5.3.2 导孔施工
在反井钻机斜井施工中,准确控制导孔倾斜角度和水平偏差,保证偏差在预计的范围内,是反井钻机施工中的重点和难点。
5.3.2.1 工艺流程
反井钻开挖斜井导孔一般施工程序如图5-4所示。

图5-4 反井钻开挖斜井导孔一般施工程序
5.3.2.2 工艺质量安全要点
(1)为满足反井钻机的安装运行及出渣的需要,上弯段和下弯段均需进行局部扩挖。
(2)反井钻机基础浇筑。
1)反井钻机基础应采用现浇混凝土。
2)在浇筑混凝土前应将基础上的松渣清除干净,距井中心一定范围内不能有金属物体,以免在扩孔时损伤钻头。
3)应根据斜井设计倾角浇筑混凝土基座,应确保主机起钻孔轴与斜井中心线延长线吻合。
(3)反井钻机安装。
1)基础浇筑完成,强度达到要求后,即可将反井钻机安装就位,具体步骤包括:基座安装,安装地脚锚杆,主机就位,液压站安装,油管连接,电路线路连接,试运行,主机校准加固。
2)基座安装应稳定可靠,以利于钻孔孔位偏斜的精确控制。可将轨道与混凝土基础上预埋的插筋焊接在一起,以保证竖起主机钻架时轨道不移位。
3)斜井施工时钻架与混凝土基础面的夹角应等于斜井的倾角。
4)应确保所有设备安装正确和人员安全后方可开机试运行。
(4)反井钻机安装就位后,应经测量放线,钻头对准设计开孔中心点,调整钻杆角度至设计开孔角度,才可进行先导孔施工。
(5)反井钻机导孔钻进施工。
1)导孔钻进宜优先采用清水钻进方式,并应选择适用于岩石硬度的导孔钻头。
2)应根据岩石的硬度、磨蚀性确定扩孔滚刀的齿形和布置,一般采用镶齿结构。
3)为保证导孔精度,开孔时应采用开孔钻杆和扶正器,慢速、均匀推进。
4)导孔钻进过程中,应随时观测、分析钻进情况及返出岩屑性状,为扩孔钻进、孔壁维护提供参考。
5)导孔钻进遇不良地质条件时,应采用优质膨润土配制泥浆进行护壁,并加大循环量,必要时先灌注混凝土或进行灌浆处理,再钻孔。
6)钻孔偏斜率应符合设计要求。
7)严格控制扩孔钻头上提速度,应由慢速逐渐转入正常速度。
8)钻机系统压力应依据岩石硬度大小进行调整。(https://www.daowen.com)
9)钻头距斜井上口2.5m时,应降低钻压,慢速上提,直至终孔。
10)反井钻机开挖的斜井导井断面不能满足溜渣需要时,应先将导井扩挖至直径2m以上,再自上而下进行扩挖。
11)对于比较浅的斜井反井先导孔的施工,采用反井钻机不加测斜、定向技术基本可以满足工程要求;而对于深度比较大或者地层比较复杂的斜井反井先导孔的施工,则必须采用测斜、定向技术方可达到工程要求。
12)导孔钻进过程中一般取钻一至二次(100~150m深取钻一次),应采用测斜仪进行测量,应根据实测孔斜变化曲线规律及时调整稳定钻杆和钻进参数,应确保先导孔贯通点在设计开挖线范围内。
13)反井钻机施工过程中,特别是长斜井导孔施工中要控制好偏差,在钻进过程中,要根据岩层的变化及时调整钻进参数。
14)施工前应对机台操作人员进行技术交底,确保每个操作人员对施工条件、施工方法、施工难点重点有充分的了解。
(6)在反井导孔施工中,主机校准方法如下:
1)首先在主机减速箱上任意做一个微小标记点(标记点尽量接近减速箱中线),把减速箱落到最低位置,用全站仪精确读取标记点的坐标,并做好记录。
2)再把减速箱升到最高位置,读取该标记点的坐标,从上下两个位置所读取的标记点坐标可得主机的导孔开孔角度(倾角和方位角),多次复核校准,确认主机的开孔角度与所需要的角度完全一致。
3)在较长斜井导孔施工中,可适当减小钻孔角度,以克服钻具组向下偏斜尺寸。
4)根据上斜井井深、岩石情况和以往的斜井施工经验,可对导孔施工进行预纠偏。
(7)合理配置稳定钻杆应注意:开孔前检查导孔钻头和稳定钻杆,要求导孔钻头直径和稳定钻杆外径相同,应保证稳定钻杆能紧贴孔壁,稳定住钻具组不摆动和不偏离轴线,确保钻孔的精度,稳定钻杆的磨损如超过5mm,其稳定作用减小,就不得再继续使用,必须更换。
(8)合理控制钻压和钻进速度。
1)在施工中,应采用合理的扭矩、推力和转速控制。
2)应根据地质情况采用不同的钻进速度,一般导孔钻进转速应高于开孔钻进速度。
3)对于松软岩层和过渡地层应采用低钻压,对于较硬岩层和稳定岩层宜采用高钻压。
4)在软岩层向硬岩层过度时,不能快速加压,须等导向杆和稳定杆部分进入硬岩时方可慢慢加至正常压力。操作时应根据不同的岩层调节相应的钻压和钻进速度。
(9)在反井钻机深斜井的导孔施工中,一般要进行孔偏差的测量。确定偏差是否在允许可控范围,从而指导下一步钻进。
(10)导孔钻进产生的岩渣应及时清理,应避免大量泥沙再次进入导孔内。
(11)每根钻杆钻进完成后,应先将孔内的岩屑排出后,才能关闭循环水接装钻杆。
(12)导孔钻透后应先停止洗孔液循环,但钻机不能停转,应向孔内加清水,直到孔内的岩渣经透孔点全部排出后才能停钻。
(13)导孔钻进过程中,如出现漏水现象或返水减小、返渣异常等情况,要及时停止钻进,向上取钻杆,进行相关技术处理。
5.3.2.3 示例图片
反井钻机及钻杆钻具如图5-5所示。

图5-5 反井钻机及钻杆钻具