复杂地质条件下斜井反井钻卡钻处理方案探究

李婷婷 翁凯乐

摘要：水利水电工程中，斜井开挖难度大，安全隐患明显，采用反井钻井机施工方式进行导井开挖施工，这种施工方法效率较高。基于此，本文对复杂地质条件下斜井返井钻卡钻处理方案展开研究，首先对该问题进行了分析，其次提出了处理方案，以供参考。

关键词：复杂地质;斜井反井钻卡钻;处理方案

随着经济的发展，地下工程发展迅速，尤其是水利水电工程地下工程迅猛发展，很多工程都设计了超长斜井，施工 难度也随之增加，常规人工开挖正反导井施工方案进度较慢，危险性也比较大，因此也引进了很多安全新技术。采用反井钻井机是一种高效的导井开挖施工技术，尤其是对于超长角度斜井导井施工，效果显著，但是其在使用时也会存在卡钻问题，需要谨慎处理。

一、斜井反井钻卡钻问题

镇安电站引水斜井采用定向钻（正导孔）+反井钻法（反导井）施工方法。其中，1#引水下斜井总长330米，与水平面呈55°，施工任务由水电三局承担。但是，在施工过程中，反井钻刀盘在自下而上反拉扩孔（直径2400mm）至距离下井口87m位置时出现卡顿情况，由此开始反井钻刀盘下放至下井口进行检查、处理，直到67m时出现卡顿现象，刀盘无移动现象，且滚刀和部分刀座出现脱落现象，顺着2.4m直径导井下落到下井口[1]。

二、斜井反井钻卡钻问题处理方案

该问题发生后，施工单位、设计单位和监理单位共同进行现场勘察，再由技术专家进行现场勘察，进而制定处理方案。

（一）细节分析

经过分析总结，反井钻卡钻处理主要包括引水中平段反井钻设备操作（上井口作业面）、3号施工支洞（1号下斜井下井口）、高压管道中层排水廊道作业面，其中，上井口作业面主要负责钻机操作;下井口作业面是反井钻卡钻处理施工的主要工作面，前期的准备工作，人员上下通行，各种辅助设备均在该作业面进行施工;高压管道中层排水廊道是反井钻卡钻处理辅助孔施工、起吊刀盘的关键作业面[2]。

在此基础上，决定在在高压管道中层排水廊道底板左侧，向着引水斜井刀盘卡钻的位置，使用潜孔钻布置5个辅助孔，每个孔间距按照0m、0.5m、2.0m、0.5m、4.5m布置，

1.刀盘起吊

在高压管道中层排水廊道中设置4组锚杆、2个手拉葫芦用于刀盘起吊。刀盘起吊操作需要成立现场指挥小组，设置指挥点，联合指挥，人员上下过程中配备专业攀登装备并配备氧气袋，随时监测井内空气情况，孔3供风设备启动供风，攀登人员佩戴智能安全帽，实时录像井内情况，与指挥组全程保持通话。高压管道中层排水廊道内，手拉葫芦提升时同步解除锁钻机液压系统定，以3cm、5cm、10cm缓慢增加下放速度，刀盘通过牵引导向缓慢被吊出坑槽。刀盘下放至下井口下沿位置时，通过装载机牵拉，倒链、钢丝绳等辅助配合將刀盘沿着导井下放到井口的堆渣面[3]。

该过程具体操作时，首先，根据辅助孔4下放绳索直到下井口，牵引成像设备顺着井壁向上移动，先对导井岩壁周围情况进行详细摄像，之后将摄像头悬挂在刀盘上部，对刀盘及周围区域详细情况进行全视角观察，可以确认导井内作业处于安全、稳定、可控状态。其次，在辅助孔1和辅助孔2下放钢丝绳直到刀盘部位，在孔5下放登山绳直到下井口底部，人员从下井口利用登山装备攀爬到刀盘卡钻部位，分别在钻杆和刀盘上固定钢丝绳。最后，通过辅助孔3穿供风管，向导井内供风，改善导井内空气质量。

2.导井坑槽

对于导井坑槽。采用C20细石混凝土填充修补，使沟槽回填至导井正常断面。修补过程中，采用作业台车运输混凝土，其底部框架由槽钢焊接组成，其他框架由直径48.3*3.6mm架子管焊接，内部结构由直径38无缝钢管焊接组成[4]。台车平面长度2.66m，宽度1.5m，高度1.64m。台车上下提升由中平段安置的5t卷扬进行牵拉，台车上配备钢芯安全绳供现场施工人员使用。如图2所示。

在利用卷扬机牵引作业台车至导井坑槽部位时，由于导井内渗水水流过大，需要先在沟槽中间部位埋设一根2寸塑料管用来排水，回填时，人员在作业平台上施工，做好安全防护工作，并使用摄像头全程监控，确保整个施工过程安全可控。

（二）处理方案

首先，将上下井口作业区暂时封闭，禁止其他人员进入，并设置警戒线。同时，反井钻机做停机处理，同时采用卡瓦锁定钻杆、刀片，不可随意操作钻进。

其次，在下井口放置钻爆开挖台车，车上装有聚光灯探照和移动可变焦高清摄像头，对刀盘卡钻情况进行观察，并将射频信号与应急指挥中心、施工支洞下井口安装区分别连接。

最后，在2号和3号施工支洞反井钻设备操作处和下井口附近分别设置有线应急电话、4G信号基站，并安装应急抢险褚志谦视频指挥系统，保证其能够在任意时间分别在营地应急指挥中心、处置施工现场对井内情况进行仔细观察，同时使用专用有线电话、手机等通信设备实时通信[5]。使用全站仪测量，精准定位刀盘卡钻空间位置，确定好其与周边隧洞位置关系，距高压管道中层排水廊道直线距离最近。

结束语：

综上所述，在镇安电站中采用斜井导井施工，针对其中存在的反井钻卡钻问题，由于施工难度高，且无可借鉴案例，建设单位通过组织专家人员协商讨论提出处理措施，在辅助孔内用钢丝绳牵引，手动葫芦起吊刀盘的施工方法，采用辅助孔牵引处理卡钻处理成本低，效果好，施工措施合理，分工明确，安全可控，具有较高的参考价值，可以为同类问题积累经验，以供参考。

参考文献：

[1]陈正勋，孙钢，李旭.不良地质条件下压力管道斜井的设计优化与施工[J].四川水利，2020，041（002）：70-72.

[2]马超群.反井钻机采用定向技术在长斜井导井施工中的应用[J].科技创新导报，2019，000（015）：52-53.

[3]王明星.反井钻机在抽水蓄能电站长斜井施工的应用[J].装备维修技术，2020，No.176（02）：148+157.

[4]杨帆.浅谈抽水蓄能电站长斜井开挖反井钻机施工应用[C]//抽水蓄能电站工程建设文集2019.2019.

[5]王峻，张学彬，刘培伟.斜井反井法导井施工精度操控技术[J].四川建筑，2019，039（002）：298-300.