垂直钻孔内多管路下管方法与流程

本发明涉及一种在垂直钻孔内进行多管路下管的方法。

背景技术：

新城金矿井下排水、排泥系统改造过程中，需要在-630m至-380m中段之间（垂深250米）实现6条排水、排泥管路的连通，分别为两条φ377×12mm无缝钢管、两条φ245×12mm无缝钢管、两条φ108×10mm无缝钢管，按垂直距离计算管路总重量在80吨左右。

采用常规安装固管方式（根据管路重量计算管路托架形式与间距），可行性路径有盲竖井和中段之间的措施井。经设计论证，盲竖井井筒断面小、井筒内管道梁规格小无法满足管路安装需求，中段之间措施井随回采结束都进行封闭回填，不具备管路安装条件，且路线长度达到6倍垂高约1500米。因此，若采用常规安装固管方式，需要另施工路径连通-630m至-380m中段。

按常规方式，具体的解决方案有两种：一是施工-380m至-630m断面面积不小于7.06㎡的措施竖井，以满足人员在措施竖井内作业要求，同时措施井内安装支撑梁和托架，按常规方式进行安装敷设，其缺陷在于措施竖井断面面积大，施工量大，工期长，成本高，且井内作业安全性差，操作难度大。二是从-380m至-630m根据管路直径分别施工6个管路钻孔，按常规钻孔、下管、固管方式安装管路，其缺陷在于钻孔总垂高达1500米，同样存在施工量大、工期长和成本高的问题，并且在较小的孔口下放和固定较长的管路难度较高。

技术实现要素：

本发明提出了一种垂直钻孔内多管路下管方法，其目的是：减小钻孔或凿井施工工程量，提高施工效率，减少成本，降低施工难度。

本发明技术方案如下：

一种垂直钻孔内多管路下管方法，其特征在于步骤为：

（a）在上部中段需下放管路的管口坐标位置施工一条垂直钻孔，孔底与下一中段水平巷道贯通；

（b）将预制的管段以套管焊接的方式依次下放到所述钻孔中连接成管路，每下放一条管路后，通过支座装置将管路固定，并在管路底部通过弯头与贯通巷内相应的水平管路碰接。

作为该方法的进一步改进，所述步骤（b）的详细措施为：

（b.1）在上部中段孔口处布置井架和固定平行横跨在孔口的承重梁，在井架上安装起吊装置；开始依次下放固定各管路；

（b.2）对于当前下放的管路，取钢管预制成各管段，每管段的一端焊接一套管；

（b.3）在孔口附近，将吊卡安装在第一节管段靠近套管一端，利用起吊装置的吊钩和吊卡吊起第一节管段，然后向钻孔内下放；

（b.4）当前下放管段上的吊卡到达承重梁位置处时，使用承重梁支撑当前吊卡，然后脱开吊钩与该吊卡之间的连接，使用吊钩和另一副吊卡吊起下一节管段，并将下一节管段的下端与前一节管段的上端对正套接后焊接；继续下一节管段的下放；

（b.5）重复步骤（b.4），直至组成该管路的最后一节管段的上端下放到承重梁位置处；

（b.6）使用吊钩吊住当前下放管路的上端，移动该管路至靠近钻孔孔壁处；每条管路分别对应一组支座装置，所述支座装置包括直管支座和弯管支座，将直管支座焊接在管路的上端，将弯管支座焊接在管路的下端；

（b.7）将上端的直管支座与所述承重梁焊接在一起；至此完成当前管路的下放与固定；

（b.8）重复步骤（b.2）至（b.7），直至所有管路下放固定完成。

作为该方法的进一步改进，所述起吊装置上安装有测力装置，用于检测当前起吊的重量；所述步骤（b.7）中，首先下放管路使管路底部与钻孔底部相接触，然后逐渐下放管路的同时观察测力装置，当起吊装置所承受的重量为管路总重量的40%至60%时，停止下放，将上端的直管支座与承重梁焊接在一起。

作为该方法的进一步改进，所述起吊装置包括安装在上部中段处的稳车、安装在井架顶部的定滑轮组，还包括安装有所述吊钩的动滑轮组，所述动滑轮组位于定滑轮组的下方；所述稳车上的牵引绳从顶部绕过所述定滑轮组、再从底部绕过所述动滑轮组，然后末端与所述井架固定连接。

作为该方法的进一步改进，还包括步骤（c）：所有管路下放完毕后，将钻孔底部与贯通巷之间的断面封闭，向钻孔底部输送混凝土直至混凝土高度超出孔底与贯通巷之间的断面；混凝土固化后，从钻孔孔口向孔内浇灌细沙进行固管。

