三采区回风竖井专项施工方案

三采区回风竖井专项施工方案

王良军

中国水利水电第九工程局有限公司贵州省贵阳市550081

1.工程地质

穿过地层地层由老至新，依次新元古界青白口系清水江组、南华系南沱冰碛岩组、震旦系下统陡山沱组、灯影组、古生界寒武系牛蹄塘组、明心寺组、金顶山组及第四系、冲、洪积物和残坡积物以及露天采矿的堆积物，岩性主要由白云岩、磷块岩、砾岩、板岩等构成。若地质条件差，围岩软弱、稳定性较差，则应根据现场实际情况增加喷锚、注浆等临时措施；若施工中揭露岩层与地质报告不一致，或揭露岩层整，体性极差、破碎等异常情况，施工方及时通知业主方进行支护形式的变更。根据勘察报告显示，埋深32m-60m段岩性破碎，应充分做好竖井防排水工作。竖井施工过程中应进行围岩（土）对井壁侧压力监测、井壁钢筋应力监测、井壁收敛变形监测。施工中如发现水文可疑地段，必须打超前探水孔，并坚持“有疑必探，先探后掘”的原则。

2.主要施工方法及工艺

三采区回风竖井拟采用反井钻机施工，反井钻机在施工中具有钻井工艺简单、施工安全可靠、施工配置人员少、成井速度快等特点，能够有效降低施工危险性。为竖井二次扩挖创造了较好的工作环境。采用反井钻机施工导孔，由上往下钻一个φ380mm的导孔至底部巷道，再安装直径φ3.5m的扩孔钻头由下往上扩孔，直到把扩孔钻头打到上水平，完成小反井施工。

2.1施工装备

三采区回风竖井采用反井钻机施工，导孔、扩孔一次性形成，反井钻机等待相应措施巷道形成后再进场施工，CY-R200V系列自行式反井钻机工作原理为液压马达驱动动力水龙头，后者将扭矩传递给钻具系统，带动钻具旋转；破岩采用镶齿盘形滚刀，滚刀在钻压的作用下沿井底滚动，对岩石产生冲击、挤压和剪切作用，使其破碎。钻导孔时岩屑由洗井液沿钻杆与孔壁间的环行空间提升到上水平；扩孔时岩屑靠自重落到下水平。钻凿φ3.5m钻孔时只需先钻φ380mm的导孔，直至导孔钻透下水平巷道，将导孔钻头在此卸下，接上φ3.5m的扩孔钻头，再由下向上扩孔。回风竖井施工装备见表6.1-1。

表2.1-1 装备配置表

2.2回风竖井施工设备选型

本工程主要采用的是CY-R200V系列自行式反井钻机，该钻机采用全液压驱动，主要由主机、操作车、泵车、钻具等组成。其中钻具包括导孔钻头、φ3.5m钻头、Φ5.6m钻头，钻杆（开孔钻杆、稳定钻杆和普通钻杆）等。为满足施工需要，另需配置泥浆泵、潜水泵、混凝土搅拌机、手动葫芦等设备，CY-R200V系列自行式反井钻机技术参数见表6.1-2。

表2.1-2 CY-R200V系列自行式反井钻机技术参数

2.3井颈锁口段施工

（1）测量放线：开挖前先进行井口坐标实测，在井口附近选择三个合理位置（近井点），按规定埋设井筒永久定位标桩，位置选择要合理，确保不被后续施工破坏。再利用发包人提供的矿井远井点坐标采用全站仪实测近井点坐标。

（2）根据近井点坐标施测井口位置并埋设四个临时十字标桩，临时十字标桩应埋设在井筒开挖区域以外，以临时十字标桩控制井口中心位置，并用石灰或油漆标定井口及风道口开挖轮廓。

（3）井颈开挖施工：采用从井筒中心向周边后退式开挖方式开挖井口，风道口随井口从地表一道开挖。采用挖机开挖（硬岩处结合爆破开挖），先将井筒中心挖够4m深，然后，向周边修边，修边时，尽量确保不破坏开挖边界以外的原土结构。

