一种深竖井反井钻机开挖偏移处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于工程施工领域，尤其涉及较深竖井开挖领域，特别涉及一种深竖井反井钻机开挖偏移处理方法。
【背景技术】
[0002]水利水电压力竖井、调压井及煤矿竖井开挖的传统施工方法是，从上至下测量定位、人工钻爆开挖，该方法虽然精度高但只有一个凌空面爆破效果不好且吊装出渣不便，坠落事故发生率，高危险性较大、工期长、成本高。目前深竖井开挖中普遍的施工方法是:用反井钻机从上平洞沿竖井中心线钻挖溜渣导井连通下平洞，从上至下测量定位、人工钻爆、沿溜渣导井溜渣至下平洞由装载机装运出渣。反井钻机施工的过程是:在连接竖井顶部的上水平洞或者地面及连接竖井底端的下水平洞开挖完成后，用反井钻机从竖井顶部中心线进行先导孔的钻挖，先导孔钻挖贯通竖井至下水平洞顶后，在下平洞拆掉先导孔钻头，连接上扩孔刀盘，开始自下而上的提拉扩孔形成溜渣导井，扩孔钻挖溜渣导井时破碎下来的岩肩靠自重落到下平洞，由装载机或者其他装载设备运出。溜渣导井贯通后从上至下进行人工钻爆开挖竖井剩余部分，爆破产生的碎石在自重的作用下沿溜渣导井落到下平洞，用装运设备将爆破碎石从下水平洞运出。
[0003]反井钻机开挖竖井的优点是通过钻挖形成溜渣导井，出渣容易、开挖进度快、安全度较高。缺点是在反井钻机在钻挖先导孔中由于工程地质复杂、软弱夹层、机械精度、操作熟练程度等原因都会导致先导孔或多或少偏离竖井的设计中心线，先导孔在竖井底部偏离下平洞之外时根据先导孔钻挖的溜渣导井不能施工，需要重新钻挖先导孔其次在溜渣导井偏移到竖井开挖轮廓线以外的情况下，当自上而下人工钻爆垂直开挖竖井时，竖井与溜渣导井之间没有连通则不能起到出渣的作用。或者溜渣导井在竖井轮廓线上而不是在竖井中心线上导致出渣入口变小降低出渣能力。如果先导孔偏移就重新钻挖先导孔则会导致将使工期滞后、面临罚款、增加施工成本。因此在反井钻机施工中采用合适的纠偏措施使溜渣导井一次施工完成将有效缩短竖井施工工期。目前国内最深的压力竖井不超过400米且洞径较大，大洞径竖井施工反井钻机施工难度相对不大，且竖井越深反井钻机钻挖先导孔时偏移竖井中心线的距离就越大，发生偏移的概率就越高。
【发明内容】
[0004]本发明公开了一种深竖井反井钻机开挖偏移处理方法，本发明要解决的问题是提供一种在竖井开挖中利用反井钻机钻挖的先导孔发生偏移时通过扩挖底部通道及竖井轮廓线与溜渣导井之间岩体保证溜渣导井的溜渣功能，同时满足竖井垂直开挖并安装回填而不需要反复钻挖先导孔耽搁工期的一种方法。
[0005]本发明通过以下技术方案实现:
[0006]—种深竖井开挖偏移处理方法，其特点是竖井开挖中利用反井钻机钻挖先导孔发生偏移时，首先根据钻杆偏斜角度及竖井高度等参数确定下水平洞高程处先导洞末端钻头位置，对下水平洞进行扩挖至先导洞末端位置形成溜渣导井施工空间及溜渣导井连通下水平洞的出渣通道；然后将先导孔钻头去掉换上扩孔刀盘钻挖形成溜渣导井，溜渣导井贯通后从上水平洞沿竖井设计轮廓线从上至下人工钻爆开挖竖井，在钻爆开挖中当溜渣导井偏离竖井开挖轮廓线而失去溜渣功能或者溜渣不畅时，对竖井与溜渣导井中间部位进行扩挖，使溜渣导井能有效、顺利溜渣；开挖完成后用等标号压力钢管回填混凝土对偏移扩挖部位进行回填，满足竖井垂直度及压力钢管安装对竖井垂直度的要求。
[0007]本发明有益性，本发明一种反井钻机开挖深竖井纠偏处理方法能在先导孔发生偏移的情况下保证溜渣导井有效溜渣并保证竖井的垂直度，通常用在水利水电工程压力竖井、调压井的施工当中。因其具有减少重复钻挖先导孔、缩短工期、强化压力竖井底部压力钢管后回填区的强度等优点，可广泛应用在工期紧张的小直径深竖井、斜井施工中。
【附图说明】
[0008]下面结合【具体实施方式】和【附图说明】对本发明进一步说明。
[0009]图1是理想施工状态下反井钻机钻挖先导孔示意图；
[0010]图2是理想施工状态下完成先导孔不意图；
[0011]图3是理想施工状态下用反井钻机钻挖溜渣导井示意图；
[0012]图4是理想施工状态下反井钻机完成溜渣导井示意图；
[0013]图5是理想施工状态下人工钻爆开挖竖井示意图；
[0014]图6是理想施工状态下完成竖井开挖示意图；
[0015]图7是理想施工状态下竖井压力钢管回填衬砌示意图；
[0016]图8是实际施工状态下反井钻机钻挖先导孔不意图；
[0017]图9是扩挖下平洞至偏斜的先导孔底部形成施工及运输空间断面图A-A ;
[0018]图10是实际施工状态下反井钻机钻挖溜渣导井示意图；
[0019]图11是实际施工状态下反井钻机完成溜渔导井不意图；
[0020]图12是实际施工状态下人工钻爆开挖竖井示意图；
[0021]图13是实际施工状态下竖井开挖断面示意图B-B ;
