專利名稱：一種正井無泥漿基巖機械鉆進施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種正井無泥漿基巖機械鉆進施工方法，屬于礦山和市政工程建設(shè)領(lǐng)域大直徑工程井施工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)大直徑工程井施工通常以回轉(zhuǎn)鉆機為施工機械，采用泥漿護壁、氣舉反循環(huán)工藝排渣方式進行分級鉆進成孔的施工方法，傳統(tǒng)的施工工藝會產(chǎn)生大量泥漿，不僅成本巨大，而且污染環(huán)境，施工效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種正井無泥漿基巖機械鉆進施工方法，克服了大直徑工程井施工過程中泥漿對環(huán)境的污染，提高鉆孔施工效率，節(jié)約成本。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是這樣的:一種正井無泥漿基巖機械鉆進施工方法，首先進行前導(dǎo)孔的鉆孔施工，將前導(dǎo)孔與井底巷道貫通后，以巷道作為排渣通道，改換鉆頭采用分級無泥漿擴孔、井下排渣的鉆孔施工工藝，最終完成鉆孔施工作業(yè)。具體的，本發(fā)明的正井無泥漿基巖機械鉆進施工方法，包括以下步驟: (1)采用泥漿護壁、氣舉反循環(huán)工藝排渣方式進行前導(dǎo)孔鉆進施工；
(2)將前導(dǎo)孔與井下巷道貫通；
(3)改換鉆頭采用分級無泥漿擴孔鉆進、井下排渣擴孔施工，擴孔鉆進掉落的鉆渣沿前導(dǎo)孔臨空面落入井下巷道；
(4)利用井下巷道排渣，逐級正井法擴孔完成鉆孔施工。具體施工過程詳細描述如下:
(1)首先進行前導(dǎo)孔鉆進施工，前導(dǎo)孔鉆進施工時，采用泥漿護壁、氣舉反循環(huán)排渣工藝，前導(dǎo)孔施工時，以配重塊加壓，同時采用減壓鉆進的施工方法，前導(dǎo)孔施工至設(shè)計深度后，將孔內(nèi)泥衆(zhòng)排放至指定地點；
(2)采用人工方式將前導(dǎo)孔與井下巷道貫通，為分級擴孔井下排渣做好準備工作；
(3)擴孔時采用無泥漿鉆進工藝，并在鉆頭體設(shè)置冷卻裝置，解決鉆頭在無泥漿情況下的冷卻問題，擴孔刀具采用3度角長楔齒滾刀，擴孔鉆進采用大于40度角度的錐形體鉆頭，便于鉆渣沿錐形體坡面自由滑入已貫通的井下巷道，提高排渣效率；
(4)為了便于鉆具維修保養(yǎng)同時能夠連續(xù)施工，分段進行不同徑級鉆孔的擴孔鉆進施工作業(yè)。本發(fā)明取得的有益效果是:
本發(fā)明采用先施工前導(dǎo)孔以貫通井下巷道作為排渣通道，再分級無泥漿擴孔、井下排渣的施工工藝，不僅減小了施工占用場地，同時掘進過程產(chǎn)生的鉆渣會及時沿前導(dǎo)孔滑落至井底，提高了鉆進的效率。由于泥漿用量很少，可解決大直徑工程井施工中泥漿污染環(huán)境的問題。施工進度快，成井周期短，與傳統(tǒng)工藝相比，成孔速度可提高30%以上。


圖1是本發(fā)明的無泥漿擴孔鉆進施工示意圖。圖中標號代表的含義是:
1、前導(dǎo)孔2、巷道3、錐形體鉆頭。
具體實施例方式以下實施例用于說明本發(fā)明。
實施例某風井回風立井基巖段掘進工程，采用本方法施工，其豎井井深175m，井筒實際掘進工程量150m，井筒鉆孔最大直徑為6.3m。前導(dǎo)孔鉆孔直徑為2.5m，采用4級擴孔方案。(I)采用泥漿護壁、氣舉反循環(huán)工藝排渣方式進行前導(dǎo)孔鉆進施工
前導(dǎo)孔鉆孔采用泥漿護壁回轉(zhuǎn)鉆進、氣舉反循環(huán)排渣的成孔工藝。為提高鉆進效率和保證鉆孔垂直度，采用配重塊加壓、減壓鉆進的施工方法。前導(dǎo)孔掘進直徑2.5m，保證鉆進速度和擴孔排渣順暢。
鉆進過程中泥漿性能指標滿足如下 要求:
粘度(S) I相對密度(g/cm3) I含砂率(％)
17 22 | .03 1.244
