反井钻机在立井井筒延深工程中的应用

介绍了LM-120反井钻机在国投新集三矿主井井筒延深工程中的应用情况.该井筒延深215m.施工中采用反井钻机先自上而下钻导向孔,再自下而上扩孔成反井,最后采用人工钻爆法自上而下刷砌成井.在导向孔钻进时,根据具体地层情况,钻进到一定深度后,进行1次或多次孔内压力注浆,充填裂隙,加固岩层,保证了扩孔和刷砌井筒时围岩稳定,不漏水.     

反井钻机在立井井筒延深工程中的应用

介绍了LM-120反井钻机在国投新集三矿主井井筒延深工程中的应用情况。该井筒延深215m。施工中采用反井钻机先自上而下钻导向孔，再自下而上扩孔成反井，最后采用人工钻爆法自上而下刷砌成井。在导向孔钻进时，根据具体地层情况，钻进到一定深度后，进行1次或多次孔内压力注浆，充填裂隙，加固岩层，保证了扩孔和刷砌井筒时围岩稳定，不漏水。     

桃园煤矿风井反井钻进导孔偏斜控制技术

桃园煤矿风井采用反井钻机施工溜矸孔,然后再刷大成井的方法施工。反井导向孔钻进施工中,由于应用了偏斜控制技术,取得了进度快、质量好的效果,为扩孔钻进和随后的井筒刷砌施工创造了良好的条件,同时也为反井钻井施工提供了经验。     

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。     

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。     

优化井筒延深工艺

新集一、三矿主井井筒延深施工中，优化延深工艺，采用在辅助水平设反井钻机自上而下钻凿出溜矸孔，形成排矸、泄水、通风的通道；利用地面至延深水平的钻孔下料砌壁；利用导轮组进行钢丝绳导向，省去绳道；利用钻孔回风，省去回风斜巷，简化了施工工艺和设备布置，降低了劳动力消耗，缩短了施工时间，取得明显的技术经济效益。其工艺在我国井筒延深工程中处于领先水平。简要介绍井筒延深工艺改革、设置布置及施工情况。     

英国煤矿钻井技术

英国煤矿钻井技术立井机械化施工比传统的钻爆法在凿井速度、成本和安全方面均有明显优势，尤其对于含水的冲积地层。钻井法在英国应用已有较长历史，本文根据最近的一项研究，介绍英国煤矿钻井技术的发展状况。１钻井技术简介钻井工艺方法有多种形式，一般如附图所示。井上钻机钻井法是利用地面上的大型钻井机自上而下凿井。开挖过程可按要求的直径一次成井，也可由扩孔钻机分次成井。用反循环泥浆来清除岩屑，并利用全井深的泥浆来维护井帮的稳定。井内钻机钻井法是利用井内钻机自上而下按要求的井径完成立井开凿，机上有操作控制人员，这种钻机一般在导向井的引导下钻进，岩屑靠自重落入下面的排矸系统。井上钻机反井法是先钻一导孔到地下巷道，再用井上钻机自下而上扩孔，岩屑靠自重落下，反复刷大直到设计断面。井下钻机反钻井法是由一安置在井底的反井钻机由下向上钻进，然后连续扩孔直到设计井径。２　水文与工程地质评价具体开凿方法与支护方法的选择取决于遇到的地层水文与工程地质条件，这在英国尤为重要，因为英国煤田地层条件受深度和地理位置的影响特别大。在英国，对地层条件评价的方法通常是在预定井筒中心线上打一勘测孔，然后对该钻孔及岩芯进行全面的测试分析，其中包括地层地质柱状     

科技信息

LM-120型反井钻机由煤炭科学研究院北京建井研究所研究设计,江苏省苏南煤矿机械厂加工的LM-120反井钻机于1987年5月22日通过部级技术鉴定,并开始小批量生产。该钻机主要是为解决煤矿暗井(煤仓、井筒延深,通风孔等)施工技术落后而研制的。钻机设计可钻最大深度为120m,钻井直径1.2m。当暗井直径大于1.2m时,钻成孔后再用钻爆法从上往下进行刷大。钻机于1986年10月在开滦矿务局赵各庄矿进行工业性试验,先后共钻成5个总深度为291.4m的井孔,其中两个井孔的深度分别为83.1m和84.3m,取得了月平均成井速度大于200m的好成绩。钻进     

小型钻机在煤仓施工中的应用

介绍了小型钻机在兴隆煤矿主立井井底煤仓施工中的应用情况。利用小型钻机钻进导向孔和扩孔;然后采用钻爆法施工,形成导井;最后进行掘进刷大和浇筑混凝土仓壁施工,安全高效地完成了煤仓施工任务。     

立式煤仓快速高效施工技术

LM-120型反井钻机是施工煤仓、倾角大于60°暗斜井的一种新型高效设备。钻机采用全液压驱动,先自上而下形成正导向孔,然后更换大钻头,再由下而上反扩孔。由于凭借反井钻机不能达到工程的设计要求,在反井钻机施工结束后,采用中深孔爆破完成剩余工程:由上向下逐段爆破,中间孔出矸,矿车在施工段底部出矸。该法大大提高了工程的施工安全系数,缩短了施工时间,提高了施工功效。     

