反井鉆機豎、斜導井施工工法的特點
反井鉆機在施工豎、斜井的導孔過程中全部采用機械設備，只需要熟練的技工操作就行，反井鉆機操作簡單、安全，對環(huán)境造成污染非常小，作業(yè)人員比較少。每個班只需要4～5人。但是反井鉆機一次性投入相對較高，國產(chǎn)一臺套LM-200型鉆機投入使用其費用約145萬元。一臺套進口RHNO300型反井鉆機投入費用約1400萬元。
傳統(tǒng)人工豎、斜井導井施工特點
斜井和豎井施工方法有全斷面一次開挖法和導井開挖法兩種方式，其中傳統(tǒng)導井法開挖方式有正井、反井或正反井結合法。反導井施工通常采用吊罐法、爬罐法或深孔分段爆破法，傳統(tǒng)導井法施工目前在水利水電工程中應用比較普遍，施工工藝應用得較為純熟。一次性投入比較少，主要投入的設備：20m3空壓機一臺、手風鉆10把、通風設備一臺、運輸設備一臺（卷揚機、吊罐爬罐），投入費用不到40萬元。如果采用阿立瑪克爬罐則投入費用將增大，一臺阿立瑪克爬罐售價為255萬元。傳統(tǒng)人工導井法施工無論采用正導井法、反導井法、吊罐法施工，均需要人員及設備至開挖掌子面進行鉆爆施工。因此在施工過程中均不可避免地存在著安全隱患，而通風散煙困難，進度也容易受限制等。據(jù)統(tǒng)計，深度在100m左右的洞室導井開挖一般日平均進尺在1～1.5m左右。人工導井施工方法對井深有一定的限制，深度越深，施工難度越大、安全隱患更大。

反井鉆機與傳統(tǒng)人工導井施工工藝的比較
水力發(fā)電站為滿足不同條件和對水工結構物功能上的要求，設立地下豎井式閘門井、調(diào)壓井和垂直與斜井壓力管道。根據(jù)對我國68座不同壩型和不同開發(fā)型式的大型水電站的統(tǒng)計，其中有地下豎井、斜井的電站就有28座，占41%，而且每座電站都有數(shù)個豎井、斜井。從規(guī)模上看，調(diào)壓井直徑已達24m以上，井深達90m以上，垂直壓力管道深度已達300m以上。天生橋二級兩段斜井深已達754m，可以說豎井、斜井在水電建設中占有一定的比重。豎井、斜井開挖又是其施工的重要環(huán)節(jié)，而且由于豎井、斜井施工難度很大，往往是電站建設工期的控制項目之一。為了解決這個難題，水電建設者們克服了諸多困難，不斷地學習、借鑒、研究和應用新的施工方法和技術，推動了我國水電豎井、斜井開挖技術的發(fā)展。
從開挖方法和施工設備的發(fā)展來看，已從正井人工吊碴開挖發(fā)展到人工反井溜碴法、人工配合機械的反井吊罐法、反井爬罐法。而后又發(fā)明了勞動強度較低的一次鉆孔反井分段爆破法和反井鉆機開挖方法等。應該說，從正井開挖進入應用重力勢能的反井開挖法，是豎井開挖技術質的飛躍。一次鉆孔分段爆破是一項技術進步，而反井鉆機的應用更使豎井、斜井開挖進入了一個新的階段。
1、傳統(tǒng)人工導井施工法分析
（1）正導井開挖法
上馬嶺電站調(diào)壓井開挖和壓力管道上部開挖，采用自上而下的正井開挖方法。天生橋調(diào)壓井為了加快施工進展，頂部也采用上部吊碴方法。永定河上馬嶺電站壓力管道傾角33°11′26.5″，開挖直徑6.6m，全長179m，開始從上彎段向下開挖，施工十分困難，進展很慢，后來在中間增開一條“七、一”支洞，開始從下而上的反井開挖，初步解決了出碴問題。
（2）反導井開挖法
云南大朝山電站尾水設4個閘門井，開挖斷面為12×16m，閘門井高45m，都是采用2×3 m斷面開挖反導井，采用人工搭設腳手架平臺進施工反井施工，施工中配置2臺手風鉆，47天向上開挖導井45m，平均日進尺0.96m，最高日進尺2.5m。
（3）反井爬罐導井開挖法
