響水澗抽水蓄能電站引水豎井導(dǎo)井施工技術(shù)(共9頁)

1、響水澗抽水蓄能電站引水(ynshu)豎井導(dǎo)井施工(sh gng)技術(shù)(jsh) 摘 要 通過在響水澗抽水蓄能電站引水豎井工程實(shí)踐，介紹了天井鉆機(jī)施工工藝，分析了天井鉆進(jìn)偏斜的原因，提出了天井鉆進(jìn)偏斜控制方法，對(duì)鉆進(jìn)參數(shù)控制等進(jìn)行了驗(yàn)證，取得良好效果。文章中的措施和實(shí)踐可以在類似的水電工程中廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞 天井鉆機(jī) 豎井 施工工藝 垂直度 糾偏1概述AT2000型天井鉆機(jī)主要用于地下礦山和其它工程的巖層中，正向鉆進(jìn)250mm的導(dǎo)向孔并反向擴(kuò)2000mm的通風(fēng)井、充填井、管道井、電纜豎井、引水豎井等。鉆進(jìn)深度250米，鉆進(jìn)傾角6090。AT2000型天井鉆機(jī)由主機(jī)、泵站、操縱臺(tái)三部分組成，并配有

2、擴(kuò)孔刀盤、鉆桿、牙輪鉆頭、水泵、輔助工具等，其主要技術(shù)參數(shù)見表1。AT2000型天井鉆機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表 表1 型號(hào) 基本參數(shù)AT2000主機(jī)額定轉(zhuǎn)速r/min擴(kuò)孔：021 導(dǎo)孔：042額定扭矩kN.m擴(kuò)孔：90 導(dǎo)孔：25鉆進(jìn)推力kN1200擴(kuò)孔拉力kN2200導(dǎo)孔直徑mm250擴(kuò)孔器直徑mm2000鉆機(jī)角度6090鉆井深度m250外形尺寸 (長寬高)mm302014202000（運(yùn)輸尺寸）34503044（39004200）（工作尺寸）噪聲dB(A)95質(zhì)量t10軌距mm600900泵站額定壓力MPa副泵系統(tǒng)：25 主泵系統(tǒng)：25額定流量L/min副泵系統(tǒng)：40 主泵系統(tǒng)：320電動(dòng)機(jī)額定功

3、率kw副泵電機(jī)11 主泵電機(jī)132額定電壓V380/660/1140可選油箱有效容積L1300外形尺寸 (長寬高)mm260013001600質(zhì)量kg3500操作臺(tái)外形尺寸 (長寬高)mm8006001080質(zhì)量kg602施工工藝 首先(shuxin)從上部向下鉆進(jìn)250mm導(dǎo)孔,然后在下部由擴(kuò)孔鉆頭向上(xingshng)擴(kuò)孔,擴(kuò)孔直徑1500mm,天井(tinjng)鉆機(jī)豎井施工程序見圖1。測(cè)量放樣場(chǎng)地平整、基礎(chǔ)澆筑天井鉆機(jī)就位安裝調(diào)平、找平、試機(jī)供水、供電、通路、排水250mm導(dǎo)孔換力、安裝擴(kuò)孔刀盤1500mm反導(dǎo)孔鉆機(jī)拆除質(zhì)量驗(yàn)收?qǐng)D1 天井鉆機(jī)豎井施工程序圖2.1施工原理AT2000型

4、天井鉆機(jī)，其工作原理：電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主油泵通過減速箱帶動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)副油泵將壓力油送進(jìn)兩個(gè)推進(jìn)缸，推動(dòng)減速箱上下運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)鉆桿和鉆頭或刀盤上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)減速箱帶動(dòng)鉆桿和鉆頭向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，完成鉆進(jìn)導(dǎo)向孔作業(yè)，導(dǎo)孔直徑為250mm，切削巖渣由專用水泵排出。當(dāng)減速箱帶動(dòng)鉆桿和刀盤向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，完成擴(kuò)孔作業(yè)，擴(kuò)孔直徑為1500mm，巖渣依靠自重落下。AT2000天井鉆機(jī)豎井施工示意圖見圖2。圖2 天井(tinjng)鉆機(jī)豎井(shjng)施工示意圖2.2測(cè)量(cling)放樣 由專業(yè)測(cè)量人員根據(jù)施工圖紙用全站儀準(zhǔn)確定出豎井中心位置，并做好中心點(diǎn)標(biāo)記。 2.3鉆機(jī)就位 AT2000型天井鉆機(jī)運(yùn)至工地后用