（4）毛井修整：下放中心垂线及风道口中轴线、在垂线下端悬挂重物，悬挂的垂线应处于自由摆动状态，不应接触到井筒的任何物件。当垂线下端摆动的振幅超过2~3mm时，可用定中标尺来测定垂线静止时的位置。用钢尺或准确标尺对井壁进行量测，对欠挖部分作好标记。

（5）根据测量结果对欠挖部位进行修整，超挖部位较大时，用浆砌毛石进行回填，并保证回填处密实。清理井壁四周浮石及易滑塌物，确保人员施工安全。

（6）临时锁口段长度4m，采用砖砌体800mm砌筑，井筒表土掘砌段高不宜大于2.5m，以不片帮为原则。土层掘进时，人工挖掘由井中向周边扩展，利用在井中挖超前小井，台阶式挖掘以防井帮塌落，如实际施工砖砌体不能满足施工需要，可采用钢筋砼施工。

2.4井筒基岩段施工

1、施工准备

施工用水：主要用于冲洗排碴、冷却钻头、冷却液压油等。沉碴池、泥浆池紧连钻机基础混凝土布置；循环水系统所需洗井液池容积不低于10m³，将水源引入蓄水池后用潜水泵送入油泵车的冷却水箱，油泵车出水口设置一个三通接头，三通接头的一端接入蓄水池，另一端接入孔口。

施工用电：由采区临时变电所供给。

安装调试：CY-R200V系列自行式反井钻机包括：主机系统、钻具系统、液电控系统、辅助系统、操作系统及泥浆系统和冷却系统等。按照现场实际情况，分别将主机、泵站、操作台、起动箱等放在相应位置。

2、φ380mm正向导孔钻进施工

导孔钻进的过程，也是对地层的勘探过程，反井钻机虽然不是取芯钻进，但根据对钻进过程观测以及返出岩屑的情况，根据以往的经验，可以对地层有初步定性分析和了解，为扩孔钻进、孔壁维护以及最后扩挖到设计直径提供参考。导孔钻进也是反井钻井施工中最为关键的一个环节，导孔偏斜率直接关系到钻孔的成败，导孔成功就意味着反井施工成功了80%，所以必须高度重视。

（1）开孔

开孔钻进时，应首先将基础面要水平，使导孔钻头能垂直水平面开孔，调整动力头出轴转速为低转速，开孔钻杆选用直径与φ380mm的导孔钻头同等大小并且加工精细的稳定钻杆，再配合扶正器慢速开孔，第1根钻杆完全进入岩石后，再接上一根同样的钻杆继续钻进，第3根钻杆换用普通钻杆，这样继续钻进，始终保持稳定钻杆紧紧贴住孔壁，直至无法继续钻进时，提出所有钻杆，卸下第1和第2根特殊稳定钻杆，换上正常的稳定钻杆，配合正常的钻具组合，放入孔内，继续钻进，这样就结束了开孔，开始正常的导孔钻进了。

导孔开口利用开孔扶正器和钻杆配合慢速开孔，钻进过程中应每隔10-15m加设钻杆稳定器。

（2）反井钻机钻进导孔钻具布置

开孔时，钻具布置如下：导孔钻头＋异型接头＋稳定钻杆，之后提钻，调整钻具布置为：导孔钻头＋异型接头＋稳定钻杆＋普通钻杆＋稳定钻杆＋普通钻杆＋稳定钻杆＋普通钻杆＋稳定钻杆＋普通钻杆＋稳定钻杆＋普通钻杆＋稳定钻杆＋普通钻杆

