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LM-200型反井鉆機在高橋電站工程中的應用
來源：www.51baotang.com 作者：admin 日期：2014-04-28 05:06:01 熱度：1535 ℃
摘要 ：高橋電站位 于云 南省 昭通地區(qū)，座落在金 沙江一級 支流橫江上游段 的灑 漁河上 ，為引水式水電站 ，其 壓力
管道 總長 l262．618m。該 電站 工程 的調(diào) 壓井豎井和壓力管道 3號斜 井采 用 IjⅥ一200型反 井鉆機 開挖 導 井，LM
一 200型反井鉆機是專門用于地下工程斜 井、豎井導井開挖施工的專用設備，具有施工機械化水平高、適用性
強、工效 高的特點 。對反 井鉆機 的工作原理和施工工 藝進行 簡要介 紹。
關 鍵 詞 ：反 井鉆機 ；應用研 究；施 工 ；高橋 水電站
中圖分類號 ：P634．3 l 文獻標識碼 ：A
近年來豎 井和斜井的開挖方式越來越廣泛地采 用先開挖導
井再擴大開挖 成型的爬 罐法 和反井鉆 機法 ，逐 漸取 代原來 的 自
上而下全 斷面一次爆 破成型的普通法和 吊罐法 。后 者由于施 工
作業(yè)條件差，鉆孔偏斜率大，只能用于較淺的井。前者能充分發(fā)
揮施 工機 械效 率 ，占用勞動力少 ，適用性強 ，開挖速度快 ，特別是
反井鉆機開挖導井，具有鉆進速度快 ，工效高，施工安全，勞動強
度低 ，施 工精度高等優(yōu)點 。用 反井 鉆機 開挖導 井在我 國最先 成
功用 于十三陵抽水 蓄能電站出線豎井和 1號高壓管道下斜 井的
施工中，近年來在一些中型水利工程中得到了廣泛的推廣和使
用 。本文結合 高橋 電站 工程 的調(diào) 壓井豎井和壓力管道 3號斜 井
采用 LM一200型反井鉆機開挖導井為例，簡述反井鉆機的工作
原理和設備性能 、安裝和施工過程。
1 工程概況
高橋電站樞紐工程位于云南省昭通地區(qū)的昭通市 、大關縣、
永善縣 3縣交界處金沙江一級支流橫江上游段的灑漁河上。高
橋 電站屬 引水式 電站 ，由攔河壩 、發(fā) 電引水隧洞 、調(diào)壓 井 、壓力 管
道 、發(fā) 電廠房及升壓站等組成。其中調(diào)壓井為帶上室 的圓筒式 ，
井高 56．12m，開挖斷面為直徑 7．6m的圓形斷面。壓力管道總
長 1262．618m，3號斜井段 (長 90．4m)開挖 洞徑 為 3．1m，鋼管
襯砌。電站設 計水 頭 564．75m，最 大發(fā) 電流量 l9．86m]／s，電站
裝機 90MW。調(diào)壓井及壓力管道 剖面示意圖見圖 1。
調(diào)壓井及壓力管道 圍巖為 +層 中厚層 塊狀生物灰 巖 ．火
山角礫熔巖，玄武巖，巖塊強度高，巖石為微風化。巖體完整性
主要受裂隙的影響 ，該 段裂 隙發(fā) 育密度小 ，為 0．1～0．4條／m．大
部分 閉合 。局部地段可能遇到溶洞形成 的充填 物坍 塌。壓力管
道 調(diào)壓 井 東端 至 3號平 洞 出 口段 圍巖 為 玄武 巖 ，火 山角 礫 熔
巖 ，灰?guī)r ，白云巖 ，圍巖屬 Ⅱ ～Ⅲ類 ，成 洞條件 較好 ，洞室基本 穩(wěn)
定。
圖 1 高橋 電站壓 力管道 剖面 示意(單位：m)
2 LM一200型反井鉆機簡介
2．1 設備簡介
主要由鉆機車 、操 作車 、泵車 、鉆具等 4部分組成 ，配套輔 助
設備為洗井泵一臺，斜井專用裝置一套。技術特征見表 1。
2．2 工作原理簡介
鉆機的鉆進原理 ：液壓馬達驅動動力水龍 頭 ，動力水龍頭將
扭矩傳遞給鉆具系統(tǒng)，帶動鉆具旋轉，滾刀在鉆壓下深井底作純