5、吊車卸車并將鉆機(jī)放至適當(dāng)位置。平整施工場(chǎng)地，鉆機(jī)基礎(chǔ)長為4.5m，寬為3m，高度為1m，采用C20混凝土澆筑，在澆筑基礎(chǔ)前預(yù)埋三塊20cm20cm鋼板，用于固定鉆機(jī)主機(jī)，同時(shí)預(yù)埋兩根20槽鋼，用于安裝鉆機(jī)時(shí)找水平面。鉆機(jī)基礎(chǔ)見圖3。 圖3天井(tinjng)鉆機(jī)基礎(chǔ)(jch)布置圖 在澆筑好的混凝土基礎(chǔ)上由專業(yè)測(cè)量人員放出豎井(shjng)的中心點(diǎn)，鉆機(jī)就位時(shí)鉆桿的中心對(duì)準(zhǔn)豎井中心點(diǎn)，對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行細(xì)調(diào)使鉆桿中心點(diǎn)與豎井中心點(diǎn)在同一鉛垂線，然后固定基座與主機(jī)。2.4導(dǎo)孔鉆進(jìn)2.4.1穩(wěn)定鉆桿布置導(dǎo)孔鉆進(jìn)合理安裝穩(wěn)定鉆桿，導(dǎo)孔時(shí)穩(wěn)定桿安裝在如下位置： 開孔：第1根：牙輪鉆頭第2根：短鉆桿第3根：普通

6、鉆桿開孔完畢后，將開孔用的第三根普通鉆桿卸掉換為穩(wěn)定桿。即導(dǎo)孔時(shí)穩(wěn)定鉆桿布置位置如下：第1根：牙輪鉆頭第2根：短鉆桿第3根：穩(wěn)定鉆桿（4、5、6為普通鉆桿）第7根：穩(wěn)定鉆桿（8、9、10為普通鉆桿）第11根：穩(wěn)定鉆桿（12、13、14、15為普通鉆桿）第16根：穩(wěn)定鉆桿（17、18、19、20、21為普通鉆桿）第22根：穩(wěn)定鉆桿（23、24、25、26、27為普通鉆桿）第28根：穩(wěn)定(wndng)鉆桿（29、30、31、32、33、34、35為普通(ptng)鉆桿）第36根：穩(wěn)定(wndng)鉆桿2.4.2導(dǎo)孔鉆進(jìn)作業(yè) 開始鉆進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)速壓力可控制在1520MPa。推進(jìn)壓力可控制在23MPa，導(dǎo)

7、孔時(shí)供水排渣采用正循環(huán)，每鉆完一根鉆桿認(rèn)真洗孔，隨著鉆井深度加大，適當(dāng)延長沖洗時(shí)間，以避免發(fā)生抱鉆、堵鉆事故。為有效控制偏斜率，鉆進(jìn)中使用穩(wěn)定器。穩(wěn)定器在短接鉆桿后就要用一根，按開孔鉆桿布置進(jìn)行。 （1）導(dǎo)孔30m深以后，每 10-20米加一根穩(wěn)定桿，隨著鉆孔深度的增加，穩(wěn)定桿之間的間隔可適當(dāng)加大。 （2）上鉆桿時(shí)，要注意加鉆桿墊圈，加絲扣油，嚴(yán)格控制推進(jìn)速度，免傷絲扣，將每根鉆桿絲扣旋轉(zhuǎn)。（3）安裝每一根鉆桿時(shí)檢查鉆桿是否牢固，以防導(dǎo)孔時(shí)鉆桿斷裂。如果鉆桿在導(dǎo)孔時(shí)中間斷裂，采用專用絲攻進(jìn)行處理，首先卸掉上部斷裂的鉆桿，在第一根鉆桿上安裝絲攻，進(jìn)行類似導(dǎo)孔工序，一直往下安裝鉆桿到絲攻碰到下部斷

8、裂鉆桿位置為止，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)壓力和推進(jìn)壓力，開始類似導(dǎo)孔作業(yè)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)壓力突然增大時(shí)，說明絲攻已經(jīng)與下部斷裂鉆桿銜接，繼續(xù)推進(jìn)行程，當(dāng)推行程為10cm左右時(shí)，絲攻與下部斷裂鉆桿完全銜接牢固，鉆機(jī)按正常狀態(tài)提升并卸掉鉆桿，拆除絲攻及斷裂的鉆桿。鉆機(jī)恢復(fù)正常導(dǎo)孔作業(yè)。2.5導(dǎo)井?dāng)U孔 在井底貫通后卸下250mm的鉆頭，換上1500的擴(kuò)孔刀盤，自下向上將250mm的導(dǎo)孔擴(kuò)大為1500的導(dǎo)井， 即可開始擴(kuò)孔。在擴(kuò)孔前應(yīng)將孔周圍直徑范圍以內(nèi)的巖面找平。 開始擴(kuò)孔及終孔時(shí)宜采用低壓慢速提鉆，當(dāng)擴(kuò)孔刀盤完全進(jìn)入巖層后即可進(jìn)行正常擴(kuò)孔。根據(jù)巖石軟硬，主泵和副泵的壓力根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)節(jié)。擴(kuò)孔中在刀刃接觸巖面時(shí)，嚴(yán)禁使