相对于现有技术，本发明具有以下积极效果：（1）本方法充分结合了钻孔固管和井筒内下管安装的优点，并克服了二者的缺陷，只需施工一条钻孔，且钻孔直径有限，无需孔内作业，施工量小，工期短，成本低，保证了作业安全；（2）采用分段套接的方式依次下放各组管路，操作方便；（3）起吊装置、吊卡与承重梁相互配合，套管焊接时，利用承重梁临时承接管路的重量，因此只需要一组起吊装置即可完成下管任务，管路下放完成后，承重梁还进一步用作固定管路，充分利用了中段空间和施工装置，极大地节省了成本；（4）通过直管支座和弯管支座分别固定管路的上下两端，直管支座与承重梁焊接在一起，弯管支座通过混凝土固定，可以避免管路过长而弯曲；（5）焊接直管支座时，通过逐步下放、观察起吊重量的方式，使上下端分别承担管路一半的重量，保证管路的稳固；（6）在钻孔内采用细沙充填固管，效率高、成本低，效果好；（7）充分利用了亭式钢管井架和起吊装置中的动、定滑轮组，实现了单根重量30吨管路在井下受限空间内的悬挂；（8）本方法首次实现了深度250米、直径1.2m钻孔内全长无托架下放多条排水、排泥管路，为后续工程提供了宝贵的借鉴作用，丰富了工程设计和方案规划的思路。

附图说明

图1为具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的技术方案：

如图1，一种垂直钻孔内多管路下管方法，步骤为：

（a）在-380m中段利用lm-250反井钻机施工一条孔径1.2m、深度250m的垂直钻孔，钻孔底部在-630m中段与平巷相贯通。

（b）将待下放管路7分别以管段之间套管焊接的方式依次下放到所述钻孔中，每下放一条管路7后，通过支座装置将管路7固定，并在管路7底部通过弯头与贯通巷内相应的水平管路碰接。

步骤（b）的详细措施为：

（b.1）在-380m中段钻孔孔口位置安装高度为11m的亭式钢管井架1，在井架1上安装起吊装置。所述起吊装置包括安装在中段处的5吨稳车5、安装在井架1顶部的50吨4门定滑轮组2，还包括安装有所述吊钩4的50吨4门动滑轮组3，所述动滑轮组3位于定滑轮组2的下方；所述稳车5上的6v×30+fc-φ20-1870钢丝绳从顶部绕过所述定滑轮组2、再从底部绕过所述动滑轮组3，然后末端与所述井架1固定连接。通过计算可知，单条排水管路的最大重量是27吨，则单股钢丝绳所受最大拉力为3.38t。钢丝绳破断拉力为242kn，计算得安全系数为7.3，满足安全系数不低于5的要求。

孔口还设置4根40b工字钢作为承重梁6。

然后开始依次下放固定各管路7：

（b.2）对于当前下放的管路7，取φ377×12mm无缝钢管按照长度6m分段下料，得到用于组成该管路7的若干节管段，每节管段的一端分别焊接一套管。

（b.3）在钻孔孔口附近，将吊卡安装在第一节管段上端，利用起吊装置的吊钩4和吊卡吊起第一节管段，然后向钻孔内下放。

（b.4）当前下放管段上的吊卡到达承重梁6位置处时，使用承重梁6支撑当前吊卡，然后脱开吊钩4与该吊卡之间的连接，使用吊钩4和另一副吊卡吊起下一节管段，并将下一节管段的下端与前一节管段上端的套管相套接并对正焊接；然后开始下一节管段的下放。

（b.5）重复步骤（b.4），直至组成该管路7的最后一节管段的上端下放到承重梁6位置处。

下放时，还可以利用口部带一定锥度的措施套环解决多条管路7下放过程中相互剐蹭、卡管的问题。

（b.6）使用吊钩4吊住当前下放管路7的上端，移动该管路7至靠近钻孔孔壁处；每条管路7分别对应一组支座装置，所述支座装置包括直管支座10和弯管支座11，将直管支座10焊接在管路7的上端，将弯管支座11焊接在管路7的下端；使用上下端同时固定，可以防止管路7在钻孔内弯曲。

（b.7）将上端的直管支座10与所述承重梁6焊接在一起；至此完成当前管路7的下放与固定。

优选的，所述起吊装置上安装有测力装置，用于检测当前起吊的重量；该测力装置可以是安装在吊钩4处的测力计。焊接直管支座10时，首先下放管路7使管路7底部与钻孔底部相接触，然后逐渐下放管路7的同时观察测力装置，当起吊装置所承受的重量为管路7总重量的40%至60%时，停止下放，将上端的直管支座10与承重梁6焊接在一起，使上下端分别承担管路7大约一半的重量，保证管路7的稳固。

（b.8）重复步骤（b.2）至（b.7），直至所有管路7下放固定完成。

（c）所有管路7下放完毕后，利用钢板、锚杆等将钻孔底部与贯通巷之间的断面封闭，利用输送泵向钻孔底部输送混凝土9直至混凝土9高度超出孔底与贯通巷之间的断面；混凝土9固化后，从钻孔孔口向孔内浇灌细沙8进行固管。

至此下管施工完成。

目前，-630m新建中央水泵房已经通过钻孔内的排水管路进行排水半年以上，排水期间管路稳定、无振动。

经济效益方面，本方法利用反井钻机施工一条孔径1.2m、深度250m钻孔并安装6条排水管路，单价4500元/m，费用合计为：4500×250=112.5万元。并且，根据排水系统规划设计，将于2019年下半年进行-930m排水系统改造，排水管路采用本方法，利用原盲竖井建设期间通风泄水井（-630m至-930m之间一条直径为1.2m措施竖井，现已废弃）作为安装路径，可节省费用4500元/m×300m=135万元。该管路工艺的创新可以为新城金矿节省投资247.5万元。