抽水蓄能电站隧洞全深花岗岩导井反井施工技术

为实现抽水蓄能电站隧洞特硬岩洞竖井导井反井高效施工,以沂蒙抽水蓄能电站洞内380 m全深花岗岩高压管道竖井φ2.5 m导井反井施工为背景,介绍了定向+反井钻井施工技术.首先使用TDX-50型定向钻机,钻成φ216 mm先导孔;然后使用BMC200型反井钻机,扩刷成φ270 mm导孔;最后使用BMC600型反井钻机,扩刷...     

大倾角深斜孔反井钻井技术研究

利用反井钻机钻凿的十三陵抽水蓄能电站２号压力管道取得月成孔１３０ｍ、钻孔偏差率仅１．２％的好成绩，对大倾角斜孔中钻具受力及钻进参数等均作了分析。     

我国反井钻机钻井技术与装备发展历程及现状

反井钻机钻井技术是煤矿、金属矿山、水利水电、隧道等地下工程中井孔钻凿的根本性变革技术。介绍了近40 a来我国反井钻机钻井技术与装备的发展历程、反井钻机钻井理论与技术以及反井钻进工艺与应用的发展与现状;梳理了反井钻机钻井领域获批科研项目,以及围绕反井钻机钻井发表的论文和专利、出版的论著与标准;进一步介绍了反井钻机钻井围岩预加固和支护等稳定性控制技术,反井钻井机械破岩机理与破岩技术,反井钻机钻架稳定控制技术与动力驱动控制技术,反井钻机导孔钻具、导孔钻进排渣技术、导孔钻进偏斜控制技术以及导孔钻进风险分析与防控技术;反井钻机扩孔钻进钻头滚刀布置形制、扩孔排渣技术、扩孔钻进偏斜控制技术以及扩孔钻进风险分析与防控技术;反井钻机钻井降温除尘技术;给出了反井钻机在矿下溜矸孔、深大斜井、立井井筒延伸、双风井井筒和一次钻成大直径风井等工程中的应用,以及富水冲积层、冻结地层、注浆加固地层和瓦斯地层中反井钻井的应用。经过40 a的研究与实践表明,我国在反井钻机钻井领域已经形成以机械破岩理论和钻进技术为基础的反井钻机钻井成套技术与装备体系,为地下工程中井筒的安全、高效、绿色钻进提供技术保障,为我国无人化、机械化和自动化全断面钻井技术与装备的进步做出了重大贡献。     

竖井掘进机钻井工艺及装备研究

随着矿山井筒向深部发展,机械化凿井是建井技术的发展趋势,为了实现井筒施工时掘进、排渣、支护平行作业,进行了竖井掘进机钻井工艺及装备研究。介绍了反井钻机钻进导井、竖井掘进机扩钻成井、破碎岩渣通过导井落入下水平巷道运输等竖井掘进机钻井施工工艺,详细阐述了竖井掘进机钻井装备和辅助装备。现场调试结果表明,竖井掘进机钻井技术及装备能够满足设计与施工要求。     

大直径深反井施工新技术

介绍了新型反井施工的详细工艺,在介绍各工序时引入定向钻进、新型反井钻机、竖井掘进机、滑模等与反井施工相关的新技术,最后介绍了这些新技术在煤矿井筒施工的应用实例,为大直径深井筒施工方案选择提供参考。     

定向导孔全角变化率对大直径反井钻具扫孔影响研究

定向反井钻井施工时,首先使用定向钻机钻进先导孔并实现钻孔轨迹控制,随后使用反井钻机扫孔扩大先导孔。但由于先导孔存在偏斜,导孔轨迹的全角变化率会对大直径钻具的扫孔产生较大影响。通过弯曲应力理论分析,建立先导孔轨迹全角变化率与大直径反井钻具之间的关系|通过先导孔偏斜实测数据分析,建立先导孔轨迹模型|通过定向反井钻井工业性试验,研究导孔全角变化率对大直径反井钻具扫孔的影响程度。结果表明：该方法能够准确预测钻具扫孔时的状态,为保证大直径深井反井法施工过程中的钻具安全顺利扫孔提供理论与技术支撑。     