[0022]图14是实际施工状态下完成开挖示意图；
[0023]图15是实际施工状态下溜渣导井偏移部位完成竖井开挖后横断面C-C示意图；
[0024]图16是实际施工状态下竖井开挖、衬砌、回填混凝土后纵断面示意图；
[0025]图中，I是竖井，2是反井钻机，3是中心线，4是先导孔，5是溜渣导井，6是上平洞，7是下平洞，8是扩挖区，9是人工开挖区，10是压力钢管，11是回填混凝土，12是反井钻机扩孔刀盘。
【具体实施方式】
[0026]下面通过实施例对本发明进行具体的描述，实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本发明保护的范围。
[0027]结合图1至图16。
[0028]利用反井钻机进行竖井开挖的过程:竖井I开挖施工中当上平洞6及下平洞7开挖完成后，在上平洞6内从竖井I的顶部利用反井钻机2从竖井I中心线3自上而下钻挖先导孔4，根据钻杆的倾角、钻杆长度、竖井I的深度可以计算出钻头的位置，当钻头钻挖至下平洞7的高程但偏离出竖井I底部轮廓线以外时，从下平洞7开始扩挖至钻头位置形成溜渣导井5施工空间及连接先导孔4和下平洞7的出渣通道。将先导孔钻头去掉换成反井钻机扩孔刀盘12，利用反井钻机2进行提拉扩挖先导孔4形成溜渣导井5。当溜渣导井5贯通后，按照竖井I的开挖轮廓线从上至下人工钻挖剩余未开挖部分9，当溜渣导井5未发生偏移或者虽然发生偏移但溜渣导井在竖井I的开挖轮廓线以内及轮廓线上时，人工钻爆开挖竖井I中每次沿开挖轮廓线爆破后产生的破碎岩石就会顺溜渣导井5落到下平洞7内，然后用装运设备将爆破开挖的土石运出下平洞7。随着竖井I开挖深度的增加，溜渣导井5倾斜度也逐渐增加并偏离竖井I的中心线3或偏离至竖井I开挖轮廓线以外，当按照设计轮廓线人工钻爆竖井I后，竖井I与溜渣导井5之间由岩石扩挖区8隔开不能贯通，从而不能起到溜渣作用，因此在每次按照设计轮廓线人工钻爆竖井I的同时将扩挖区8进行钻孔爆破打通竖井I和溜渣导井5之间的通道，使溜渣导井5在偏移的情况下依然能发挥作用。在竖井I底部溜渣导井5偏差量最大，开挖后竖井I底部的扩挖量最大，人工钻爆开挖至下水平洞7后竖井I开挖完成，但溜渣导井5偏移至竖井I开挖轮廓线外的竖井长度内岩石超挖形成超挖区。当按照设计要求安装压力钢管10后需要用回填混凝土 11填充压力钢管10及竖井岩石之间的空间，在填充回填混凝土 11时也将扩挖区8部分进行回填，完成反井钻机开挖竖井偏移的处理。
[0029]采用本发明纠偏方法，在利用反井钻机开挖竖井中先导孔及溜渣导井发生偏移的情况下依然能保证按照竖井的设计轮廓线垂直开挖，避免竖井倾斜造成水头损失的发生；同时也可以避免重新开挖先导孔及溜渣导井对竖井施工工期的影响；在竖井下部纠偏扩挖部位后期用混凝土回填，回填混凝土的强度比相应部位原岩石的强度高，符合竖井下部压力钢管基岩承受水压力较大的情况，有利于提高工程运行的安全度。
【主权项】
1.一种深竖井反井钻机开挖偏移处理方法，其特点是: 竖井开挖中利用反井钻机钻挖先导孔发生偏移时； 首先根据钻杆偏斜角度及竖井高度等参数确定下水平洞高程处先导洞末端钻头位置，对下水平洞进行扩挖至先导洞末端位置形成溜渣导井施工空间及溜渣导井连通下水平洞的出渣通道； 然后将先导孔钻头去掉换上扩孔刀盘钻挖形成溜渣导井，溜渣导井贯通后从上水平洞沿竖井设计轮廓线从上至下人工钻爆开挖竖井，在钻爆开挖中当溜渣导井偏离竖井开挖轮廓线而失去溜渣功能或者溜渣不畅时，对竖井及溜渣导井中间部位进行扩挖，使溜渣导井能有效、顺利溜渣； 开挖完成后用等标号压力钢管回填混凝土对偏移扩挖部位进行回填，满足竖井垂直度及压力钢管安装对竖井垂直度的要求。
【专利摘要】本发明公开了一种深竖井反井钻机开挖偏移处理方法，本发明根据钻杆偏斜角度及竖井高度等参数确定先导洞末端钻头位置，扩挖形成溜渣导井和出渣通道；然后形成溜渣导井、钻爆开挖竖井，当溜渣导井偏离失去溜渣功能或者溜渣不畅时，对竖井与溜渣导井中间部位进行扩挖，使溜渣导井能有效、顺利溜渣；开挖完成后对偏移扩挖部位进行回填，满足竖井垂直度及压力钢管安装对竖井垂直度的要求。本发明在先导孔发生偏移的情况下保证溜渣导井有效溜渣并保证竖井的垂直度，在水利水电工程压力竖井、调压井的施工当中，因其具有减少重复钻挖先导孔、缩短工期、强化压力竖井底部压力钢管后回填区的强度等优点，可广泛应用在工期紧张的小直径深竖井、斜井施工中。
【IPC分类】E21D3/00, E21D1/00
【公开号】CN105298499
【申请号】CN201510770195
【发明人】向建, 吴旭, 姚坤
【申请人】中国水利水电第七工程局有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月12日