反井钻机破岩过程中的钻压及扭矩计算与工程应用

随着反井钻机机械化、智能化、安全化的发展,反井钻机钻井法在地下矿物开发、水力发电等地下工程领域,得到了越来越多的应用。基于常用的经验公式及MATLAB软件拟合公式,对反井钻机导孔钻进和扩孔钻进时的钻压及扭矩做了计算,并与实际工程数据做对比。结果表明,上述公式基本可行,为反井钻机工程应用提供了参考。     

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。     

采区风井双井筒反井钻井工艺

基于目前反井钻机钻井能力和采区风井设计要求,总结了反井钻井与普通法凿井建设采区风井的优势,提出了利用双井筒代替大直径井筒通风功能的思路,并给出了采区风井双井筒反井钻井方法,即:先完成两个导孔,再进行扩孔钻进,且第一个井的导孔钻进过程中可对地层进行注浆加固处理。并以晋城寺河煤矿采区风井建设为工程实例,证明了该工艺实施的可行性且效果良好。     

利用反井延深立井井筒

四老沟矿南羊路进风井，从井筒２０２．５ｍ水平延深至３４９．３ｍ，延深井筒长１７６．８ｍ。先用反井钻机在延深井筒中心钻１．２ｍ钻孔，然后自上而下一次全断面扩刷、支护。中心钻孔解决了延深施工中的装矸、排水、通风三大工序。扩刷时只用一层天轮盘、一层封口盘和井内三层吊盘。用４台回柱纹车完成设备和管线的吊挂。该施工方案设备少、工序简单、速度快，延深井筒只用７４天完成，平均月成井７０．４ｍ。延深施工期间上段井筒仍正常使用。     

反井钻机在井筒延深中的应用

介绍了反井钻机的钻井工艺及在井筒延深中的使用情况。     

金矿通风井反井施工技术研究及应用

我国金矿施工100m左右立井反井施工技术已较为成熟,在滩涧山金矿实施深井160m、大直径3m立井一次成井工程尚属首次。通过分析岩石柱状图获取岩石抗压强度,研究并计算反井钻机扩孔工况时拉力、扭矩参数,结合参数选用BMC400反井钻机。在缺少相关施工经验和岩层具体发育情况等条件下,采用地质钻机钻凿导孔与反井钻机一次成井配合,丰富了反井施工技术的内涵,合理控制转速,布置三合金翅稳定钻杆保证导孔偏斜率,进行钻具改造设计,井筒偏斜率均控制在0.2%以内,成功完成工程。实践表明,在金矿采用反井施工技术钻凿大直径深立井的成功经验值得推广和借鉴。     

铁矿井下近300m深立井反井施工技术研究

黑龙山铁矿井下设计施工3条近300m深立井井筒,为实现施工的安全高效,采用反井施工技术。铁矿井下施工100m以内浅立井反井施工技术已较为成熟,但施工近300m深立井在国内尚属首次。通过岩石柱状图分析岩石条件,获取岩石抗压强度、松散系数等数据,计算钻机导孔推力、导孔扭矩、扩孔拉力、扩孔扭矩,结合参数决定采用BMC300型反井钻机。施工中严格执行设计施工参数,合理控制转速保证导孔偏斜率,在合理位置布置三合金翅稳定钻杆,在缺少相关施工经验以及岩层裂隙发育等条件下顺利的完成了施工任务,井筒偏斜率均控制在0.5%左右。实践表明,采用反井施工技术施工井下深立井的成功经验值得推广和借鉴。     

ZFY5.0/600型大直径反井钻机研究

根据大型煤矿建设采区风井发展趋势,研究5m大直径反井钻机技术,以快速安全建设风井井筒,介绍了大直径反井钻机用途、主要技术参数、技术关键和结构特点,并对钻机核心多马达驱动系统、多油缸推进系统、液压系统、新型电液控制系统和分体组装式大直径扩孔钻头结构进行详细说明,最后介绍反井钻机钻进国内最大直径5 m煤矿风井井筒的实例应用情况。     

反井钻机定向钻进过程中的井帮围岩稳定技术研究

针对反井钻机导孔定向钻进在不良地质段易发生围岩失稳导致的卡钻、塌孔问题,通过理论计算和ANSYSWorkbench数值模拟的方法,分析了定向纠偏过程中翼板与井帮围岩接触应力的影响因素及规律,探讨了井帮围岩变形特征,提出了适用于反井钻机旋转定向钻进的井帮围岩稳定控制技术。研究结果表明：15°+30°组合倒角翼板结构,较普通倒角结构在降低接触应力及围岩变形方面优化效果显著。当反井导孔遇不良地质时,采用动态调整钻进参数、合理设置导向力分配方案、优化翼板结构的井帮围岩稳定控制技术能够有效降低翼板陷入井帮引发卡钻、埋钻事故的风险。研究结果可为软弱地层反井工程提供一定参考。     

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。