基于重力排渣的大直径井筒钻掘技术与工艺体系研究

井筒是井工法矿物开采和地下空间开发利用的关键工程,对于拟建井筒下部具备生产系统的有利条件,采用重力排渣的大直径井筒钻掘技术是重要的发展方向之一。针对吊桶式上排渣技术存在的排渣不连续、掘进效率低,且难以与破岩工序协同作业等难题,探索改变凿井工作面的排渣方式,采用重力排渣工艺可提高凿井效率,即通过预先建立连接拟建井筒上下水平的小直径导井,或上水平施工条件不具备时在井筒下水平直接上向钻进导井,破碎岩渣在重力作用下直接掉落至下水平,再利用装载和运输设备进行装运排渣。首先论述了机械破岩钻井流体正循环和反循环上排渣技术工艺的适用性和局限性,提出了基于依靠岩渣自重进行重力排渣的工艺,分析了大直径井筒反井钻井、直接上向反井钻井、导井式竖井掘进机等机械破岩重力排渣技术的发展现状,凝练了基于重力排渣的机械破岩钻井技术现阶段面临的硬岩破碎、钻具稳定可靠、钻井偏斜控制、智能钻进等难题,系统梳理了导孔钻进、导井钻进、钻爆扩大、反井正钻扩大、反井钻机一次扩大和导井式井筒掘进机扩大等技术工艺及装备,构建了不同工序组合的综合成井工艺体系。基于重力排渣的机械破岩凿井技术,将继续在煤矿、金属矿山、水电、交通等领域大直径井...     

大直径瓦斯抽排井钻进技术分析

井下瓦斯抽放对煤矿安全生产起着重要的作用,抽采出的瓦斯必须集中输送到地面加以综合利用。建设单独通向地面的瓦斯抽排井与传统的矿井管道布置方式相比,具有明显的优势。由于瓦斯抽排井直径远大于地质勘探与石油钻孔,又比煤矿井筒小得多,因此只能采用钻机施工。归纳总结了瓦斯抽排井的作用与结构形式,并将其分为集中瓦斯抽排井和管道式瓦斯抽排井两种类型。集中瓦斯抽排井可以采用普通凿井法、竖井钻机和反井钻机等方法施工;管道式瓦斯抽排井往往采用机械钻进方式施工,钻进技术的关键是高效排渣、管道安装和管道固定。比较了不同钻机(包括地质钻机、石油钻机、潜孔钻机、竖井钻机和反井钻机等)钻进工艺、不同排渣方式(包括正循环排渣、反循环排渣和自由落体排渣等)的适用范围及优缺点,并对钻孔泥浆中、裸孔内管道安装工艺进行了阐述。指出反井钻机施工瓦斯抽排井的优势,以及需要研究的技术工艺内容。     

矿山竖井掘进机凿井工艺及技术参数

通过分析国内外普通凿井、机械破岩为核心的钻井法、竖井掘进机钻井技术的发展,研究提出我国竖井掘进机凿井工艺,即反井钻机钻进导井,竖井掘进机扩大成井,破碎岩石通过导溜进入井下巷道运输。经分析提出采用专用井架提升钻杆实现竖井掘进机上提下放,并通过钻杆悬吊电缆、风水管路,提供竖井掘进机工作所需电力、水源,专用多功能吊盘实现破岩掘进和支护平行作业,通过钻头结构优化设计,采用井架、钻杆一次从井筒内将竖井掘进机直接提吊出井,解决设备井下拆卸难题。同时根据竖井掘进机采用滚刀破岩,依照适应的地层条件、工程条件,在合理的钻进速度基础上,确定了破碎岩石所需钻压和转速、功率、支撑力等参数,为竖井掘进机整机结构设计提供参考。     

磷矿通风井反井施工技术研究及应用

贵州福麟矿业有限公司新桥磷矿山二号井回风竖井工程采用了反井钻机钻井法施工,反井钻机一次扩孔成井直径为3.5 m。通过对矿方提供的地质检查孔岩心资料进行分析,研究计算了在该地层条件下反井钻机扩孔拉力和扭矩等工作参数,并最终选择了TSJ-2000型水源钻机与BMC400型反井钻机结合的技术方案来进行导孔和一次扩孔成井。在施工过程中克服了缺乏类似项目经验以及缺少岩层发育资料等实际困难,确保顺利完成了井筒贯通,使得井筒偏斜率控制在0.3%以内。实践证明,在该磷矿回风竖井工程中采用反井钻机施工大直径竖井开挖是可行的,并为此类大直径竖井开挖项目提供了宝贵经验。     