9、馬達(dá)反轉(zhuǎn)。發(fā)生卡鉆時(shí)，應(yīng)立即反向推進(jìn)，使刀刃脫離巖面。不論鉆導(dǎo)孔和擴(kuò)孔，均應(yīng)先開水，后開鉆；先停鉆，后停水。鉆進(jìn)必須連續(xù)供水，不得中斷。天井鉆機(jī)鉆孔施工的基本參數(shù)見下表2。天井(tinjng)鉆機(jī)鉆孔(zun kn)施工的基本參數(shù)表 表2序號(hào)施工工序轉(zhuǎn)速（r/min）推進(jìn)壓力（MPa）扭矩（/m）1250導(dǎo)孔15402-320-2521500擴(kuò)孔10163-435-452.6鉆機(jī)(zunj)的拆除 擴(kuò)孔刀盤離鉆機(jī)安裝基礎(chǔ)約30cm時(shí)，即停止擴(kuò)孔。即將成孔的井口布置兩根型鋼固定擴(kuò)孔刀盤，然后開始拆除卸機(jī)，鉆機(jī)拆除完畢后用風(fēng)鎬鑿除未完成擴(kuò)孔的30cm圍巖，風(fēng)鎬鑿巖完畢之后用起重設(shè)備吊裝刀盤。擴(kuò)孔、

10、卸機(jī)時(shí)全面做好安全工作,防止大型設(shè)備、配件、人員等掉到孔內(nèi), 刀盤移開鉆孔后,立即做好鉆孔的防護(hù)工作,作好安全警示標(biāo)志。3施工垂直度控制3.1天井鉆機(jī)控制垂直度原理天井鉆機(jī)豎井施工垂直度控制也就是控制鉆桿的垂直度，鉆機(jī)的鉆桿是由左右機(jī)架承擔(dān)，機(jī)架的控制槽和外部結(jié)構(gòu)是經(jīng)過機(jī)床精確加工而成，在加工過程中嚴(yán)格控制平行度和平整度，天井鉆機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)就考慮在機(jī)架外部用測(cè)量工具來控制垂直度。所以機(jī)架的角度控制就是鉆桿垂直度控制。3.2機(jī)架控制垂直度方法 天井鉆機(jī)機(jī)架為一長方體立柱，鉆機(jī)機(jī)架軸線和豎井軸線垂直方向放置，用測(cè)量儀器校正機(jī)架使其垂直，在機(jī)架的側(cè)面做兩點(diǎn)來控制機(jī)器的垂直度，兩點(diǎn)必須在同一鉛垂方向且距離

11、為2米，即觀測(cè)兩點(diǎn)的坐標(biāo)控制鉆機(jī)左右前后方向的偏差，也可以觀測(cè)兩點(diǎn)到觀測(cè)點(diǎn)距離控制前后方向的偏差。測(cè)量儀器架設(shè)點(diǎn)離鉆機(jī)大約30m，并與機(jī)架側(cè)面垂直可以減少誤差。3.3實(shí)例安徽響水澗抽水蓄能電站(din zhn)4條引水豎井，全部采用AT2000天井(tinjng)鉆機(jī)導(dǎo)孔及擴(kuò)孔(ku kn)。電站引水豎井洞中心線間距為24m，開挖洞徑7.4m，深度分別為1豎井220.62m、2豎井219.5m、3豎井218.38m、4豎井217.26m，在天井鉆機(jī)豎井施工中垂直度用機(jī)架來控制，取得了明顯成績，在以下垂直度校核數(shù)據(jù)表（表3）和豎井導(dǎo)孔貫通偏差表（表4）反應(yīng)出機(jī)架控制垂直度的成功性。垂直度校核數(shù)據(jù)

12、表 表3名稱點(diǎn)號(hào)坐標(biāo)高程差值孔深X(m)Y(m)H(m)X(mm)Y(mm)1#豎井134.2620.207167.20215.0m234.2610.207169.377134.2660.209167.2004273.3m234.2630.210169.37623134.2640.209167.20022103m234.2640.210169.376332#豎井148.3170.207166.0740.0m248.3170.207168.250148.3230.215166.074684.0m248.3220.215168.24958148.3150.208166.074-2110.0m248

13、.3140.208168.249-31148.3130.207166.073-4050m248.3120.207168.248-503#豎井162.3110.205164.7560.0m262.3110.205166.932162.3090.207164.756-222.5m262.3090.207166.931-22162.3110.205164.7540027.0m262.3110.205166.93000162.3120.207164.7551277.0m262.3110.207166.929024#豎井176.3140.213163.2450.0m276.3150.214165.420