廣蓄電站壓力管道斜井，上斜井長406.22m，下斜井長347.45m。開挖直徑9.7m，傾角50°。斜井開挖采用正、反井結合方法施工，先開挖2.4×2m下導井（底拱），采用上、下對口四個工作面同時開挖。上部向下開挖提升出碴，下部向上用阿立馬克STH-500型（柴油）和STH-588型（電動）爬罐。上斜井導井用127天完成，最高月進尺90m；下斜井導井用125天完成，月進尺77m。上斜井下口工作面平均日進尺2.595m，下斜井下口平均日進尺1.974m。
天生橋電站壓力管道，長159.5m（總計178.3m）。大井直徑.7m，豎井導井用阿立馬克爬罐開挖，斷面2.5m×2.5m，每個循環(huán)進尺1～1.5m，平均月進尺55m，最高月進尺80m。
（4）反井吊罐導井開挖法
反井吊罐開挖導井，是從冶金系統(tǒng)引進到水電六局的，而后在一些水電站施工中推廣應用。
漁子溪埋藏式豎井壓力管道豎井為272.2m，開挖直徑5.2m，鋼襯直徑3.4m，內(nèi)水壓力.92MPa。開挖采用紅旗300型鉆機鉆設φ100mm中心孔，最高班進尺3m，實際偏差為15～40cm。豎井分三段開挖，每段約90m，反井吊罐法開挖導井，導井斷面為3.24m2。折疊式吊罐重400kg，載重600kg，折疊尺寸為900mm×900mm×1250mm，展開尺寸為1760mm×1460×2100mm。鉆爆人員4人，采用01-43和01-45型鉆機，混合式通風方式。導井開挖平均日進尺2.88m，中心孔上部用華1型游動卷揚機牽引。
（5）一次鉆孔反井分段爆破開挖法
三門峽改建工程排沙洞1號工作閘門井，深51m。采用一次鉆孔、自下而上分段爆破的方法開挖導井，導井斷面1.8m×1.8m，實際開挖成2.25m×1.93m。使用KA-2M-300型鉆機，鉆φ150mm中心孔，爆破孔φ110～120mm，鉆機偏差小于1.7‰。開挖布置6個孔，后來增加至10個孔，裝藥8.5～12kg/孔，崩落孔7～11kg/孔，周邊孔8～12kg/孔。巖石豎固系數(shù)為8～12?？讖?20mm，藥卷直徑105mm（內(nèi)徑95mm），采用毫秒爆破，并串并聯(lián)法。放炮有效天數(shù)10.33天，最高班進尺4.28m，最高日循環(huán)4次，進尺8.19m，平均日進尺4.6m。如果把鉆孔和準備工作時間包括在內(nèi)，則日平均進尺僅為0.807m。
天生橋二級調(diào)壓井，Ø24m，深90m，采用一次鉆孔，分段自下而上爆破法開挖導井，導井φ2.4m，共鉆7個孔，中間一個大孔，垂直偏差小于1%。每次進尺1m，月進尺20m。
2、反井鉆機導井法施工分析
（1）湖北省水布埡電站地下廠房通風豎井長183m，豎井直徑Ø1.4m。巖層為灰?guī)r，巖石硬度12級， 反井鉆機為LM-200型。于2002年8月20日開始準備工作（含基礎砼施工、設備就位調(diào)試及沉渣砌筑等），9月6日開鉆，9月17日Ø216mm導孔貫通，9月18日導井Ø1.4m擴孔，9月26日擴孔結束。其中由于廠房施工停工8天，純施工時間為47天，平均日鉆進3.2m。
（2）湖北省水布埡電站引水斜井長156m，傾角60°，反井鉆機為LM-200型。于2003年8月26日開始準備工作（含基礎砼施工、設備就位調(diào)試及沉渣砌筑等），9月10日開鉆，9月14日Ø216mm導孔貫通，10月14日導井Ø1.4m擴孔結束。歷時44天，平均日鉆進3.54m。
（3）貴州省三板溪水電站巖石為花崗巖，巖石硬度為14～16級，電纜豎井長184m。反井鉆機為LM-200型。于2003年6月26日開始準備工作（含基礎砼施工、設備就位調(diào)試及沉渣砌筑等），7月3日開鉆，7月9日Ø216mm導孔貫通，8月20日導井Ø1.4m擴孔結束。其中由于主變室施工停工10天，純施工時間為44天，平均日鉆進2.7m。
