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长斜井导井的开挖施工技巧

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:平段开挖至斜井下部弯管时,为满足斜井段爬罐安装空间及开挖溜渣、出渣需求,弯管段需扩挖。使用ZFY1.8/250型号的反井钻机进行斜井导井施工,技术参数指标为:导孔直径为250mm,反拉孔直径为1.8m,钻孔偏斜率直孔不大于1.00%,斜孔不大于1.20%。以下对3条斜井钻孔施工进行描述。图3.2.4斜井下部弯管扩挖纵剖面3.2.4.3 反井钻导井施工反井钻机技术参数。反井钻机安装就位后,经测量放样,在爬罐导井中心点开孔,调整钻杆角度至设计开孔角度,进行导孔施工。

长斜井导井的开挖施工技巧

为实现阿里玛克爬罐与反井钻导井顺利对接,先将设计直线段上、下延伸分别与对应平洞轴线相交形成各斜井导井轴线。对各斜井上、下弯段进行适当扩挖,以便上部布置反井钻机,下部布置出渣通道。施工中含(弯段扩挖部分)实际1号上斜井导井长度为364.00m,1号下斜井导井长度为305.00m,2号下斜井导井长度为322.00m。

3.2.4.1 工艺流程

(1)反井钻施工工艺流程:爬罐导井中心点放样→反井钻机基础清理及混凝土浇筑→反井钻机调平就位→二期混凝土浇筑→φ250mm导孔正向钻进→φ250mm导孔与爬罐导井贯通(导孔贯通爬罐导井偏斜率大于0.5%,导孔深度130m以内时,拆除反井钻)→拆除φ250mm钻头安装φ1.40m反拉扩孔钻头(反井钻导孔相对爬罐导井中心线,偏斜率不大于0.5%,导孔深度大于130m时进行φ1.40m反拉扩孔)→设备拆除。

(2)阿里玛克爬罐施工工艺流程:安装空间开挖支护→爬罐工作平台搭设→爬罐安装调试运行→斜井导井施工20.00m后要安装激光照准仪→钻孔装药→爬罐下至平台起爆→通风喷水→危石处理→延长轨道→放样→出渣。

3.2.4.2 施工准备

(1)斜井上部弯管施工。平段开挖至斜井上部弯管时,为满足反井钻设备安装空间的需求,弯管段需要扩挖。扩挖部位体型以平洞底板线及斜井轴线的交点控制,需要在此点再往前进尺4m,扩挖量为350m3。斜井上部弯管扩挖纵剖面如图3.2.3所示。

(2)斜井下部弯管施工。平段开挖至斜井下部弯管时,为满足斜井段爬罐安装空间及开挖溜渣、出渣需求,弯管段需扩挖。扩挖部位体型以平洞及斜井轴线的交点控制,扩挖长度21m,扩挖量为330m3。斜井下部弯管扩挖纵剖面如图3.2.4所示。

图3.2.3 斜井上部弯管扩挖纵剖面(单位:mm)

图3.2.4 斜井下部弯管扩挖纵剖面

3.2.4.3 反井钻导井施工

(1)反井钻机技术参数。使用ZFY1.8/250(LM-250)型号的反井钻机进行斜井导井施工,技术参数指标为:导孔直径为250mm,反拉孔直径为1.8m(本次仍采用钻径1.4m),钻孔偏斜率直孔不大于1.00%,斜孔不大于1.20%。在岩石级别为11级的花岗岩岩层中,导孔钻进速度约1m/h,扩孔速度0.8m/h。使用反井钻机钻孔,速度快,施工安全性好。与传统钻爆法相比,使用反井钻机的最大优势是安全、快捷。头→1.4m反导井施工。

(2)施工工序。反井钻导井施工工序为:反井钻安装→正导孔施工→安装扩挖钻

(3)施工方法:

1)反井钻基座混凝土施工。在工作面开挖完成后,浇筑C25反井钻基座混凝土,基座尺寸根据斜井及反井钻要求制作。基座上固定钻机处留置地锚螺栓槽。

2)反井钻机安装及调试。反井钻机在洞内使用10t手葫芦吊装。安装就位时,严格检查钻机定位方向(即孔斜方位角)、钻进方向(钻孔顶角)是否符合设计要求。利用吊垂线放样钻孔顶角,采用全站仪按斜洞轴线方向在洞壁上和孔位放样以保证水平方位角的正确。待钻机定位后浇筑二期混凝土,7d后系统调试试运转。

3)导孔施工。反井钻机安装就位后,经测量放样,在爬罐导井中心点开孔,调整钻杆角度至设计开孔角度,进行导孔施工。在施工过程中,及时采用BZE-S电子单点测斜仪进行孔斜测量,并根据实测孔斜变化及时调整稳定钻杆和钻进参数。

4)反拉扩孔施工:

a.φ1.4m扩孔钻头连接。导孔钻穿后,人工辅助将扩孔钻头对准钻杆,转动扩孔钻头,将钻杆与扩孔钻头连接,开始慢速提升钻头至岩面。

b.将动力水龙头出轴转速调为慢速挡,钻压调至最小值,进行岩体扩孔。

c.在扩孔钻头还未全部进入钻孔时,为防止钻头剧烈晃动而损坏刀具,使用低钻压、低转速,待钻头全部钻进时,方可加压钻进。

d.围岩较完整的斜井段,钻压和回转扭矩随孔深增加而加大;在遇断层破碎带或更换新滚刀后,适当减小钻压和回转扭矩。

e.在扩孔结束前3m范围内,减小钻压和回转扭矩,直至扩孔结束。

(4)反井钻施工过程控制。对接技术关键在于反井钻φ250mm导孔偏斜率的控制。呼蓄电站斜井反井钻施工过程中对钻孔预设角度和开钻后进行了控制。以下对3条斜井钻孔施工进行描述。反井钻施工如图3.2.5所示。

e.导孔偏斜分析。由于钻孔孔深30.00m之前未配置高精度BZE-S型电子单点测斜仪,未能及时了解钻孔的偏斜量,导致钻孔在40.00m孔深时,钻孔倾角已达到设计角度60°,在此情况下,随着孔深加大,钻杆自重越来越大,钻杆的弯曲度进一步加大,钻孔倾角只会越来较大,此时采取纠偏措施已不会有明显作用。1号下斜井反井钻导孔测斜偏斜统计见表3.2.2。

