煤矿大直径风井反井钻井法施工技术__墨水学术,论文发表,发表论文(2)
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3施工工艺
3.1表土开挖
根据反井钻机施工工艺特点,结合1#辅助回风立井地质条件、设计特征,对井筒表土段及风化基岩段,自上而下采用人工开挖,边掘边砌施工方案。另外,结合整体施工方案,考虑反井钻机一次性扩孔成井对已浇筑成型井壁的影响,原设计井颈段净径由5.0m增加至5.2m,开挖尺寸为6.2m。为加大工程安全系数,在井颈段底设钢筋混凝土壁座,增加井筒混凝土与围岩摩擦力。根据实际地质条件,井颈段钢筋混凝土支护由原来的19m延深至21.4m。
开挖直径达到6.2m后,进行钢筋混凝土衬砌,衬砌壁厚500mm,混凝土设计强度等级C30,双排钢筋布置。在完成对井颈段开挖及衬砌后,用C10素混凝土回填,为下一步反井钻机施工做准备。
3.2反井钻机施工
3.2.1施工准备
(1)场地。反井钻机施工场地要求有足够的面积布置钻机基础、循环池、安装钻机、泵站、操作台、电液控制系统、泥浆泵以及堆放钻杆等。反井钻机扩孔时,钻机本身对地层产生巨大的推力,钻机必须具备牢固的基础,以防钻机移位。
(2)供电。BMC600型反井钻机施工用电设备有泥浆泵、主液压泵、循环泵、冷却泵、照明等。这些设备所需要的总负荷和电压等级必须满足要求。施工总功率约为421.5kw,其中主泵站功率为264kw,电液控制中心功率为22.5kw,泥浆泵功率为125kw,冷却和照明约为10kw。电压等级为380V,电源频率50Hz。
(3)供水。导孔钻进时循环补充水量约10m3/h,用于循环排渣和冷却反井钻机液压系统;扩孔钻进时需水量约5m3/h,用于冷却液压系统和扩孔钻头。
(4)通风。BMC600型反井钻机导孔钻进期间,所有人员、设备都在地面,无需通风设备。扩孔期间出渣时,需要派人在井下观察,并及时向调度室和井上反井钻机操作人员通报,此时井下要有足够的风量清除钻头破碎岩石过程所形成的粉尘和有害气体,保证井下人员安全。
(5)通信。反井钻机导孔钻进至距透孔点5m时,在钻机操作台和井下透孔点附近相关位置建立通信系统。
(6)照明。在钻机操作台、主机和钻杆附近、泥浆泵附近、主液压泵和电控柜帐篷内共安装6支1kw的照明灯。
3.2.2导孔钻进
钻机安装调试完成后,进行导孔施工。导孔直径选择φ324mm。
导孔钻进是反井钻井法施工的关键。首先要保证导孔偏斜率不大于1.0%,使之在指定区域内透孔;其次,在钻进过程中,尽量避免发生堵孔、塌孔事故。同时,导孔钻进的过程也是对地层进一步勘探的过程,对地层的详细了解有助于导孔和扩孔钻进参数正确选择与调整。
(1)开孔。利用开孔扶正器和开孔钻杆配合低速开孔。严格控制钻进参数,使开孔钻进速度保持在0.5m/h~1.0m/h之间。
(2)合理布置钻具。为了保证导孔钻进的精度,一般采取满眼钻进,即是在适当的位置布置稳定钻杆,并且根据钻孔深度和地层条件确定加稳定钻杆的数量。稳定钻杆具体布置如下:1、2、4、7、12、20共计六根。
(3)钻进参数控制。导孔钻进参数包括钻速、钻压、扭矩、转速等。开孔时采用低钻压、低钻速。随着钻进深度的增加,依据地层条件、循环液的处理情况等进行调整。
(4)导孔钻进洗井液循环。BMC600型反井钻机钻进导孔采用一台TBW-850/5A型泥浆泵进行正循环洗井方式,将导孔内的岩屑排到孔外,并冷却钻头。由于该矿风井所处地层条件较好,循环液体采用清水。在钻进过程中,要对泥浆泵进行必要的维护,对易损部件例行检查,更换磨损严重的部件;要经常观测泥浆泵的压力,每钻进一根钻杆深度都要检查孔内排出岩屑的数量、块度及岩性情况,做好记录;要