一种缓坡斜井开挖施工方法及其设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于地下洞室缓坡斜井开挖施工技术领域，尤其设及水利水电工程缓坡斜 井开挖施工技术领域，特别设及长距离缓坡斜井开挖施工方法及其设备。
【背景技术】
[0002] 反井钻机工艺是通过钻机的电机带动液压马达，液压马达驱动水龙头，并利用液 压动力将扭矩传递给钻具系统，带动钻杆及钻头旋转，导孔钻头或扩孔钻头上的滚刀在钻 压的作用下，沿井底岩石工作面做纯滚动或微量滑移。同时主机油缸产生的轴向拉、压力， 也通过动力头、钻杆作用在导孔钻头或扩孔钻头上，使导孔钻头的滚刀在钻压作用下滚动， 产生冲击荷载，使滚刀齿对岩石产生冲击、挤压和剪切作用，破碎岩石。
[0003] 在地下洞室斜井开挖施工中常常采用反井钻机，但受钻机钻进受力，倾斜导孔纠 偏等控制技术限制，反井钻机常规施工斜井角度为60度至90度，目前尚无小于45度施工 的先例，且斜井的长度较长，如达到200m长度是国产LM200型反井钻机施工长度的极限，因 此需要研究开发一种适应小倾角，长距离斜井的反井开挖装置及其施工工艺。
【发明内容】
[0004] 本发明根据现有技术不足公开了一种长距离缓坡斜井开挖施工方法及其设备。本 发明要解决的问题是首先提供一种适应小于45度倾斜角的斜井开挖反井钻机，其次是提 供一种适应小于45度倾斜角的斜井开挖控制工艺。
[0005] 本发明通过W下技术方案实现：
[0006] 缓坡斜井开挖施工工艺，所述斜井开挖工艺包括W反井钻机进行的斜井开挖施工 工艺，其特征在于：所述开挖斜井与水平面的夹角为40至45度，施工工艺包括钻机设置和 钻井控制；
[0007] 钻机设置，钻机固定在基础平台上，基础平台为现诱混凝±平台，基础平台承载平 面与水平面成大于0度、小于20度夹角，钻机通过地脚螺栓与基础平台联接固定；钻机的钻 杆和主机上部通过可调节长度的斜撑杆支撑固定，下部与钻机较接固定，钻杆与水平面的 夹角与斜井与水平面的夹角相同；钻机的吊杆长度可调节；钻杆包括稳定钻杆，所述稳定 钻杆外周表面沿钻杆轴向均匀间隔设置有4条钢肋板；
[000引钻井控制，钻井包括斜井导孔施工、扩孔施工和全断面正向扩挖；斜井导孔施工钻 井前10m使用稳定钻杆；钻井10?30m调整为3根普通钻杆配合1根稳定钻杆，并安装扶 正器，钻速为平均3?化钻进Im ;30?80m每隔20m设1根稳定钻杆，钻速为平均2?化 钻进Im巧Om后不设置稳定钻杆；导孔施工中导孔纠偏包括钻机定位预留下沉量、加快钻进 为1.化钻进Im，同时减少主累供水。
[0009] 上述斜井与水平面的夹角为45度时，基础平台承载平面与水平面成18度夹角。
[0010] 本发明还提供了应用上述工艺的斜井开挖施工设备，包括钻机平台、与钻机平台 较接的主机、主机驱动的钻杆、主机支撑斜撑杆、钻杆吊机和钻机固定基础平台，其特征是： 所述基础平台承载平面与水平面成大于0度、小于20度夹角，钻机平台通过地脚螺栓与基 础平台联接固定；主机支撑斜撑长度可调节，钻杆与水平面的夹角与开挖斜井与水平面的 夹角相同；钻机吊杆长度可调节；钻杆包括稳定钻杆，所述稳定钻杆外周表面沿钻杆轴向 均匀间隔设置有4条钢肋板。
[0011] 所述基础平台是现诱混凝±平台，平台厚度大于1米，平台承载平面设置钻机固 定位和平台固定钢筋。
[0012] 所述基础平台承载平面与水平面成18度夹角。
[0013] 所述基础平台中部设置有两个地脚螺栓预留孔，用于后期固定反井钻机。