图3.2.4 斜井下部弯管扩挖纵剖面

3.2.4.3 反井钻导井施工

(1)反井钻机技术参数。使用ZFY1.8/250(LM-250)型号的反井钻机进行斜井导井施工,技术参数指标为:导孔直径为250mm,反拉孔直径为1.8m(本次仍采用钻径1.4m),钻孔偏斜率直孔不大于1.00%,斜孔不大于1.20%。在岩石级别为11级的花岗岩岩层中,导孔钻进速度约1m/h,扩孔速度0.8m/h。使用反井钻机钻孔,速度快,施工安全性好。与传统钻爆法相比,使用反井钻机的最大优势是安全、快捷。头→1.4m反导井施工。

(2)施工工序。反井钻导井施工工序为:反井钻安装→正导孔施工→安装扩挖钻

(3)施工方法:

1)反井钻基座混凝土施工。在工作面开挖完成后,浇筑C25反井钻基座混凝土,基座尺寸根据斜井及反井钻要求制作。基座上固定钻机处留置地锚螺栓槽。

2)反井钻机安装及调试。反井钻机在洞内使用10t手葫芦吊装。安装就位时,严格检查钻机定位方向(即孔斜方位角)、钻进方向(钻孔顶角)是否符合设计要求。利用吊垂线放样钻孔顶角,采用全站仪按斜洞轴线方向在洞壁上和孔位放样以保证水平方位角的正确。待钻机定位后浇筑二期混凝土,7d后系统调试试运转。

3)导孔施工。反井钻机安装就位后,经测量放样,在爬罐导井中心点开孔,调整钻杆角度至设计开孔角度,进行导孔施工。在施工过程中,及时采用BZE-S电子单点测斜仪进行孔斜测量,并根据实测孔斜变化及时调整稳定钻杆和钻进参数。

4)反拉扩孔施工:

a.φ1.4m扩孔钻头连接。导孔钻穿后,人工辅助将扩孔钻头对准钻杆,转动扩孔钻头,将钻杆与扩孔钻头连接,开始慢速提升钻头至岩面。

b.将动力水龙头出轴转速调为慢速挡,钻压调至最小值,进行岩体扩孔。

c.在扩孔钻头还未全部进入钻孔时,为防止钻头剧烈晃动而损坏刀具,使用低钻压、低转速,待钻头全部钻进时,方可加压钻进。

d.围岩较完整的斜井段,钻压和回转扭矩随孔深增加而加大;在遇断层破碎带或更换新滚刀后,适当减小钻压和回转扭矩。

e.在扩孔结束前3m范围内,减小钻压和回转扭矩,直至扩孔结束。

(4)反井钻施工过程控制。对接技术关键在于反井钻φ250mm导孔偏斜率的控制。呼蓄电站斜井反井钻施工过程中对钻孔预设角度和开钻后进行了控制。以下对3条斜井钻孔施工进行描述。反井钻施工如图3.2.5所示。

e.导孔偏斜分析。由于钻孔孔深30.00m之前未配置高精度BZE-S型电子单点测斜仪,未能及时了解钻孔的偏斜量,导致钻孔在40.00m孔深时,钻孔倾角已达到设计角度60°,在此情况下,随着孔深加大,钻杆自重越来越大,钻杆的弯曲度进一步加大,钻孔倾角只会越来较大,此时采取纠偏措施已不会有明显作用。1号下斜井反井钻导孔测斜偏斜统计见表3.2.2。

图3.2.5 反井钻施工

1)1号下斜井。施工参数及施工过程分析如下:

a.开孔位置及角度。开孔位置设定在爬罐导井的中心,开孔角度定为59.5°(设计角度60°,预留0.5°)。

b.稳定钻杆的配置。开孔阶段钻具采用钻头后连续安装20根稳定钻杆,构成开孔钻具组,稳定钻杆主要是在钻孔过程中使钻头沿开孔方向起导向作用,保证钻进方向。

c.钻进参数。开孔:推进压力为1~1.5MPa;转速为10~15r/min;正常钻进:推进压力为2~3MPa;转速为25~28r/min;背压:钻孔速度超过1m/h后调整为背压,压力2~10MPa。

d.导孔钻进过程检测及调整。开孔钻至40.00m时,对孔斜进行了测量,结果下偏0.5°。纠偏措施是:起钻并重新配置稳定钻杆,改为前5.00m使用稳定钻杆,8.00m、12.00m、20.00m、25.00m处使用稳定钻杆,之后是每20.00m加一根稳定钻杆,钻进过程中适当增大推进压力,低压控制钻进,至75.00m处经测斜计算,偏离爬罐导井轴线0.28m。孔深123.00m处再次提钻测斜,偏离爬罐导井轴线0.87m,经计算偏斜率已经超出0.5%。故停止了反井钻的施工,等待爬罐导井施工直至贯通。贯通后经测量队实测,纵向偏差0.125-0.007=0.118m,横向偏差1.516-0.581=0.935m,综合偏差1.521-0.581=0.94m,偏斜率0.71%,超出0.5%,不具备反拉扩孔条件。实际施工中反井钻导孔作为爬罐导井后期施工的通风孔后,烟筒效应明显,爬罐导井排烟时间显著减少,提高了爬罐导井施工速度。

