[發明專利]一種局部開挖預支護反井鉆井工藝

有效

• 申請號: 201310542190.5
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103835661A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 劉志強;譚昊;姜浩亮;荊國業;李英全;王曉健;程守業
• 申請（專利權）人: 北京中煤礦山工程有限公司
• 主分類號: E21B15/00
• 分類號: E21B15/00;E21B21/01;E21D11/10
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技術領域

本發明涉及一種鉆井工藝，特別涉及一種局部開挖預支護反井鉆井工藝。

背景技術

現有巖石地層礦井建設工程，多采用普通法鑿井施工，需要工作人員下到幾百米深的狹小開挖工作面，用鉆機機具鉆爆破孔、裝炸藥、工作面爆破、將爆破破碎的巖石通過吊桶提升到地面、工作面排水、然后進行支護等作業。機械化水平低、勞動力投入多、工作環境艱苦、安全條件差、事故時有發生，且爆破對圍巖擾動較大，原巖應力變化大，支護困難。其中裝巖、排水等工序占總施工時間的三分之一到三分之二，施工速度慢(30-40m／月)。在實際施工過程中，由于這些礦井井筒工程有約20％具有下部巷道(隧道)，因此可以采用反井鉆機施工。反井鉆井施工工藝具有勞動強度低、成井質量好、速度快、工效高及人身安全有可靠地保障等優點。但是，現有的普通反井鉆技術是通過導孔鉆進、擴孔鉆進完成一個小直徑的井筒(1-3m)，不能滿足井筒功能要求，需要經過一次或多次刷井作業，其和普通法鑿井有許多類似之處，都需布置提絞設備和井架，在井內鋪設壓風、供水、下料等各種管線，在刷井過程中靠打眼放炮破碎巖石，進行臨時支護和永久支護。井筒中除布置吊盤外，還有封閉溜矸石孔的封口盤，其施工工序為打眼爆破-清除巖渣(巖渣通過溜矸孔溜到下水平)-臨時支護-永久支護。

另外，現有技術的反井鉆井工藝不能適用于如下條件：(1)在反井上部基巖軟弱、風化、不穩定，難以支撐反井鉆機自重和和鉆頭鉆進時工作面拉力作用；(2)上部地層有風機、風道、安全通道等對地表不均勻沉降敏感結構。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明的目的在于提供一種適用于反井上部基巖難以支撐反井鉆機自重和擴孔鉆進時對地層的壓力及上部地層具有對地表不均勻沉降敏感的結構的局部開挖預支護反井鉆井工藝。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種局部開挖預支護反井鉆井工藝，包括如下步驟：

(a)地質資料分析；

(b)地層開挖；

(c)混凝土回填；

(d)安裝反井鉆機；

(e)導孔鉆進；

(f)擴孔鉆進；

(g)井壁支護。

上述局部開挖預支護反井鉆井工藝，在步驟(a)中：分析地質、設計部門提供的地質資料，施工之前在井筒附近打工程檢查孔，并收集臨近開鑿的井筒或其它基礎工程和水井的地質及水文情況【本發明技術方案適用于當表土層或不穩定地層厚度在30m之內時，下部巖石穩定，且用水量不超過20m²／h的情況】。

上述局部開挖預支護反井鉆井工藝，在步驟(b)中：采用人工開挖或者小型挖掘機開挖，矸石裝入吊桶提吊到地面堆放，并運出場地；采用噴射機噴射混凝土作為初襯，在混凝土中粗骨料與細骨料按照質量比為1：4的比例攪拌均勻，并按0.4-0.5水灰比加水進行攪拌，拌好的混凝土用噴射機進行噴射；待挖到穩定基巖層后，在下部進行內擴，做鋼筋混凝土壁座，并由下往上一次套壁一次澆筑鋼筋混凝土井頸，井頸上部標高與地面基礎平齊。

上述局部開挖預支護反井鉆井工藝，在步驟(c)中：在支護完成好的井筒內部，通過澆筑低標號為C15～C20的骨料混凝土，骨料粒徑為5mm～10mm，回填到地面標高。

上述局部開挖預支護反井鉆井工藝，在步驟(d)中：將反井鉆機通過地腳螺栓安裝在基礎上，調整反井鉆機機架與基礎面垂直度，安裝地腳螺栓，這樣可以有效地防止鉆孔偏移震動對鉆桿鉆頭等設備損壞；澆筑二次混凝土，混凝土達到28天強度的40％后開始鉆進導孔。

上述局部開挖預支護反井鉆井工藝，在步驟(e)中：使用ZFY5.0／600型反井鉆機并用Φ318鉆桿帶動三牙輪鉆頭鉆鑿導孔，鉆進過程利用泥漿泵將鉆井液通過鉆桿輸送到三牙輪鉆頭沖洗口，按照壓氣正循環原理，將工作面巖屑攜帶到地面，在地面將泥漿和巖屑分離，泥漿循環利用；在導孔鉆進過程中，每鉆進50m，用測斜儀測量鉆孔的偏斜度，如果偏斜超過5‰，用螺桿鉆具及時糾偏，保證成孔偏斜率小于1％。導孔的作用是將鉆具下放到下水平，以便連接擴孔鉆頭。導孔破巖量雖然只占總破巖量的2.5％左右或更小，但導孔鉆進關系到鉆孔的質量，是反井施工的關鍵，導孔的垂直度決定了鉆孔的偏斜率。