采用氣舉反循環(huán)鉆進時，先將鉆頭提離孔底一定距離，啟動空氣壓縮機(L22/8型)，打
開風管閥門開始泥漿循環(huán)，清洗孔底，然后按規(guī)定的轉(zhuǎn)速啟動動力頭，旋轉(zhuǎn)鉆具。當鉆進至變層部位時，嚴格控制鉆進速度，鉆壓不大于鉆具總重量的40% (扣除泥漿浮力)，并多次掃孔，以確保鉆孔垂直度復(fù)合要求。經(jīng)常對鉆井泥漿指標進行檢測，隨時調(diào)整。鉆孔過程中需加裝鉆桿時，先停止鉆進，并緩慢回轉(zhuǎn)鉆具，維持泥漿循環(huán)5min以上，然后停機加接鉆桿。選用SKD-1型大直徑深井超聲波測井儀對前導(dǎo)孔鉆孔偏斜率和有效斷面進行檢測。(2)將前導(dǎo)孔與井下巷道貫通
前導(dǎo)孔掘進至設(shè)計深度后，前導(dǎo)孔內(nèi)泥漿全部排放至指定地點。排漿方式采取大揚程泥漿泵抽取排放與自制排漿筒相結(jié)合，孔內(nèi)泥漿剩余量小于15m3，泥漿剩余量符合要求后采用人工方式貫通巷道與前導(dǎo)孔。(3)改換鉆頭采用分級無泥漿擴孔鉆進、井下排渣的擴孔施工
直徑2.5米前導(dǎo)孔貫通巷道后，采用滾刀擴孔鉆頭分4級進行擴孔施工作業(yè)，滾刀擴孔鉆頭直徑分別為3.4m,4.2m,5.0m和6.3m，各分級擴孔切割帶寬度相近，擴孔鉆進掉落的鉆渣沿前導(dǎo)孔落入井下巷道。(4)利用井下巷道排渣，逐級正井法擴孔完成鉆孔施工
擴孔過程擴孔鉆頭加工角度為45°，有利于鉆渣排放。如果排渣不暢或遇阻，在鉆頭上設(shè)置吹渣風管，啟動空壓機將鉆渣吹走，鉆渣在井底通過輸送帶被及時清走。本發(fā)明的施工方法，前導(dǎo)孔掘進貫通下部巷道后不會產(chǎn)生瓦斯排出而影響施工，同時可以滿足部分井下的通風要求；基巖段地質(zhì)條件穩(wěn)定，擴孔掘進過程不會發(fā)生坍塌；前導(dǎo)孔掘進直徑2.5m，因采用減壓鉆進，擴孔掘進切削不易產(chǎn)生較大體積的巖塊，降低了堵塞前導(dǎo)孔可能性；擴孔掘進過程因為前導(dǎo)孔的存在，降低了擴孔扭矩，因而使鉆速有所提高；設(shè)置冷卻鉆頭的裝置，不但在鉆進過程可以有效冷卻鉆頭、清除鉆渣，還可以起到巷道井內(nèi)降溫、除塵的作用；解決了場地狹小地面排渣困難的問題，降低了工程造價，節(jié)約了工期，取得了良 好的應(yīng)用效果。
權(quán)利要求
1. 一種正井無泥漿基巖機械鉆進施工方法，其特征在于包括以下步驟 (1)采用泥漿護壁、氣舉反循環(huán)工藝排渣方式進行前導(dǎo)孔鉆進施工； (2)將前導(dǎo)孔與井下巷道貫通； (3)改換鉆頭采用分級無泥漿擴孔鉆進、井下排渣擴孔施工，擴孔鉆進掉落的鉆渣沿前導(dǎo)孔臨空面落入井下巷道； (4)利用井下巷道排渣，逐級正井法擴孔完成鉆孔施工。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種正井無泥漿基巖機械鉆進施工方法，包括以下步驟(1)采用泥漿護壁、氣舉反循環(huán)工藝排渣方式進行前導(dǎo)孔鉆進施工；(2)將前導(dǎo)孔與井下巷道貫通；(3)改換鉆頭采用分級無泥漿擴孔鉆進、井下排渣擴孔施工，擴孔鉆進掉落的鉆渣沿前導(dǎo)孔落入井下巷道；(4)利用井下巷道排渣，逐級正井法擴孔完成鉆孔施工。本發(fā)明采用先施工前導(dǎo)孔以貫通井下巷道作為排渣通道，再分級無泥漿擴孔、井下排渣的施工工藝，減小了施工占用場地，掘進過程產(chǎn)生的鉆渣會及時沿前導(dǎo)孔滑落至井底，提高了鉆進效率。泥漿用量少，解決了泥漿污染環(huán)境的問題。提高了施工進度，縮短了成井周期。
文檔編號E21B7/00GK103256004SQ20131017821
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月15日
發(fā)明者聶慶科, 孫運青, 王厚星, 楊海朋, 張軍旗, 馬佳彪, 劉俊永, 李振寧 申請人:河北建設(shè)勘察研究院有限公司