表3.2.2 1号下斜井反井钻导孔测斜偏斜统计

图3.2.5 反井钻施工

1)1号下斜井。施工参数及施工过程分析如下:

a.开孔位置及角度。开孔位置设定在爬罐导井的中心,开孔角度定为59.5°(设计角度60°,预留0.5°)。

b.稳定钻杆的配置。开孔阶段钻具采用钻头后连续安装20根稳定钻杆,构成开孔钻具组,稳定钻杆主要是在钻孔过程中使钻头沿开孔方向起导向作用,保证钻进方向。

c.钻进参数。开孔:推进压力为1~1.5MPa;转速为10~15r/min;正常钻进:推进压力为2~3MPa;转速为25~28r/min;背压:钻孔速度超过1m/h后调整为背压,压力2~10MPa。

d.导孔钻进过程检测及调整。开孔钻至40.00m时,对孔斜进行了测量,结果下偏0.5°。纠偏措施是:起钻并重新配置稳定钻杆,改为前5.00m使用稳定钻杆,8.00m、12.00m、20.00m、25.00m处使用稳定钻杆,之后是每20.00m加一根稳定钻杆,钻进过程中适当增大推进压力,低压控制钻进,至75.00m处经测斜计算,偏离爬罐导井轴线0.28m。孔深123.00m处再次提钻测斜,偏离爬罐导井轴线0.87m,经计算偏斜率已经超出0.5%。故停止了反井钻的施工,等待爬罐导井施工直至贯通。贯通后经测量队实测,纵向偏差0.125-0.007=0.118m,横向偏差1.516-0.581=0.935m,综合偏差1.521-0.581=0.94m,偏斜率0.71%,超出0.5%,不具备反拉扩孔条件。实际施工中反井钻导孔作为爬罐导井后期施工的通风孔后,烟筒效应明显,爬罐导井排烟时间显著减少,提高了爬罐导井施工速度。

表3.2.2 1号下斜井反井钻导孔测斜偏斜统计

2)1号上斜井。施工参数及施工过程分析如下:

a.开孔位置及角度。开孔位置设定在爬罐导井的中心,开孔角度为54.5°(设计角度55°,预留0.5°)。

b.稳定钻杆配置。开孔钻具采用钻头后连续安装20根稳定钻杆,构成开孔钻具组,稳定钻杆主要是在钻孔过程中使钻头沿开孔方向起导向作用,以保证钻孔方向。

c.钻进参数控制。开孔:推进压力为1.0~1.5MPa;转速为10~15r/min;正常钻进:推进压力为2.0~2.5MPa;转速为25~28r/min;背压:钻进速度超过1m/h后调整为背压,压力2~10MPa。

d.导孔钻进过程检测及调整。开孔钻到33.00m时,起钻检查,发现钻头两牙轮已损坏无法转动,对孔斜进行了测量,结果向下偏离0.2°。起钻后更换了材质好的钻头,同时对钻进参数进行了调整:稳定钻杆配置为前3根、第9根、第14根、第20根、第25根,之后是每20.00m加一根稳定钻杆;适当增大推进压力,低压控制钻进。孔深60.00m时经实测,向下偏离轴线0.326m;孔深112.00m时经实测,向下偏离轴线1.20m,已达到爬罐导井边缘,偏差过大,再继续钻孔已无意义。停钻等待爬罐导井施工直至贯通。贯通后经测量队实测,纵向偏差=0.11-0.006=0.104m,横向偏差=2.181-0.981=1.2m,综合偏差=2.184-0.981=1.203m,偏斜率=1.07%。

同样导孔作为爬罐导井后期施工的通风孔,利用导孔烟筒效应,爬罐施工通风排烟时间每循环缩短4h,提高了爬罐导井施工进度。

e.导孔偏斜分析。由于导孔钻头部分牙轮损坏不转,导致钻孔孔深在33.00m时,钻孔倾角已达到55.2°。在此情况下,随着孔深加大,钻杆自重越来越大,钻杆的弯曲度进一步加大,钻孔倾角只会越来较大,此时采取纠偏措施已不会有明显作用。1号上斜井反井钻导孔测斜偏斜统计见表3.2.3。

表3.2.3 1号上斜井反井钻导孔测斜偏斜统计

2)1号上斜井。施工参数及施工过程分析如下:

a.开孔位置及角度。开孔位置设定在爬罐导井的中心,开孔角度为54.5°(设计角度55°,预留0.5°)。

b.稳定钻杆配置。开孔钻具采用钻头后连续安装20根稳定钻杆,构成开孔钻具组,稳定钻杆主要是在钻孔过程中使钻头沿开孔方向起导向作用,以保证钻孔方向。

c.钻进参数控制。开孔:推进压力为1.0~1.5MPa;转速为10~15r/min;正常钻进:推进压力为2.0~2.5MPa;转速为25~28r/min;背压:钻进速度超过1m/h后调整为背压,压力2~10MPa。

d.导孔钻进过程检测及调整。开孔钻到33.00m时,起钻检查,发现钻头两牙轮已损坏无法转动,对孔斜进行了测量,结果向下偏离0.2°。起钻后更换了材质好的钻头,同时对钻进参数进行了调整:稳定钻杆配置为前3根、第9根、第14根、第20根、第25根,之后是每20.00m加一根稳定钻杆;适当增大推进压力,低压控制钻进。孔深60.00m时经实测,向下偏离轴线0.326m;孔深112.00m时经实测,向下偏离轴线1.20m,已达到爬罐导井边缘,偏差过大,再继续钻孔已无意义。停钻等待爬罐导井施工直至贯通。贯通后经测量队实测,纵向偏差=0.11-0.006=0.104m,横向偏差=2.181-0.981=1.2m,综合偏差=2.184-0.981=1.203m,偏斜率=1.07%。

