反井钻机在炭质板岩破碎带调压井竖井开挖中的运用
摘要介绍埋藏式大跨度调压井竖井利用反井钻机开挖炭质板岩破碎带的成功经验及存在的缺陷，为类似工程的施工提供参考和借鉴。
关键词反井钻机；炭质板岩；破碎带；运用
1调压井工程概况
本工程调压室采用埋藏式，型式为带上室的阻抗式调压室，主要由竖井、上室和交通洞组成。开挖半径7m，衬砌半径6m。
2调压井竖井开挖施工方案
反井钻机的施工分为两道工序：即导孔钻进和扩孔钻进。首先在调压井穹顶底部从上往下钻一个小直径为216mm的导井，采用循环液排渣；导孔打到调压井底部后，然后将导孔钻头拆下，换上大直径的扩孔钻头，再由下往上反向扩孔，直径为1.4m。
反井钻机施工中注意事项：
1）开钻前，根据娘拥水电站地质条件实际情况，按照常规先对道井围岩进行固结灌浆，防止钻进中出现塌井现象。但由于工期、施工工况条件的，无法对216 mm导井围岩灌浆处理。
2）导孔钻进时，翻渣出孔是施工成败的灌浆。若翻渣情况不好，岩渣积于孔内将造成卡钻，甚至埋钻的事故，故在钻进在中采用高压泥浆泵，注泥浆入孔翻渣，随孔深增大逐步加浓泥浆，确保了孔底岩渣及时翻出。
3）泥浆的浓度或水泥浓度应视翻渣情况调整，以确保翻渣状况良好。在娘拥水电站塌方段施工中，项目部也采用空压机供风通过高压泥浆泵对孔内进行吹渣，其取得了一定的效果，但施工效率较差。
4）停钻时，严禁钻具长时间置于未贯通的导孔中，必须及时卸下钻具，以免发生埋钻事故。
5）随井深和地质情况的变化，相应调整钻机工作压力，使钻机保持最佳工作状态，切忌超负荷运转。
6）调换钻头时，切忌主机反时针旋转，以免发生钻杆落节事故。
3反井钻机在处理导孔塌孔中的运用
娘拥水电站调压井竖井采用反井钻机施工，根据调压井竖井已揭露岩性及设计提供的地质资料显示，竖井导井岩性为炭质板岩且遇水软化。而反井钻机钻头为金刚钻，需要高压水延钻杆与岩壁间的空隙进行泛渣。因此在施工中炭质板岩且遇水软化导致大量的渣体沉淀，最终造成反井钻机钻头被卡，严重影响施工进度。塌孔后，进行提钻并进行灌浆处理。塌孔段灌浆处理方案有以下两种。
3.1在试验室试拌掺速凝剂灌浆配合比，水泥P.O42.5
1）水灰比1:1，速凝剂掺量为5%，室内终凝时间24h；水灰比0.5:1，速凝剂掺量为5%，室内终凝时间18h，但施工现场终凝时间均超过72 h。
2）水灰比0.5:1，速凝剂掺量为7%，室内终凝时间12h，施工现场终凝时间72 h可以开钻。
根据室内试验室掺素凝剂能够在较短时间内达到终凝，并安排试验人员在现场进行配置施工灌浆配合比，但效果很差。产生较差的原因分析如下：①试验室温度相对比较稳定，水化热反应慢，凝固时间较短。而导井内温度较低，水化热反应较长，凝固时间过长；②室内试验所使用的破型机具与反井钻机金刚钻头有所差异；③室内试验严格按照配合比进行拌制，而现场施工导井内存在一定的积水，水灰比受到一定的影响；④室内和导井内的湿度也存在一定差异。
结论：掺速凝剂灌浆因时间过长，处理塌孔施工方案效果差，本工程塌孔段试验三次。实践证明该施工方案不可取。
3.2在试验室试拌掺水玻璃灌浆配合比
1）水灰比1:1，水玻璃掺量为8%，施工现场终凝时间60h；水灰比0.5:1，水玻璃掺量为8%，室内终凝时间18h，施工现场终凝时间48h。
2）水灰比0.5:1，水玻璃掺量为12%，室内终凝时间12h，施工现场终凝时间40h可以开钻。
结论：水玻璃灌浆效果较好，40h满足开钻时间。
4导孔反井钻机护壁施工方案
针对目塌方段处理完成后的岩石情况，项目部及时调整施工参数要求采用1:1水泥浆（P.O52.5R）进行洗孔泛渣，效果良好。
5反井钻机卡钻处理方案
娘拥水电站调压井竖井在Φ216mm导孔多次出现塌方，在扩挖中，出现Φ1.4m钻头脱落。经过技术分析，扩挖段的周边岩性多变，出现钻头倾斜，钻杆受力不均匀，导致钻头脱离钻杆，卡在导井的中部。为了加快施工进度，制订以
下施工方案。
1）利用Φ216 mm钻头钻进，猛烈撞击Φ1.4 m钻头，目的是让Φ1.4 m钻头自行跌落，经实践，施工方案不可行。
2）利用Φ216 mm导孔，安装炸药进行爆破；其效果，Φ1.4 m钻头处炭质板岩空腔增大，但钻头仍然卡在导井中部。
3）在确保安全的同时，拟定从导井底部，输送炸药进行爆破，采用有建筑装修的龙骨进行接力，将炸药送到钻头被卡的位置进行爆破，由于药量小（钻头被卡位置高，输送比较困难），爆破效果差，未
实现。
4）利用氢气球原理，将炸药输送到钻头被卡位置，但洞内条件差，无法实现。
5）利用2m×2m正导井开挖爆破的方式，取出被卡的钻头。
6结束语
1）调压井竖井在炭质板岩破碎带遇水易软化，造成塌方。在调压井竖井塌方段处理中，采用水泥+水玻璃灌浆固壁方案，为反井钻机二次扫孔及钻孔创造了有利条件。
2）反井钻机在岩性为炭质板岩且遇水软化围岩段施工中，采用高强度早强性水泥浓浆护壁洗孔泛渣效果好，反井钻机施工进度快。
3）反井钻机在岩石破碎带要控制钻孔进尺速度，防止钻头倾斜
卡钻。
参考文献
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