正常钻进的钻具布置如下：

导孔钻头＋异型接头＋稳定钻杆＋普通钻杆＋稳定钻杆＋普通钻杆＋稳定钻杆＋普通钻杆＋稳定钻杆＋普通钻杆＋稳定钻杆＋普通钻杆＋稳定钻杆＋普通钻杆＋稳定钻杆＋普通钻杆。

（3）导孔钻进

1）一般情况下，导孔钻进钻速高于开孔钻速，并且应将动力头出轴转速调整为高速，钻进过程中还需注意以下几点：

2）根据岩石地质条件调整合理的钻压和转速；钻进速度必须均匀，切忌忽快忽慢；

3）密切观察孔内的返浆量，发现问题要及时采取措施；

4）导孔钻进返出的岩碴应及时清理，防止岩碴流入泥浆池；

5）一根钻杆完成后，须等孔内的岩屑全部排出后，才能停泵接卸钻杆；

6）钻压控制，一般情况下，对于松软地层和过渡地层宜采用低钻压，对于硬岩和稳定地层宜采用高钻压。司机应能根据不同的岩层调节相应的钻压和转速，但不能使钻压和转速忽高忽低，不利于导孔的质量，另外，时刻注意返碴的情况，如遇到地层结构的变化极大或不稳定地层（即大裂隙或溶洞等），造成不返碴的时候，应进行处理。钻进导孔时，如发现钻具旋转困难，可能遇到裂隙或岩层塌落，此时应把钻具边旋转边提到一定高度，再慢速向下扫孔，若经反复扫孔，仍无效果时，一定要提钻，查明原因进行处理。

7）在还剩2-3m导孔钻透的时候，应逐渐降低钻压，并通知下水平进行警戒，不充许有人员或机械设备通过，以防发生事故。

8）导孔钻透后，停止水泵循环，但钻机不能停转，直到钻机转动平稳，扭矩变化不大、钻具上下自如时才能停钻。

9）在整个导孔钻进过程中，不得出现中途停电、停水等情况，如有临时停电必须提前通知钻机司机，进行停钻返碴工作，防止沉碴埋钻或卡钻事故发生。

10）导孔钻透前，距竖井中心10m之内不能有人员作业或通过，施工机械距离钻井中心不得小于5m。

3、更换扩孔钻头

导孔刷大与措施巷道贯通后，在措施巷道内拆下导孔钻头，安装直径3.6m的扩孔钻头。安装前，首先将吊帽等各种专用工具运至措施巷道，扩孔钻头运到钻孔中心点。确保上下水平通讯、通畅，连接时上下呼应，上水平钻机操作手根据下水平指令操作。

4、扩孔施工

接上扩孔钻头，为了使大直径钻头平稳扩孔作业，在开始扩孔工作开始后，钻进参数设定为小扭矩、小钻压进行最初扩孔，待扩孔钻头完全入孔后，开始正常的扩孔钻进。首先进行了多次系统参数调整试验，经对钻进参数对比后，选定了最合理的钻进参数确定为扩孔钻进的参数。

对于反向扩孔钻进，岩屑靠自重直接落到下部巷道内，再由装岩机或其他方式及时清理运出。

3.施工计划

3.1材料与设备计划

拟投入本工程的主要施工设备均采用与施工方法相配套的设备组织进场。根据实际施工的需要，我单位可以随时添加各种设备以加强施工力量，并配备数名技术精良的检修人员进行日常维护保养，保证各种施工设备随时能够发挥出最大的机械性能和潜能。拟投入本项目的主要施工设备见下表，拟投入本项目的主要材料设施见下表，拟配备本工程的试验和检测仪器设备下表。

3.2确保掘进断面质量的技术措施

1）严格按炮眼布置图确定炮眼位置，控制炮眼角度、深度，确保炮眼位置、角度、深度符合要求。

2）严格按光面爆破图表要求装药连线，按要求顺序起爆。

3）根据围岩工程地质、水文地质等情况及时调整爆破参数，经技术负责人审批，项目经理签字后贯彻执行。

4）对掘进规格小于设计的区段及时刷扩至设计尺寸，以保证成形规整。

5）支模前必须检查巷道规格，模板校正每个测点均要在质量标准要求范围之内。