同样导孔作为爬罐导井后期施工的通风孔,利用导孔烟筒效应,爬罐施工通风排烟时间每循环缩短4h,提高了爬罐导井施工进度。

e.导孔偏斜分析。由于导孔钻头部分牙轮损坏不转,导致钻孔孔深在33.00m时,钻孔倾角已达到55.2°。在此情况下,随着孔深加大,钻杆自重越来越大,钻杆的弯曲度进一步加大,钻孔倾角只会越来较大,此时采取纠偏措施已不会有明显作用。1号上斜井反井钻导孔测斜偏斜统计见表3.2.3。

表3.2.3 1号上斜井反井钻导孔测斜偏斜统计

3)2号下斜井。施工参数及施工过程分析如下:

a.开孔位置及角度。开孔位置设定在爬罐导井的中心,开孔角度为55°。

b.稳定钻杆配置。开孔钻具采用钻头后连续安装20根稳定钻杆,构成开孔钻具组,稳定钻杆主要是在钻孔过程中使钻头沿开孔方向起导向作用,以保证钻孔方向。

c.钻进参数。开孔:推进压力为0.5~1.5MPa,转速为15~25r/min;稳定钻杆段钻进:第一根稳定钻杆进入孔内后,随后的稳定钻杆推进力为1.5~2.5MPa,压力从小逐渐增加到正常钻进的最大值3.5MPa,转速为25~30r/min;正常钻进:推进压力为2.5~3.5MPa,转速为25~30r/min;背压:大约钻孔深度超过30.00m或钻孔速度超过1m/h时,调整为背压钻进,之后背压压力2~10MPa。

d.导孔钻进过程检测及调整控制。开孔钻进至孔深32.00m时,起钻检查,对孔斜进行了测量计算,偏差为0.06m。对钻进参数进行了调整:稳定钻杆配置调整为钻头后1m、3m、5m、8m、10m、15m、20m、25m,共8根稳定钻杆,随后是每20.00m加一根。反井钻导孔在孔深156.00m处与爬罐导井贯通。

e.导孔偏斜分析。2号下斜井导孔贯通效果较为理想,贯通后经全站仪实测,纵向偏差0.354-0.009=0.345m,横向偏差=1.181-0.581=0.6m,综合偏差=1.233-0.581=0.652m,偏斜值为0.42m,满足反井钻反拉扩孔条件。2号下斜井反井钻导孔测斜偏斜统计见表3.2.4。

表3.2.4 2号下斜井反井钻导孔测斜偏斜统计

3)2号下斜井。施工参数及施工过程分析如下:

a.开孔位置及角度。开孔位置设定在爬罐导井的中心,开孔角度为55°。

b.稳定钻杆配置。开孔钻具采用钻头后连续安装20根稳定钻杆,构成开孔钻具组,稳定钻杆主要是在钻孔过程中使钻头沿开孔方向起导向作用,以保证钻孔方向。

c.钻进参数。开孔:推进压力为0.5~1.5MPa,转速为15~25r/min;稳定钻杆段钻进:第一根稳定钻杆进入孔内后,随后的稳定钻杆推进力为1.5~2.5MPa,压力从小逐渐增加到正常钻进的最大值3.5MPa,转速为25~30r/min;正常钻进:推进压力为2.5~3.5MPa,转速为25~30r/min;背压:大约钻孔深度超过30.00m或钻孔速度超过1m/h时,调整为背压钻进,之后背压压力2~10MPa。

d.导孔钻进过程检测及调整控制。开孔钻进至孔深32.00m时,起钻检查,对孔斜进行了测量计算,偏差为0.06m。对钻进参数进行了调整:稳定钻杆配置调整为钻头后1m、3m、5m、8m、10m、15m、20m、25m,共8根稳定钻杆,随后是每20.00m加一根。反井钻导孔在孔深156.00m处与爬罐导井贯通。

e.导孔偏斜分析。2号下斜井导孔贯通效果较为理想,贯通后经全站仪实测,纵向偏差0.354-0.009=0.345m,横向偏差=1.181-0.581=0.6m,综合偏差=1.233-0.581=0.652m,偏斜值为0.42m,满足反井钻反拉扩孔条件。2号下斜井反井钻导孔测斜偏斜统计见表3.2.4。

表3.2.4 2号下斜井反井钻导孔测斜偏斜统计

导孔与爬罐导井位置如图3.2.6所示。

f.反拉扩孔钻头安装。钻杆距离井下平洞腰线3m左右时停止下钻,然后进行反拉钻头的安装。扩孔钻头直径1.4m,自重3t;钻杆总长322m,自重63t。在这种情况下安装钻头面临的技术难点是:①322m的钻杆处于55°的倾角,会因重力与钻杆方向不一致而产生弯曲变形,因此钻杆在安装钻头转动的过程中将产生较大的晃动,增加安装钻头难度;②在完成反拉钻头安装后,钻杆加上钻头的重量将近66t紧贴井壁,井壁对钻杆和钻头产生摩擦阻力,使向上提钻的难度加大。

反拉钻头的实际安装过程如下:首先尝试固定钻头,再转动钻杆进行对接安装;通过调整可使钻头与钻杆保持在同一条轴线上,但因钻杆悬空且呈弯曲状态,只要稍微转动,钻杆马上会偏离轴线。此办法数次安装钻头始终不能成功。

反井钻施工示意图如图3.2.7所示。

导孔与爬罐导井位置如图3.2.6所示。

f.反拉扩孔钻头安装。钻杆距离井下平洞腰线3m左右时停止下钻,然后进行反拉钻头的安装。扩孔钻头直径1.4m,自重3t;钻杆总长322m,自重63t。在这种情况下安装钻头面临的技术难点是:①322m的钻杆处于55°的倾角,会因重力与钻杆方向不一致而产生弯曲变形,因此钻杆在安装钻头转动的过程中将产生较大的晃动,增加安装钻头难度;②在完成反拉钻头安装后,钻杆加上钻头的重量将近66t紧贴井壁,井壁对钻杆和钻头产生摩擦阻力,使向上提钻的难度加大。

