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发布时间：2023-10-04 05:44:34 来源：文档文库
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——————————————————————————中国水利水电第三工程局有限公司————反井钻机采用定向技术在斜井导井施工中的应用●马超群【摘高波/（中国水利水电第三工程局有限公司）要】本文介绍了反井钻机采用定向技术在河北丰宁抽水蓄能电站工程下斜井反井钻施工中的应用、配套设施及施工工艺。【关键词】反井钻机定向技术长斜井施工1前言作为目前经济、清洁的大规模储能方式，抽水蓄能水电站以启停灵活、反应迅速，具有调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用和黑启动等多种功能，使得抽水蓄能电站在电力建设方面有较好的发展趋势。但抽水蓄能电站引水系统出现了许多大倾角（大于50°）长斜井（大于290米）的施工。为保证施工进度，降低安全风险，为施工作业提供良好作业环境，以往采取的阿里马克爬罐开挖斜井导井的方法已被反井钻开挖斜井导井的方法所取缔。但在反井钻施工中，钻孔偏斜率又成为该工艺的关键制约因素。度均为27.451m。3#高压管道下斜井围岩类别主要为Ⅲb类，局部断层部位围岩为IV类。洞室围岩水力劈裂临界压力一般在2.19～6.19MPa之间，干抗压强度为105MPa，饱和抗压强度75MPa，岩石可钻性较好。3基本原理通过测量仪器放样下钻点位置，浇筑基础并将反井钻机安装在斜井上井口已浇筑好的混凝土基础上，用反井钻机加随钻测斜仪直接钻成φ311m导孔，用清水或泥浆作循环钻井液排渣，若在钻进过程中，发现偏斜及时采用1.5°弯曲螺杆及时纠偏，直至导孔与下部支洞贯通后，拆掉导孔钻头，连接直径为φ2500mm反导孔钻头由下向上扩孔，钻屑从刀盘接触面自由下落到下水平巷道，由装运设备将岩渣从下部支洞运出，当扩孔钻头从上井口透出后，整个扩孔施工完成。2工程概况河北丰宁抽水蓄能电站引水系统3#高压管道下斜井导井施工原投标时采用爬罐施工工艺进行施工，通过优化后，方案中策划斜井先采用DL450T定向钻机进行导孔施工，然后采用反井钻机进行扩孔施工。但采取该方案施工后，存在DL450T定向钻机施工的导孔孔内弯曲较大，反井钻下钻困难且反拉施工过程中扭矩较大，导致施工设备发现各类故障且施工进度极其缓慢无法满足丰宁电站总工期要求。故采取直接用反井钻机结合定向技术进行导井施工。3#高压管道下斜井斜直段均为273.437m，下斜井上弯段夹角为52.43°，中心长度均为27.451m，下斜井下弯段夹角为52.43°，中心长4技术优点（1）反井钻机扭矩较大、钻杆较粗，在导孔施工过程中，可有效避免钻杆在施工过程中出现断杆事故；（2）受原导孔钻机钻孔能力制约，成孔直径一般为φ152mm，需要增加一次导孔扩孔施工方可采用反井钻机进行扩孔施工；（3）施工效率高，可有效减低施工成本、减小施工风险、节约施工工期；25
————水电施工技术2019年第1期总第95期——————————————————————————（4）有效应对复杂地层引起的导孔偏斜。5施工工艺（1）准备阶段施工现场具备施工条件后，及时在隧道顶部适宜位置安装吊装天锚，并开挖清理钻机工作面基础、砌筑循环泥浆池，以及放样钻孔中心点、浇注基础；采用PVC管将水源引至循环泥浆池，用于导孔孔内循环排渣及钻头冷却；施工用电自现场配电柜空气开关上引出，接引至施工部位配电柜盘，由配电柜盘向主作业面供电；定向钻机安装在预先浇筑好的混凝土基础上，连接好各部分液压系统管路和电器线路，进行调试运转。（2）钻机就位及安装、调试反井钻机通过载重汽车运输至施工工作面，然后采用吊装天锚将反井钻机放置在已浇筑好的作业平台上；钻机就位后，调整、检查钻机钻进倾角、入钻点是否符合设计要求，利用全站仪、水平仪器和量角器对其进行钻进方向的确定及校正；调整好方位角度后，接通电源，对钻机进行试运转，观察各部位是否正常运转。（3）反井钻机设备改装升级由于钻头、螺杆马达、无磁钻具、随钻测斜仪组合钻井工具较长、较重，为保证该组合钻具在孔内的下放，须给反井钻机加装一个快速移动装置和井口吊车。组合钻具在孔内下放时，通过快速移动装置将反井钻机机体移离井口，井口吊车将其下放入孔，然后反井钻机回位固定后，连接组合钻井工具进行测斜、定向钻进。为保证开孔位置准确，在钻机基座部位根据井斜倾角增加钻具稳定装置，以防止在开孔和钻机过程中钻杆摆动。（4）开孔钻进1）调整动力头转速为预定值。2）将动力头升至最高位置，把导孔牙轮钻 