14、176.3170.212163.2433-10.8m276.3170.212165.4182-2176.3160.217163.245247.5m276.3170.217165.42023176.3160.216163.2462344.5m276.3160.216165.42212176.3140.211163.2470-252.0m276.3140.212165.420 -1-2豎井(shjng)導(dǎo)孔貫通(guntng)偏差表 表4名 稱點(diǎn)號(hào)實(shí)測(cè)偏心距實(shí)測(cè)樁號(hào)實(shí)測(cè)高程設(shè)計(jì)偏心距偏心差（m)設(shè)計(jì)樁號(hào)樁號(hào)差值（m)1#豎井上口0.005 34.960 166.220 0.000 0.005 35

15、.000 -0.040 下口0.134 38.412 -46.173 0.000 0.134 35.000 3.412 2#豎井上口0.003 49.010 165.160 0.000 0.003 49.000 0.010 下口0.25650.903-46.2070.000 0.256 49.000 1.903 3#豎井上口-0.002 62.994 163.779 0.000 -0.002 63.000 -0.006 下口0.730 64.440 -46.0590.000 0.730 63.000 1.440 4#豎井上口0.006 76.997 162.268 0.000 0.006 77

16、.000 -0.003 下口-0.637 77.986 -46.0810.000 -0.637 77.000 0.986 3.4施工(sh gng)控制鉆進(jìn)偏斜率要點(diǎn)3.4.1就位準(zhǔn)確，定位牢固在澆筑天井鉆機(jī)基礎(chǔ)時(shí)，要求將浮渣松石清理干凈?；炷粱A(chǔ)面在同一水平面上。安裝鉆機(jī)在同一水平面上，開鉆前鉆桿垂直水平面，定位準(zhǔn)確度直接影響開鉆垂直度。洞室頂板要求平整，無松動(dòng)巖石，便于上頂油缸支撐，保證導(dǎo)孔時(shí)鉆機(jī)不能左右前后移動(dòng)。 3.4.2合理安裝穩(wěn)定桿合理安裝穩(wěn)定桿是控制偏斜率的關(guān)鍵之一，穩(wěn)定桿安裝偏多會(huì)影響孔內(nèi)巖渣排出，穩(wěn)定桿安裝偏少影響鉆進(jìn)偏斜率。鉆井3米后加1根穩(wěn)定桿，鉆機(jī)10米后再加1根穩(wěn)定

17、桿，以后10-20米加一根穩(wěn)定桿，隨著鉆孔深度的增加，穩(wěn)定桿的間隔可適當(dāng)加大。3.4.3安裝鉆桿加鉆桿墊圈 上鉆桿時(shí)，要注意加鉆桿墊圈，加絲扣油，免傷絲扣，將每根鉆桿絲扣旋緊，這也是減小鉆桿偏斜率的極為重要的一環(huán)。3.4.4定期測(cè)量(cling)校核鉆機(jī)(zunj)開孔后加強(qiáng)測(cè)量，在導(dǎo)孔1m、3m、5m、10m、15m、20m、30m、50m、100m進(jìn)行(jnxng)測(cè)量校核，發(fā)現(xiàn)孔偏斜時(shí)及時(shí)糾正調(diào)節(jié)，孔偏斜過大時(shí)要另行開孔，絕不允許按已偏斜的鉆孔繼續(xù)鉆機(jī)。導(dǎo)孔在30米以內(nèi)偏斜率極小的情況下才能保證200米左右的豎井孔偏斜率為1%。3.4.5旋轉(zhuǎn)壓力和推進(jìn)壓力控制提高鉆孔精度，應(yīng)采用低于最佳鉆進(jìn)速度的低推進(jìn)壓力鉆進(jìn)，推進(jìn)壓力23MP、每班進(jìn)尺4-5m時(shí)能有效的減小鉆孔偏斜。在鉆進(jìn)導(dǎo)孔時(shí)，要保持恒定的旋轉(zhuǎn)壓力。 3.4.6保證沖渣排水量與壓力為了控制鉆進(jìn)偏斜率，必須保證排渣的水量和水壓，將孔內(nèi)巖渣及時(shí)排凈，防止堵孔。當(dāng)鉆孔深度超過20米時(shí)每鉆完一根鉆桿，需沖水排渣1-2分鐘，孔越深排渣時(shí)間越長。要求水壓7-10kg/cm2，水量30m3/h。 4結(jié)語該工程引進(jìn)天井鉆機(jī)施工很大程度上減少施工難度、降低危險(xiǎn)性，大大提高工作效率，減少開挖成本，創(chuàng)造良好的施