可调节斜撑杆5配合实现斜井开挖。在反井开挖 施工中，主机轴向（钻杆2钻进方向）与基础平台1之间的夹角设及整体钻机的受力，影响 设备的平衡和钻进效率及其各技术参数的控制，当夹角较小时，受力情况不能满足钻进及 其控制需要，对基础平台4改造后，进一步改进主机1与吊杆6结构，并将斜撑杆5结构设 置为可调节。如图1所示钻进主机1与斜井开挖方向角度增加，在不改变斜撑杆5长度的 情况下，依然可W将主机1钻进角度控制在60°范围W下，很好地改进了整体设备的相对 受力环境，钻进与斜井钻进方向大角度相交，提高了钻进效率，钻进控制条件得到提高。
[0035] 本发明吊杆6为采用双向可调节丝杆，吊杆6可W伸缩自如，调节长度变化幅度增 加。
[0036] 斜井钻孔过程中的控制：
[0037] 如图1、图5所示，斜井的钻孔过程中采用稳定钻杆，与普通钻杆相比，稳定钻杆周 边均匀焊接了 4条3cm长的钢肋板2a，钢肋板2a能稳定导向，防止随钻孔深度的增加，钻杆 2因旋转产生过大的弯曲和摆幅，同时有效减少钻杆2与孔壁的接触磨损。采用钻杆2分布 是；开钻前10m全部使用稳定钻杆；10?30m调整为3根普通钻杆设1根稳定钻杆，并安装 扶正器W保证钻孔的开孔质量，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。
[003引施工中最重要的为导孔的纠偏工作。在导孔施工中，钻机定位时，其定位夹角为 45° 30'，预留30'下沉量。钻进20m时倾角基本未变，钻进至约100m时下倾角约为44。， 偏斜值r。此时，主要采取W下纠偏措施；加快钻进速度，钻速为1.化左右钻进Im;减少 主累供水量，使导孔内水压降低，残留的少量岩屑W利于将钻头向上托起；减少稳定钻杆， 80m W后未设备稳定钻杆。
[0039] 斜井施工具体程序；
[0040] 钻机改造，基础混凝±诱筑，钻安装及调试，导孔施工，扩孔施工，钻机拆除，全断 面正向扩挖。
[0041] 一、主要施工方法
[00创 （1)钻机改造
[0043] 钻机改造方案如图1所示，现场安装。
[0044] (2)基础平台混凝±诱筑
[0045] 基础结构如图1、图2、图3所示，钻机安装前反井钻机基础诱筑完成，现场施工由 测量人员采用全站仪精确定位。
[0046] (3)钻机安装及调试
[0047] 1)安装斜井装置底板和钻机的吊装就位按照钻孔中屯、点的十字记号线方向放置 反井钻机装置底板，然后将主机1运进洞内，通过洞顶的吊装错杆将主机1吊起，对好位梓 紧连接螺栓，使主机1和底板成为一体，再装上后支撑拉杆稳定钻机。
[0048] 2)钻机定位及角度调节
[0049] 该一环节直接关系着斜井导孔的偏斜度，步骤为：
[0化日]①调整钻机方位角和垂直度
[0化1] 先用后支撑拉杆将钻机顶起，目测前后方向与地面大致垂直；然后调整钻机左右 方向与地面垂直。一般采用线垂测量法，在钻架的左右两边，各悬挂一长2m的线垂，通过在 底板下方垫置斜铁等办法调整垂直度，允许偏差0. 5%。，完毕后再用全站仪测量钻机的方位 角，确定无误后即可装上底脚螺栓进行基础二次混凝±诱筑。
[0化2] ②调整钻机倾斜角
[0化3] 待反井钻机基础二次混凝±达到强度后，通过斜撑杆5的伸缩调节钻机的倾斜 角，经过计算调整好钻机倾角，锁紧螺母，然后用电焊将钻机与装置底板的几个较接点焊 住，防止在施工过程中后支撑拉杆松动钻机发生移动，W确保导孔施工精度。
[0054] (4)导孔施工
[005引 1)钻进参数
[0056] 根据工程压力管道斜井及排风竖井施工总结的施工成果，钻进参数如下；45度斜 井初拟钻进参数
[0057]
【主权项】
1. 一种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是40至45度，施工工艺包括钻机设置 和钻井控制； 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； 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 ;80m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W lm/1. 5 小时速度钻进。
2. 根据权利要求1所述的缓坡斜井开挖施工工艺，其特征是；所述斜井与水平面的夹 角为45度，基础平台承载平面与水平面成18度夹角。
3. -种权利要求1所述的缓坡斜井开挖施工设备，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；主机支撑斜撑杆长度可调节，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。
4. 根据权利要求3所述的缓坡斜井开挖施工设备，其特征是；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。
5. 根据权利要求4所述的缓坡斜井开挖施工设备，其特征是；所述基础平台承载平面 与水平面成18度夹角。
6. 根据权利要求4所述的缓坡斜井开挖施工设备，其特征是；所述基础平台中部设置 有两个地脚螺栓预留孔，用于固定反井钻机。
【专利摘要】本发明公开了一种长距离缓坡斜井开挖施工方法及其设备。斜井开挖工艺包括以反井钻机进行的斜井开挖施工工艺，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；钻机固定在与水平面成大于0度、小于20度夹角的基础平台上，钻井控制采用不同的稳定钻杆配合及纠偏、钻进速度控制技术。本发明将反井钻机施工角度降低到45度或以下，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。
【IPC分类】E21B15-04, E02D27-44, E21B7-10, E21B17-00
【公开号】CN104533304
【申请号】CN201410848775
【发明人】袁平顺, 张学彬, 王峻, 肖厚云, 刘克, 张龙, 张鹏, 刘培伟, 韩宝栓
【申请人】中国水利水电第七工程局有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月29日