琅琊山抽水蓄能电站竖井反井钻井施工技术

琅琊山抽水蓄能电站7个竖井导井工程深度133．5-148．3m,均采用反井钻机施工。工程地质条件非常复杂,施工难度较大。针对工程特点,施工中采取了多项技术措施,实现了安全、优质、快速施工。     

反井钻机扩孔速度影响因素分析

以沂蒙抽水蓄能电站高压管道竖井为研究背景,理论分析了反井钻机扩孔状态下滚刀的运动状态和轨迹,研究了钻进速度与钻压、转速的关系|在距离地面24m深,井筒直径为2.5m,岩体为花岗岩处试验,通过调节钻杆拉力、转速,并采用动态信号测试分析系统和智能数字转速表,得到了钻杆的钻压和转速,通过数据处理和分析得到了反井钻机钻速和钻压、钻速和转速之间的关系,结果表明理论与试验能够较好地吻合,证明了理论的准确性。     

水电工程大直径反井钻机一次扩孔成型施工技术的应用

云南以礼河四级电站复建工程2#引水竖井采用大直径反井钻机一次扩孔成型施工技术,成功钻进直径4.5 m井筒,改变了水电工程以往开挖大直径井筒使用反井钻机先钻小井,再由上向下刷大井筒的模式。实践证明,该施工技术安全、可靠、效率高、经济性好,对大直径反井钻机一次扩孔成型施工技术在水电行业中的推广应用具有指导性的意义,为以后水电站竖井设计和施工提供了新的思路。     

如何修复反井钻机上液压缸内孔

反井钻机是将隧道掘进机和钻井法凿井机结合形成的井筒施工设备。它被广泛用于施工矿山地下暗井、溜井、矿仓等导井工程。由于它具有施工安全，成孔质量高，施工成本低等特点，所以目前，反井钻机在国内外各大矿业集团公司，十几个水电站和抽水蓄能电站等工程中广泛应用。     

千米级竖井全断面科学钻进装备与关键技术分析

千米级竖井全断面钻进技术是我国深地开发的重要技术支撑。围绕机械高效破岩与智能安全钻进这一主题,阐述了机械破岩钻井装备和无人化钻井的研究进展,梳理得出以竖井钻机、竖井掘进机和反井钻机3种钻机构成的机械破岩科学钻井技术、工艺及装备体系,并凝练出竖井全断面科学钻进过程中破岩、排渣、智能监控、支护和辅助钻进5项核心技术及其涵盖的12项关键技术;提出千米级竖井全断面机械破岩钻井需要攻克的关键技术问题与科学问题。针对深部高应力、高岩温和高水压条件下岩石强流变、强扰动等特点,以破岩与围岩控制技术、高效排渣技术、装备钻进与支撑技术的"三位一体"协同控制为核心,将重点攻克:(1)深部破岩机理和井帮围岩控制理论研究,以及辅助机械破岩的高效破岩技术;(2)多相流流动理论研究,优化多相比、提升高度、多相流速等参数,建立低能耗高效循环排渣模式;(3)围岩智能感知、判识与精准钻进轨迹的智能化控制理论研究,开发深部地层钻进多信息融合的钻机自适应钻进技术。为解决机械破岩、多相流循环排渣、钻井智能推进3者之间的协调性和匹配性问题,从基础理论分析、装备性能、工艺研究3个方面,构建了机械破岩科学钻井参数动态优化设计体系,基...     

千米大直径反井钻机驱动系统设计

根据千米大直径反井钻机大功率导孔和扩孔特性,设计了多变频电机驱动、高速小扭矩导孔、低速大扭矩扩孔的千米大直径反井钻机驱动系统。主要对千米大直径反井钻机驱动系统进行介绍,并对传统液压驱动反井钻机驱动系统技术特点进行了阐述,对比分析千米大直径反井钻机驱动系统技术优点。     