（4）云南省小灣水電站使用，小灣水電站的巖石為花崗巖，巖石硬度為14～16級，地下廠房主變排風豎井長210m。反井鉆機為LM-280型。于2004年5月25日開始準備工作（含基礎砼施工、設備就位調(diào)試及沉渣砌筑等），6月1日開鉆，6月11日Ø216mm導孔貫通，8月22日導井Ø1.4m擴孔結束。施工歷時為57天，平均日鉆進3.7m。
（5）云南省溪洛渡水電站右岸地下廠房主變排風豎井長215m，巖層為玄武巖，巖石硬度14～16級， 反井鉆機為LM-200型。于2006年5月10日開始準備工作（含基礎砼施工、設備就位調(diào)試及沉渣砌筑等），5月26日開鉆，6月16日Ø216mm導孔貫通（外界影響停工10天），6月18日導井Ø1.4m擴孔，7月26日擴孔結束（外界影響停工12天）。施工歷時為54天，平均日鉆進3.98m。
反井鉆機在不同巖性的豎、斜井導井鉆進情況統(tǒng)計表
電站名稱  井深（m）  巖石名稱  Ø216mm鉆進速度（m/天）  Ø1.4m擴孔速度（m/天）  備注
水布埡電站  115～183  灰?guī)r  38～40  18～20  豎井
156  32～34  14～16  斜井（60°）
三板溪電站  43～120  花崗巖  19～32  8～10  豎井
小灣電站  88～212  30～35  13～16
三峽電站  82  22～32  12～15
溪洛渡電站  194～215  玄武巖  20～26  5～10 從表中顯示，隨著巖石硬度及豎、斜井長度的增大，施工難度加大，其鉆進速度減慢，灰?guī)r可鉆性最好。
3、反井鉆機與傳統(tǒng)人工導井工期比較
（1）反進鉆機導孔施工時間統(tǒng)計
①反井鉆機開鉆前的準備時間一般為12～15天，主要是主機基礎砼澆筑、主機就位、二期砼澆筑、沉渣池砌筑等。
②Ø216mm導孔施工一般25m/天，以100m長的豎、斜井為例，Ø216mm導孔耗時約4天。
③Ø216mm鉆頭拆下至安裝Ø1.4m鉆頭結束耗時約1天。
④Ø1.4m導井擴挖速度約5～15m/天，平均10m/天，以100m長的豎、斜井為例，Ø1.4m導井擴挖耗時約10天。
⑤反井鉆拆除耗時約3天。
根據(jù)統(tǒng)計顯示，100m長的豎、斜井反井鉆機從準備工作至設備拆除約耗時約33天。
（2）傳統(tǒng)人工導井施工時間統(tǒng)計
①傳統(tǒng)人工導井開鉆前的準備時間一般為4～5天，主要是空壓機的安裝（卷揚機或爬罐可不占用工期）。
②Ø1.8m導孔施工一般0.8～1.5m/天，以100m長的豎、斜井為例，Ø1.8m導井耗時約91天。
③井內(nèi)風、水、電管線拆除耗時約5天。
根據(jù)統(tǒng)計顯示，100m長的豎、斜井傳統(tǒng)人工導井法施工從準備工作至設備拆除約耗時約101天。
從以上的反井鉆機和傳統(tǒng)人工導井法施工時間統(tǒng)計，反井鉆機導井法施工耗時只占傳統(tǒng)人工導井法施工耗時32.6%。采用反井鉆施工工期可提前約2/3。
4、反井鉆機與傳統(tǒng)人工導井質量比較
反井鉆導井施工采用滾刀對巖石切削、擠壓完成豎井及斜井導井開挖，形成的導井井壁非常光滑，并能夠形成預定要求的洞徑。
傳統(tǒng)人工導井法施工則采用人工鉆孔，人工控制周邊孔位，不可避免的誤差，導井井壁不是很光滑。
綜上所述，反井鉆導井施工比傳統(tǒng)人工導井法施工質量要好得多。
5、反井鉆機與傳統(tǒng)人工導井安全比較
反井鉆導井施工均采用設備操作，且反井鉆機由電能傳到液壓系統(tǒng)，轉變成液壓驅動，操作安全，容易避免安全事故的發(fā)生。
傳統(tǒng)人工導井法施工則采用人工鉆孔、爆破，施工人員必須到工作面進行操作，安全隱患較多，安全不易保證。