[0014] 本发明工艺及其设备的优点；本发明将反井钻机施工角度降低到45度或W下，节 约采用常规正向梭式矿车开挖方法耗用的施工成本，同时有效节约施工工期；同时本发明 反井钻机适应在倾斜状态下施工各受力件的稳定均衡及钻进时更好地利用钻机力矩，改进 了斜井钻进的倾斜控制能力，采用该方式进行斜井开挖，导孔开挖进度约5. 7m/天，导井扩 挖进度约8m/天；另外，通过对反井钻机钻杆改进及施工过程中的控制，确保斜井开挖精度 满足要求，缩小偏差在1%内。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明设备施工状态布置结构示意图；
[0016] 图2是本发明设备基础平台平面结构示意图；
[0017] 图3是本发明设备基础平台施工状态截面结构示意图；
[001引图4是本发明设备钻杆吊机示意图；
[0019] 图5是本发明设备稳定钻杆横截面结构示意图；
[0020] 图6是常规钻机施工状态示意图。
[0021] 图中，1主机，2是钻杆，2a是钢肋板，3是钻机平台，4是基础平台，4a是固定地脚 螺栓孔，4b是平台固定钢筋，4c是钻机固定位，5是斜撑杆，6是吊杆，6a是调节丝杆，7是水 平面。
【具体实施方式】
[0022] 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，但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上述本发明的内容 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。
[0023] 结合图1至图6。
[0024] 斜井开挖施工设备，包括钻机平台3、与钻机平台3较接的主机1、主机1驱动的钻 杆2、主机1支撑斜撑杆5、钻杆吊机6和钻机固定基础平台4,基础平台4承载平面与水平 面7成大于0度、小于20度夹角，钻机平台3通过地脚螺栓与基础平台4联接固定；主机1 支撑斜撑杆5长度可调节，钻杆2与水平面7的夹角与开挖斜井与水平面7的夹角相同；钻 机吊杆6长度可调节；钻杆2包括稳定钻杆，所述稳定钻杆外周表面沿钻杆2轴向均匀间隔 设置有4条钢肋板2a。
[0025] 本发明基础平台4是预制水泥平台，平台厚度大于1米，平台承载平面设置钻机固 定位4c和平台固定钢筋4b。
[0026] 在斜井与水平面7夹角为45度时，基础平台4承载平面与水平面7成18度夹角。
[0027] 基础平台中部设置有两个两个地脚螺栓预留孔4c，用于固定反井钻机。
[002引斜井开挖施工工艺W反井钻机进行的斜井开挖，本发明工艺适应开挖斜井与水平 面7的夹角小于等于45度的斜井，施工工艺包括钻机设置和钻井控制。
[0029] 钻机设置如前述钻机设备。
[0030] 钻井控制，钻井包括斜井导孔施工、扩孔施工和全断面正向扩挖；斜井导孔施工钻 井前10m使用稳定钻杆；钻井10?30m调整为3根普通钻杆配合1根稳定钻杆，并安装扶 正器，钻速为平均3?化钻进Im ;30?80m每隔20m设1根稳定钻杆，钻速为平均2?化 钻进Im巧Om后不设置稳定钻杆；导孔施工中导孔纠偏包括钻机定位预留下沉量、加快钻进 为1.化钻进Im、减少主累供水工艺。
[0031] 本实施例W开挖倾斜角为45度的斜井为例详细说明。
[0032] 反井钻机改造：
[0033] 图6为反井钻机水平倾角90度即竖井施工工况的示意图，从示意图中可W看出钻 杆2与地面的水平倾角主要由斜撑杆5调节，常规施工中反井钻机水平倾角受斜撑杆5可 调范围限制，只能将倾角在60度?90度范围调节，为满足45度及其小于45度倾角需对斜 撑杆5合基础平台进行改造。
[0034] 本发明采用倾斜的基础平台4与