可可盖煤矿全矿井机械破岩智能化建井关键技术与装备

我国西部煤矿资源开发是保障煤炭资源供给的战略性任务,少人、安全、绿色、机械化、智能化矿井建设是现阶段煤炭智能化发展的必然趋势和重要方向。首先梳理了我国煤矿斜井和竖井全断面机械破岩掘进技术和装备现状,分析了适用煤矿井筒掘进的不同类型装备机械破岩掘进工作面临的共性难题;针对可可盖煤矿典型的西部富水弱胶结地层条件,确定了可可盖煤矿斜井和竖井联合开拓方案,并从地层条件、装备性能、围岩控制和经济合理性等方面,研判了采用斜井TBM掘进和竖井钻机钻井的可行性,提出了智能化建井建智能矿井的理念,构建了可可盖煤矿全矿井机械破岩智能化建井模式;针对可可盖煤矿地层岩石强度低、扰动敏感的特性,突破了斜井敞开式TBM掘进高效破岩与围岩控制、连续排渣、装备推进与支撑协同控制等技术,实现了TBM姿态大幅度调整,一次掘进断面面积40 m2,形成了“探-破-支-运”一体化连续掘进技术体系,单月最高掘进进尺523.8 m;首次在西部富水弱胶结地层中采用竖井钻机钻井,提出了全岩地层竖井“一钻完井”工艺,形成了适用我国西部煤系地层钻井法凿井的大型竖井钻机及其配套装备体系,包括大直径全断面钻头结构、稳定钻杆、大型门式起重机以及竖井钻机高效集中控制系统,攻克了竖井钻机配套大型门式起重机安装、起下钻智能控制、竖井钻机高效钻进等关键技术与智能监控难题,实现了西部富水弱胶结岩石地层8.5 m大直径井筒高效钻进,单日最高钻进进尺10.8 m。     

可可盖煤矿全矿井机械破岩智能化建井关键技术与装备

我国西部煤矿资源开发是保障煤炭资源供给的战略性任务,少人、安全、绿色、机械化、智能化矿井建设是现阶段煤炭智能化发展的必然趋势和重要方向。首先梳理了我国煤矿斜井和竖井全断面机械破岩掘进技术和装备现状,分析了适用煤矿井筒掘进的不同类型装备机械破岩掘进工作面临的共性难题;针对可可盖煤矿典型的西部富水弱胶结地层条件,确定了可可盖煤矿斜井和竖井联合开拓方案,并从地层条件、装备性能、围岩控制和经济合理性等方面,研判了采用斜井TBM掘进和竖井钻机钻井的可行性,提出了智能化建井建智能矿井的理念,构建了可可盖煤矿全矿井机械破岩智能化建井模式;针对可可盖煤矿地层岩石强度低、扰动敏感的特性,突破了斜井敞开式TBM掘进高效破岩与围岩控制、连续排渣、装备推进与支撑协同控制等技术,实现了TBM姿态大幅度调整,一次掘进断面面积40 m2,形成了“探-破-支-运”一体化连续掘进技术体系,单月最高掘进进尺523.8 m;首次在西部富水弱胶结地层中采用竖井钻机钻井,提出了全岩地层竖井“一钻完井”工艺,形成了适用我国西部煤系地层钻井法凿井的大型竖井钻机及其配套装备体系,包括大直径全断面钻头结构、稳定钻杆、大型门式起重机以及竖井钻机高效集中控制系统,攻克了竖井钻机配套大型门式起重机安装、起下钻智能控制、竖井钻机高效钻进等关键技术与智能监控难题,实现了西部富水弱胶结岩石地层8.5 m大直径井筒高效钻进,单日最高钻进进尺10.8 m。     

BMC400型反井钻机在井下煤仓施工中的应用

天地科技建井研究院近几年相继研制出用于钻凿大直径、深井(竖井或斜井)的BMC系列反井钻机。介绍了BMC400型反井钻机主要技术参数、施工工艺及其在井下煤仓施工中的应用效果。     

全断面竖井掘进机凿井技术

目前,我国煤矿井筒建设方法,以普通凿井法为主、特殊凿井法为辅。介绍了特殊凿井法中使用机械破岩的竖井钻机钻井技术、反井钻机钻井技术发展历程与应用现状。井筒掘进施工安全与效率是深井建设的基石,发展机械化凿井技术装备是深井建设少人化、无人化的保障。分析了部分断面掘进机凿井技术与装备的研究现状,提出了需要研制全断面竖井掘进机。对全断面竖井掘进机的井帮稳定、凿井工序、掘进参数等关键技术的特点和适用性进行了探讨。针对施工过程下部掘进、排渣与上部支护平行作业,指出滚刀破岩、上排渣和定向钻进将成为技术攻关的方向和工程应用的难点。尽快开发全断面竖井掘进机凿井技术是综合机械化凿井的发展方向和趋势,对于建井技术发展和地下工程建设具有重大意义。