反拉钻头的实际安装过程如下:首先尝试固定钻头,再转动钻杆进行对接安装;通过调整可使钻头与钻杆保持在同一条轴线上,但因钻杆悬空且呈弯曲状态,只要稍微转动,钻杆马上会偏离轴线。此办法数次安装钻头始终不能成功。

反井钻施工示意图如图3.2.7所示。

图3.2.6 导孔与爬罐导井位置(单位:m)

图3.2.6 导孔与爬罐导井位置(单位:m)

图3.2.7 反井钻施工示意图

固定钻杆、转动钻头对接安装:采用在搭设的简易脚手架平台上吊装反拉钻头,同时固定钻杆,采用自制的“转盘悬吊提升器”人工辅助旋转反拉钻头,进行钻头与钻杆对接安装,最终取得了成功。现场反拉钻头安装图如图3.2.8所示。

图3.2.7 反井钻施工示意图

固定钻杆、转动钻头对接安装:采用在搭设的简易脚手架平台上吊装反拉钻头,同时固定钻杆,采用自制的“转盘悬吊提升器”人工辅助旋转反拉钻头,进行钻头与钻杆对接安装,最终取得了成功。现场反拉钻头安装图如图3.2.8所示。

图3.2.8 现场反拉钻头安装图

(5)2号下斜井反井钻反导井施工。扩挖钻头安装完成后开始自下而上反拉扩孔,先慢速上提钻具,直到滚刀开始接触岩石,然后停止上提,开钻时因岩面不平整,滚刀局部接触岩面,钻进时钻机震动大,使用最低转速旋转,并缓慢给进,保证钻头滚刀不受过大的冲击而破坏。刀齿把凸出的岩石破碎掉后,即钻头全部均匀接触岩石,才能正常扩孔钻进。为保证反井钻机和滚刀的使用寿命,一般将系统压力限制在18MPa之内。在扩孔过程中,当岩石硬度较大,可适当增加钻压,反之可以减少钻压。扩孔时,要及时出渣,防止堵孔。扩孔过程也是拆钻杆的过程,拆下的钻杆要进行必要的清理,上油带好保护帽。当扩孔钻头驶至距基础2.50m时,要降低钻压慢速钻进,仔细观察地面基础周围是否有异常现象,如果有,要及时采取措施处理,以免发生意外。待钻头露出地面后,将扩孔钻头卡固在钢轨上、拆掉反井钻机的前后斜拉杆和各种油管,将主机车从钻架上拆掉,将钻架主机车和一些辅助设备拆下。利用手动葫芦把扩孔钻头吊装牢固,拆除轨道,将扩孔钻头提出孔外,运到斜井上部平洞;然后将泵车、油箱冷却器拆下,分别运出,全部钻孔工作结束。

爬罐及反井钻导井施工结束后,斜井上部是反井钻施工形成的直径1.40m圆形导井,斜井下部是爬罐施工形成的2.40m×2.40m正方形导井。其中爬罐施工形成的2.40m×2.40m正方形导井可直接作为溜渣井使用;反井钻施工形成的直径1.40m圆形导井,需要人工自下而上反向扩挖成直径为3.00m的圆形溜渣井。

反向扩挖时钻工工作平台及钻工上、下斜井交通使用卷扬机升降吊笼。为保证吊笼中施工人员安全,采用封闭式吊笼。

1)2号下斜井反井钻导井开挖台车准备:

a.强度验算。溜渣井开挖台车分两层作业平台,各有一名作业人员,取下层平台验算,台车平台承重0.204t。计算均布面荷载为1.48k N/m2。选取单根承重杆件进行强度验算:

均布荷载:

图3.2.8 现场反拉钻头安装图

(5)2号下斜井反井钻反导井施工。扩挖钻头安装完成后开始自下而上反拉扩孔,先慢速上提钻具,直到滚刀开始接触岩石,然后停止上提,开钻时因岩面不平整,滚刀局部接触岩面,钻进时钻机震动大,使用最低转速旋转,并缓慢给进,保证钻头滚刀不受过大的冲击而破坏。刀齿把凸出的岩石破碎掉后,即钻头全部均匀接触岩石,才能正常扩孔钻进。为保证反井钻机和滚刀的使用寿命,一般将系统压力限制在18MPa之内。在扩孔过程中,当岩石硬度较大,可适当增加钻压,反之可以减少钻压。扩孔时,要及时出渣,防止堵孔。扩孔过程也是拆钻杆的过程,拆下的钻杆要进行必要的清理,上油带好保护帽。当扩孔钻头驶至距基础2.50m时,要降低钻压慢速钻进,仔细观察地面基础周围是否有异常现象,如果有,要及时采取措施处理,以免发生意外。待钻头露出地面后,将扩孔钻头卡固在钢轨上、拆掉反井钻机的前后斜拉杆和各种油管,将主机车从钻架上拆掉,将钻架主机车和一些辅助设备拆下。利用手动葫芦把扩孔钻头吊装牢固,拆除轨道,将扩孔钻头提出孔外,运到斜井上部平洞;然后将泵车、油箱冷却器拆下,分别运出,全部钻孔工作结束。

爬罐及反井钻导井施工结束后,斜井上部是反井钻施工形成的直径1.40m圆形导井,斜井下部是爬罐施工形成的2.40m×2.40m正方形导井。其中爬罐施工形成的2.40m×2.40m正方形导井可直接作为溜渣井使用;反井钻施工形成的直径1.40m圆形导井,需要人工自下而上反向扩挖成直径为3.00m的圆形溜渣井。

反向扩挖时钻工工作平台及钻工上、下斜井交通使用卷扬机升降吊笼。为保证吊笼中施工人员安全,采用封闭式吊笼。(www.xing528.com)

1)2号下斜井反井钻导井开挖台车准备:

a.强度验算。溜渣井开挖台车分两层作业平台,各有一名作业人员,取下层平台验算,台车平台承重0.204t。计算均布面荷载为1.48k N/m2。选取单根承重杆件进行强度验算:

均布荷载:

跨中弯矩

跨中弯矩:

强度验算:

强度验算:

得出作业台车强度满足要求。

b.钢丝绳的选用。同载人交通台车采用同样的钢丝绳,钢丝绳结构:6×37+FC/IWR;钢丝绳捻法:交互捻式。公称直径为18mm、公称抗拉强度为1770MPa的钢丝绳,最小破断拉力为18.3t。

钢丝绳受力:

F=1.03×sin55°+0.021×1.03×cos55°=0.86(t)

钢丝绳最小破断拉力

18.3t≥0.86×14=12.04t

满足安全要求。

c.吊耳承重安全。选用吊耳尺寸规格与运输台车、扩挖支护作业台车均相同,而受力均小于其他台车,得到吊耳安全性满足要求。

2)爆破参数。爆破参数为:手风钻在导井内环向钻孔,孔深1.00m,孔径42mm,孔间距0.45m;φ32乳化药卷孔内连续装药;爆破网络采用由下至上分层起爆。爆破石渣经溜渣井溜至斜井下部平洞,用侧翻装载机配合15t出渣车出渣。

斜井导井反向扩挖(溜渣井开挖)爆破参数见表3.2.5。

表3.2.5 斜井导井反向扩挖(溜渣井开挖)爆破参数

得出作业台车强度满足要求。

b.钢丝绳的选用。同载人交通台车采用同样的钢丝绳,钢丝绳结构:6×37+FC/IWR;钢丝绳捻法:交互捻式。公称直径为18mm、公称抗拉强度为1770MPa的钢丝绳,最小破断拉力为18.3t。

钢丝绳受力:

F=1.03×sin55°+0.021×1.03×cos55°=0.86(t)

钢丝绳最小破断拉力

18.3t≥0.86×14=12.04t

满足安全要求。

c.吊耳承重安全。选用吊耳尺寸规格与运输台车、扩挖支护作业台车均相同,而受力均小于其他台车,得到吊耳安全性满足要求。

2)爆破参数。爆破参数为:手风钻在导井内环向钻孔,孔深1.00m,孔径42mm,孔间距0.45m;φ32乳化药卷孔内连续装药;爆破网络采用由下至上分层起爆。爆破石渣经溜渣井溜至斜井下部平洞,用侧翻装载机配合15t出渣车出渣。

斜井导井反向扩挖(溜渣井开挖)爆破参数见表3.2.5。

表3.2.5 斜井导井反向扩挖(溜渣井开挖)爆破参数

3.2.4.4 爬罐导井施工

(1)爬罐技术参数。采用阿里玛克爬罐(STH-5),开挖导井断面尺寸2.40m×2.40m。爬罐施工工艺流程如图3.2.9所示。

3.2.4.4 爬罐导井施工

(1)爬罐技术参数。采用阿里玛克爬罐(STH-5),开挖导井断面尺寸2.40m×2.40m。爬罐施工工艺流程如图3.2.9所示。

图3.2.9 斜井导井阿里玛克爬罐施工工艺流程

(2)施工方法:

1)施工准备:

a.爬罐作业平台。爬罐作业平台搭设在距离斜井底部弯点(轴线)10.00m以外的范围内,安装空间一般为7m×8m×20m(宽×高×长),平台根据地质情况采用悬挂式或脚手架管框架式,对于Ⅳ类、Ⅴ类围岩采用脚手架框架平台。一般平台宽度不小于4.00m,距离洞顶高度不小于2.70m,平台木板厚度不小于5cm;平台爬梯坡度不大于60°,踏板使用防滑材料,两侧扶手高度为80cm,爬梯两端采用可靠措施连接加固。阿里玛克爬罐作业平台如图3.2.10所示。

图3.2.9 斜井导井阿里玛克爬罐施工工艺流程

(2)施工方法:

1)施工准备:

a.爬罐作业平台。爬罐作业平台搭设在距离斜井底部弯点(轴线)10.00m以外的范围内,安装空间一般为7m×8m×20m(宽×高×长),平台根据地质情况采用悬挂式或脚手架管框架式,对于Ⅳ类、Ⅴ类围岩采用脚手架框架平台。一般平台宽度不小于4.00m,距离洞顶高度不小于2.70m,平台木板厚度不小于5cm;平台爬梯坡度不大于60°,踏板使用防滑材料,两侧扶手高度为80cm,爬梯两端采用可靠措施连接加固。阿里玛克爬罐作业平台如图3.2.10所示。

图3.2.10 阿里玛克爬罐作业平台

悬挂式平台:平台由顶部锚杆悬吊,采用φ22锚杆,入岩深度不小于3.00m,与水平面夹角60°,锚杆外露长度不小于2.00m,间距1.20~1.50m。

脚手架框架平台:一般采用双排支撑框架,支撑排架顺洞方向间距1.00m,断洞方向间距不小于4.00m,方便台下交通。排架采用扣件连接。

平台选用壁厚5mm普通脚手架管的双层框架,一般层高50cm,中间设有加强斜支撑,平台板选用5cm厚松木板材

b.爬罐安装及调试。轨道安装:安装高度距拱顶50cm,先在弯段安装弧形轨道,继而向两端延伸。轨道采用φ22膨胀螺栓(爬罐自带)固定在岩壁上。

爬罐安装:爬罐组件用5t手拉葫芦(φ25砂浆锚杆,入岩不少于2.50m,外露50cm)吊至已搭好的平台,组件安装在平台和轨道上进行,安装严格按说明书操作。爬罐安装示意图如图3.2.11所示。