滾動及微量滑移。滾動時產(chǎn)生沖擊擠壓和剪切能量來破碎巖
石 ，導孔鉆進時 ，破碎的巖屑沿鉆桿外壁環(huán) 形空間由洗井液提升
至地面(上平 面)；擴孔時，破碎下來的巖屑，靠 自重落到下水平
隧洞 。
鉆機的工作原理 ：鉆鑿 1．4m直徑的反井時，分兩步進行，
第 1步將鉆機安裝在上水平段鉆孔位置上，由上向下先鉆出一
表 l LM一200型反井鉆機技術特征
收稿 日期 ：2005—07—28
作者簡 介 ：湯 明，男，云南省 水利 水電勘 測設 計研究院 。工程 師。
維普資訊 http://www.cqvip.com 56 人 民 長 江 2005年
個直徑 為 216lnln的導孔 ，直至鉆透到下水 平段 。第 2步將 導孔
鉆頭在下水平段卸下 ，換上 1．4m的擴孔鉆頭 ，再由下水平 段 向
上水 平段 提拉鉆進 ，1次 1根地卸 下鉆 桿 ，直到上水平段 為止。
3 反井鉆機施工
3．1 施 工布置
3．1．1 反 井鉆 機 的冷卻循 環(huán) 系統(tǒng)
反井 鉆機的冷卻循 環(huán)系統(tǒng) 由洗井泵 (泥漿 泵 )、水池 、水 溝組
成。在反井鉆 機基 礎附近設 置一個 5m3水池 ，水池 中間設一 隔
墻 ，將水池分隔成清水 池和沉 淀池 ?；炷?土基礎 和水 池之 間 由
一 水 溝連接 ，導孔施 工出現(xiàn) 的回水 、細沙沿此 溝 回流 至沉淀池 。
洗井泵設置在 鉆機車與水池之間 。
3．1．2 反 井鉆機 運輸 軌 道的安 裝
為方便反井鉆 機就位 、定位 ，在 洞內(nèi)卸機部位地面安裝運輸
軌道 ，軌距 600lnln，軌道 為 24ke~m的輕軌 ，枕木為 100lnlnx10
mln方木 ，間距為 500lnln。
3．1．3 反 井鉆機 的安 裝基 礎
反井鉆機安裝在平段 與豎井 (斜井 )相交 部位 ，主機 起鉆孔
口與豎井(斜井)中心線延長線吻合。操作車、泵車依次停放在
擴挖過后 的盲洞 內(nèi)，操 作車距起鉆孔 口有大 于 1m的安全距 離 。
基礎采用 C20混凝土分 二期澆筑 而成 ，一期形 成基礎并 預留反
井鉆機地腳螺栓坑，待機體到位并進行初校后回填二期混凝土，
以確保反井鉆機與基礎牢 固銜接 ，不發(fā)生移位 。
3．2 施 工程 序
前期準備工作一 基礎澆筑 (一期含循環(huán)水池 )一 反井 鉆機進
場安裝 (包括高壓 洗井泵 )測量 初定 位 聲216m／ll先導 孔施工 一
鉆頭在預定深度出露(若未 出露 擴挖找鉆頭 )一擴孔 鉆頭安裝平
臺施工一 擴 孔 鉆 頭提 升 一 擴 孔 鉆 頭 安 裝 一 安 裝 平 臺撤 出 一
聲1400lnln擴孔施工一擴孔鉆頭拆卸一反 井鉆機撤 除 。
調(diào) 壓井豎井反井鉆機施工示意圖見圖 2。
圖 2 調(diào)壓井豎井反 井鉆機施工示意
3．3 前期準備工作
根據(jù)調(diào)壓井豎井及 3號斜井布置情況和施工需要，利用已
施工完成的 1、4號平洞分別作為調(diào)壓井豎井和 3號斜井的下部
施工通道 ，更換 鉆(擴 )孔鉆頭和 出渣 。調(diào) 壓井 豎井 利用 架空索
道吊運反井鉆機至調(diào)壓井上室用 600n一 寬軌道運進工作面安
裝 ，3號斜井利用上山支線公路運輸反井鉆機到 3號斜井進 口
平臺處 ，用 600lnln寬軌道運至斜井中一tL,位置安裝。
3．4 導孔 施 工
反井鉆機安裝及 試機 正常后 ，從上 至下 鉆 聲216lnln導孔 。
反井鉆機施工 的關鍵在 于導孔 鉆孔質量 ，最終 導孔 能否鉆通 ，鉆
