮削和剪切破碎巖石,根據巖石的礦物構成、硬度、磨蝕性以及抗壓、抗拉、抗剪等力學指標來確定 滾刀齒形類型,選擇如下: 巖石的磨蝕性:低→中→高; 硬度:軟→中硬→堅硬 齒形:楔齒→錐形→復合型→球形; 滾刀結構:單刃盤形滾刀(無鑲齒)→多刃盤形滾刀(刀刃上鑲 齒)→無刃滾刀(刀體錐面鑲齒)。 反井鉆機滾刀選擇后,根據巖石條件在擴孔鉆頭合理布置滾刀, 也就可以確定,破碎巖石需要的最大鉆壓。 如在抗壓強度100MPa的巖石中,鉆進深度200m、直徑1.4m的鉆孔,在擴孔鉆頭上需要布置6把中硬巖滾刀,每把滾刀需要約30kN破巖壓力,整個鉆頭的破巖鉆壓180kN。
3.3 鉆桿選擇 鉆桿包括普通鉆桿、穩定鉆桿、接頭鉆桿,選擇鉆桿時要滿足拉力和扭矩共同作用下的強度、剛度要求,同時要達到一定的抗疲勞破壞能力,鉆桿連接絲扣要有通用性和互換性。鉆桿選擇完成后,鉆桿的重量是影響鉆機選擇的因素。如有效長度1.0m、外徑182mm的鉆桿,重量約155kg。穩定鉆桿和接頭鉆桿外徑,要予導孔鉆頭外徑匹 配。
3.4 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: 實際工作拉力=動力頭重量+擴孔鉆頭重量+鉆桿重量+最大鉆壓 實際工作扭矩=破巖阻力矩+摩擦阻力 如在抗壓強度100MPa的巖石中,鉆進深度200m、直徑1.4m的鉆孔,可以初步選擇LM-200型反井鉆機(其參數前面以作說明), 進行鉆機拉力和扭矩驗算: 實際工作拉力=40kN(動力頭及油缸重量)+25kN(擴空鉆頭重量)+200m×155kg×9.8(重力加速度)/1000+180kN(鉆壓)= 548.8kN 扭矩 一般要求實際工作拉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60%。在本例中LM-200型反井鉆機最大拉力為850kN,實際工作拉力/最大拉力比是64.5%,LM-200型基本上 滿足工程要求,但也可以選擇更大的型號的反井鉆機。
3.3 鉆桿選擇 鉆桿包括普通鉆桿、穩定鉆桿、接頭鉆桿,選擇鉆桿時要滿足拉力和扭矩共同作用下的強度、剛度要求,同時要達到一定的抗疲勞破壞能力,鉆桿連接絲扣要有通用性和互換性。鉆桿選擇完成后,鉆桿的重量是影響鉆機選擇的因素。如有效長度1.0m、外徑182mm的鉆桿,重量約155kg。穩定鉆桿和接頭鉆桿外徑,要予導孔鉆頭外徑匹 配。
3.4 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: 實際工作拉力=動力頭重量+擴孔鉆頭重量+鉆桿重量+最大鉆壓 實際工作扭矩=破巖阻力矩+摩擦阻力 如在抗壓強度100MPa的巖石中,鉆進深度200m、直徑1.4m的鉆孔,可以初步選擇LM-200型反井鉆機(其參數前面以作說明), 進行鉆機拉力和扭矩驗算: 實際工作拉力=40kN(動力頭及油缸重量)+25kN(擴空鉆頭重量)+200m×155kg×9.8(重力加速度)/1000+180kN(鉆壓)= 548.8kN 扭矩 一般要求實際工作拉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60%。在本例中LM-200型反井鉆機最大拉力為850kN,實際工作拉力/最大拉力比是64.5%,LM-200型基本上 滿足工程要求,但也可以選擇更大的型號的反井鉆機。
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