图3.2.10 阿里玛克爬罐作业平台

悬挂式平台:平台由顶部锚杆悬吊,采用φ22锚杆,入岩深度不小于3.00m,与水平面夹角60°,锚杆外露长度不小于2.00m,间距1.20~1.50m。

脚手架框架平台:一般采用双排支撑框架,支撑排架顺洞方向间距1.00m,断洞方向间距不小于4.00m,方便台下交通。排架采用扣件连接。

平台选用壁厚5mm普通脚手架管的双层框架,一般层高50cm,中间设有加强斜支撑,平台板选用5cm厚松木板材。

b.爬罐安装及调试。轨道安装:安装高度距拱顶50cm,先在弯段安装弧形轨道,继而向两端延伸。轨道采用φ22膨胀螺栓(爬罐自带)固定在岩壁上。

爬罐安装:爬罐组件用5t手拉葫芦(φ25砂浆锚杆,入岩不少于2.50m,外露50cm)吊至已搭好的平台,组件安装在平台和轨道上进行,安装严格按说明书操作。爬罐安装示意图如图3.2.11所示。

图3.2.11 爬罐安装示意图

爬罐安全性能试验:安装完成后,对爬罐进行调试运行,荷载试验、手动制动器和离心式制动器试验,试验合格后,方能投入运行。试验内容按爬罐安装调试手册要求。

c.风水电系统。阿里玛克爬罐有油动和电动两种动力形式,油动爬罐只需要外界提供照明电即可。

电:和其他部位用电一起考虑,变压器一般布置在距离作业平台外200.00m左右设置的支洞内,采用箱式变压器,输出端相电压400V。油动爬罐配置变压器容量315kVA,电动配置容量500kVA。爬罐施工范围的所有用电都在此引线搭火。

风:结合斜井通风和环保要求,每台爬罐配置20m3/min电动空压机给施工供风,也可以采用工地系统风。

水:在作业平台上设置1.0m3水箱,爬罐自带高压水泵自该水箱取水供施工用水,水箱外接系统水管补水。斜井施工废水自流至底部,通过排水系统排至洞外。

d.导井布置。考虑爆破石块对底板部位和周边围岩的冲击,尽可能减少超挖,导井中心线一般布置在距斜井底板以上1.20m轴线上,根据爬罐的要求,导井尺寸2.40m×2.40m。

e.激光指向仪安装。斜井开挖超过20.00m后,在斜井弯点以上直线段安装激光指向仪。爬罐自带激光设备为一个装在防水金属管内且配备有光学和高压装置的1.5m W氦-氖激光管,一个带时间继电器的12V铅酸电池提供动力。设备装在一个托架上,托架上设有调整螺栓,可调正激光导向光束的方向。斜井施工超过50.00m后,在50.00m、100.00m和150.00m左右分别安装校正觇牌。

由于进口激光在斜井施工120.00m以上时,长时间工作电池能量下降,激光穿越烟尘后,能量损失大,光斑扩散,使用起来误差较大,甚至有时不能穿透斜井烟雾,严重影响施工,施工中使用国产YHJ-800A绿色激光代替进口激光,不仅克服了进口激光仪的不足,提高了测量速度,而且价格仅为进口同类产品的40%。

2)爬罐反导井开挖:

a.领先导井开挖。爬罐安装前,先在弯段反导井井口开挖领先导井,使爬罐能进入斜井段。领先导井采用脚手架搭设钻工平台,手风钻造孔开挖,开挖深度为6.00~8.00m,断面尺寸为2.40m×2.40m。

b.爬罐反导井开挖。领先导井开挖完成后,爬罐由领先导井进入斜井段进行反导井开挖。反导井开挖尺寸为2.40m×2.40m。

·爬罐反导井开挖爆破设计。光爆孔孔深2.4m,孔径42mm,孔间距0.6m,线装药密度200~250g/m;掏槽孔采用二空孔一字直眼水平掏槽,孔深2.5m,孔径42mm,孔间距0.2~0.3m;主爆孔孔深2.4m,孔径42mm。爆破网络采用非电半秒延迟起爆网络,由内至外逐圈起爆,周边孔光面爆破。掏槽孔、主爆孔采用φ32乳化炸药连续装药,光爆孔采用φ25间隔装药。

爬罐反导井开挖爆破参数见表3.2.6。

·钻孔作业。在爬罐平台上人工手风钻钻孔,因斜井坡度为55°(60°),选用带气腿的手持式YT20型或YT27、YT28型钻机。爬罐导井钻孔施工示意图如图3.2.12所示。

·爆破作业。钻孔完成后,人工按爆破参数装药,黏土或炮泥堵塞炮孔,非电毫秒雷管和导爆索连接爆破网路,爬罐降至井底作业平台后,人工在作业平台最后连接起爆装置,进行爆破作业。爬罐导井施工爆破示意图如图3.2.13所示。

表3.2.6 爬罐反导井开挖爆破参数

图3.2.11 爬罐安装示意图

爬罐安全性能试验:安装完成后,对爬罐进行调试运行,荷载试验、手动制动器和离心式制动器试验,试验合格后,方能投入运行。试验内容按爬罐安装调试手册要求。

c.风水电系统。阿里玛克爬罐有油动和电动两种动力形式,油动爬罐只需要外界提供照明电即可。

电:和其他部位用电一起考虑,变压器一般布置在距离作业平台外200.00m左右设置的支洞内,采用箱式变压器,输出端相电压400V。油动爬罐配置变压器容量315kVA,电动配置容量500kVA。爬罐施工范围的所有用电都在此引线搭火。

风:结合斜井通风和环保要求,每台爬罐配置20m3/min电动空压机给施工供风,也可以采用工地系统风。

水:在作业平台上设置1.0m3水箱,爬罐自带高压水泵自该水箱取水供施工用水,水箱外接系统水管补水。斜井施工废水自流至底部,通过排水系统排至洞外。

d.导井布置。考虑爆破石块对底板部位和周边围岩的冲击,尽可能减少超挖,导井中心线一般布置在距斜井底板以上1.20m轴线上,根据爬罐的要求,导井尺寸2.40m×2.40m。

e.激光指向仪安装。斜井开挖超过20.00m后,在斜井弯点以上直线段安装激光指向仪。爬罐自带激光设备为一个装在防水金属管内且配备有光学和高压装置的1.5m W氦-氖激光管,一个带时间继电器的12V铅酸电池提供动力。设备装在一个托架上,托架上设有调整螺栓,可调正激光导向光束的方向。斜井施工超过50.00m后,在50.00m、100.00m和150.00m左右分别安装校正觇牌。