通后的偏離誤差大小在 開鉆后無 法進 行 中間檢測 和控 制 ，只能
依靠經(jīng)驗，針對不同的圍巖類別 ，實施不同的主、副泵工作壓力、
轉速和適時裝配穩(wěn)定鉆桿進 行控制。反井鉆機 的鉆桿分為普通
鉆桿(1m)和穩(wěn)定 鉆桿 (0．5m)，穩(wěn)定 鉆桿 比普通鉆 桿外 周多 了
均勻分布的 4條 3cm厚 的 鋼肋板 ，其 作用 是導 向 ，防止 鉆桿 隨
深度 的增 加旋轉產(chǎn) 生過大彎 曲 、過 大擺 幅 ，起 到穩(wěn)定 的作 用 ，同
時保護鉆桿與孔壁 的接觸磨損 。在導井鉆進過程 中采用 的加設
穩(wěn)定鉆桿方法如下 ：開始鉆進至 2m時必須加設 1根 ，鉆進 10m
時再加設 1根 ，然后每鉆進 15m加設 1根 。鉆桿加設 時一般采
用副泵提供 的較小動力運行 ，鉆桿絲扣之 間力度適 中 ，過緊容 易
損傷絲扣，過松鉆桿容易脫落。導孔開始施工時一般采用副泵
提供較小的 、均勻 的動力 ，以免孔 口周 壁因振動過大開裂而難 以
成型。在距 孔底 3．0m范 圍內(nèi)降低 鉆壓。鉆孔時要有 足夠的 翻
渣泥漿壓力和流量 ，以保證 正常翻渣和護壁 ，從而確保正常鉆進
和防止塌孔卡鉆及井壁穩(wěn)定安全 。調(diào)壓井 豎井導孔施工共鉆進
了 50m，最大單 Et進 尺 8m，平均 2．5～3．5m／d(處理反井鉆機故
障時除外 )。3號斜 井段 施工共鉆進 了 88m導孔 ，最大單 Et進尺
6m，平均 2～3m／d(處理反井鉆機故 障時 除外 )。
3．5 聲14OOITUTI擴 孔施 工
在 聲216lnln導孔鉆通后 ，在下開挖工作 面平 段將導孔 鉆頭
卸下更 換 聲1400lnln擴孔鉆頭 ，由下 向上提拉鉆進 ，一根根卸下
鉆桿 ，直到上開挖工作 面為止 。擴孔 開始施工 時一般 圍巖 破壞
嚴重 ，鉆頭周圈難 以均 勻受力 。因此 ，采用 副泵提 供較小 的 、均
勻的動力，進尺較慢，控制在 10cm／h，以防鉆頭偏心受力過大而
扭斷鉆桿。鉆進施工中要求有較為穩(wěn)定供水量，以使刀具能得
到水冷卻 ，供水量要求不小 于 7．8 ／h。擴孔施 工時 ，鉆桿 的拆
卸要特別注意鉆桿卡 瓦正確擺 放及 自身 的完好程 度 ，以免 出現(xiàn)
卡瓦突然斷裂 ，造成擴孔鉆頭 、鉆桿脫落 。
調(diào)壓井豎井擴孔施工共鉆 進了 50m，最大單 日進尺 6m，平
均 2～3m／d(處理反 井鉆機故障時 除外 )。3號斜 井段施 工共 鉆
進 了 88m導孔 ，最大單 日進尺 4m，平均 2．5m／d(處理反井 鉆機
故障時除外 )。
3．6 擴 挖
導井形成后 ，采用鉆爆 法 自上而下擴挖 ，周邊采用光面爆破
以保證 開挖 質量 。出渣 由下開挖工作 面平段進 行 ，利 用 ZO一26
型扒渣機裝 1t自卸汽車運輸至渣場。開挖后及時采用錨噴混
凝土等方式支護周邊圍巖。擴挖至一定安全距離后，在井 口頂
拱位置設 置激光指向儀 (定期 校核)，用于測量放線工作 ，嚴格控
制超欠挖 。
4 結 語
通過 LM一200型反井鉆機在高橋電站工程中的應用，在施
工過程中對反井鉆機的性能和工作特點有如下幾點體會和認
識 ：
(1)反井鉆機不需要爆破，施工人員具有較高的安全性。
鉆進速度快 、效率高、成本低。
(2)反井鉆機施 工工期 與鉆爆 破 法相 比縮 短很 多 ，特 別是
井身長度越深，使用反井鉆機效益越顯著。
(3)反井鉆機施工不需爆破 ，孔周 圍巖石不破 碎 ，巖層穩(wěn)定
性高，孔壁平滑。
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