由于进口激光在斜井施工120.00m以上时,长时间工作电池能量下降,激光穿越烟尘后,能量损失大,光斑扩散,使用起来误差较大,甚至有时不能穿透斜井烟雾,严重影响施工,施工中使用国产YHJ-800A绿色激光代替进口激光,不仅克服了进口激光仪的不足,提高了测量速度,而且价格仅为进口同类产品的40%。

2)爬罐反导井开挖:

a.领先导井开挖。爬罐安装前,先在弯段反导井井口开挖领先导井,使爬罐能进入斜井段。领先导井采用脚手架搭设钻工平台,手风钻造孔开挖,开挖深度为6.00~8.00m,断面尺寸为2.40m×2.40m。

b.爬罐反导井开挖。领先导井开挖完成后,爬罐由领先导井进入斜井段进行反导井开挖。反导井开挖尺寸为2.40m×2.40m。

·爬罐反导井开挖爆破设计。光爆孔孔深2.4m,孔径42mm,孔间距0.6m,线装药密度200~250g/m;掏槽孔采用二空孔一字直眼水平掏槽,孔深2.5m,孔径42mm,孔间距0.2~0.3m;主爆孔孔深2.4m,孔径42mm。爆破网络采用非电半秒延迟起爆网络,由内至外逐圈起爆,周边孔光面爆破。掏槽孔、主爆孔采用φ32乳化炸药连续装药,光爆孔采用φ25间隔装药。

爬罐反导井开挖爆破参数见表3.2.6。

·钻孔作业。在爬罐平台上人工手风钻钻孔,因斜井坡度为55°(60°),选用带气腿的手持式YT20型或YT27、YT28型钻机。爬罐导井钻孔施工示意图如图3.2.12所示。

·爆破作业。钻孔完成后,人工按爆破参数装药,黏土或炮泥堵塞炮孔,非电毫秒雷管和导爆索连接爆破网路,爬罐降至井底作业平台后,人工在作业平台最后连接起爆装置,进行爆破作业。爬罐导井施工爆破示意图如图3.2.13所示。

表3.2.6 爬罐反导井开挖爆破参数

图3.2.12 爬罐导井钻孔施工示意图

图3.2.12 爬罐导井钻孔施工示意图

图3.2.13 爬罐导井施工爆破示意图

·通风。斜井内部通风采用压入法,使用爬管轨道内置风管直接送风至掌子面,新鲜气体从上向下置换废气到斜井底部,再经过系统通风装置排至洞外。

当斜井长度超过120m以后,在斜井120~180m会产生悬浮烟雾,俗称“死亡谷”,这些烟雾不仅影响激光穿过,而且在作业人员穿越时造成呼吸困难,甚至威胁生命安全。施工中在通风时可将轨道2根甚至3根管道都用来通风以增加风量,也可风水联动加快废气排除,爬罐工作时在恢复管道原用途。

·排险及轨道延伸。排险分为沿线围岩松动体排除和掌子面危石处理。爆渣下落时对围岩的撞击,有可能造成围岩松动,在爬罐上升运行时,必须检查围岩,发现危石及时排除。到达掌子面后,在顶部防护网保护下,人工清除危石。

掌子面危石清除完成后,延伸轨道,轨道采用膨胀螺栓(爬罐自带或自制膨胀锚杆)固定在岩壁上。施工中对于Ⅳ类、Ⅴ类围岩,为防止轨道脱落,不仅采用自制加长膨胀锚杆辅以树脂锚固剂锚固,而且周围还以梅花形布置的树脂锚杆加固加强。

·出渣。斜井导井施工爆渣靠自重滚落到斜井底部,装载机配自卸汽车运输至洞外指定渣场。

斜井2.40m×2.40m导井作业循环时间见表3.2.7。

表3.2.7 爬罐反导井开挖循环时间

图3.2.13 爬罐导井施工爆破示意图

·通风。斜井内部通风采用压入法,使用爬管轨道内置风管直接送风至掌子面,新鲜气体从上向下置换废气到斜井底部,再经过系统通风装置排至洞外。

当斜井长度超过120m以后,在斜井120~180m会产生悬浮烟雾,俗称“死亡谷”,这些烟雾不仅影响激光穿过,而且在作业人员穿越时造成呼吸困难,甚至威胁生命安全。施工中在通风时可将轨道2根甚至3根管道都用来通风以增加风量,也可风水联动加快废气排除,爬罐工作时在恢复管道原用途。

·排险及轨道延伸。排险分为沿线围岩松动体排除和掌子面危石处理。爆渣下落时对围岩的撞击,有可能造成围岩松动,在爬罐上升运行时,必须检查围岩,发现危石及时排除。到达掌子面后,在顶部防护网保护下,人工清除危石。

掌子面危石清除完成后,延伸轨道,轨道采用膨胀螺栓(爬罐自带或自制膨胀锚杆)固定在岩壁上。施工中对于Ⅳ类、Ⅴ类围岩,为防止轨道脱落,不仅采用自制加长膨胀锚杆辅以树脂锚固剂锚固,而且周围还以梅花形布置的树脂锚杆加固加强。

·出渣。斜井导井施工爆渣靠自重滚落到斜井底部,装载机配自卸汽车运输至洞外指定渣场。

斜井2.40m×2.40m导井作业循环时间见表3.2.7。

表3.2.7 爬罐反导井开挖循环时间

注 循环进尺2.1m,平均月进尺60m。

注 循环进尺2.1m,平均月进尺60m。

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