偏斜鉆探孔的“導(dǎo)向”作用

劉恒榮

（柳州恒運(yùn)爆破工程有限責(zé)任公司，廣西柳州545005）

偏斜鉆探孔的“導(dǎo)向”作用

劉恒榮

（柳州恒運(yùn)爆破工程有限責(zé)任公司，廣西柳州545005）

通過對(duì)偏斜鉆孔的多年認(rèn)知和探究，掌握鉆孔偏斜規(guī)律，利用偏斜鉆孔顯著的“導(dǎo)向”作用，找到偏斜較大的下料鉆孔，為鉆探施工提供技術(shù)參考。

偏斜鉆探孔；偏斜規(guī)律；“導(dǎo)向”作用

多年工程施工的實(shí)踐證明，豎井、通風(fēng)井和溜井中心的工程地質(zhì)鉆探孔（以下簡(jiǎn)稱鉆孔），不僅可以揭露豎井、通風(fēng)井和溜井所穿過地層的地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，為規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工提供重要的依據(jù)，而且利用偏斜的鉆孔，可以對(duì)井巷施工測(cè)量起到顯著的“導(dǎo)向”作用。

1963年至1964年，湖南黃沙坪鉛鋅礦的通風(fēng)井施工時(shí)，在地面井口，測(cè)量標(biāo)定出的井筒中心和鉆孔中心基本重合，可是隨著井筒的下掘，鉆孔逐漸偏離井筒中心。當(dāng)下掘至100多米時(shí)，鉆孔已偏離井筒中心0.6m。這是筆者第一次認(rèn)識(shí)和了解鉆孔偏斜。

基于以上對(duì)鉆孔偏斜的認(rèn)識(shí)和了解，到后來(lái)施工黃沙坪鉛鋅礦盲豎井時(shí)，盲豎井中心偏斜的鉆孔，對(duì)豎井施工測(cè)量起到了一定的“導(dǎo)向”作用。

1 測(cè)定井筒中心的簡(jiǎn)便方法

盲豎井工程采用吊罐法分中段、多頭全斷面反掘的施工方案。在盲豎井每一個(gè)中段向上全斷面反掘之前，先用儀器測(cè)量和算出下一個(gè)中段盲豎井作業(yè)面上鉆孔中心的坐標(biāo)（X、Y、Z），用實(shí)測(cè)的鉆孔中心平面坐標(biāo)和盲豎井井筒中心的設(shè)計(jì)坐標(biāo)，反算出鉆孔偏斜的方位角和偏斜的最大線量差；用實(shí)測(cè)的鉆孔中心的高程（Z）和上一個(gè)中段鉆孔口的高程計(jì)算出作業(yè)面到上一個(gè)中段需要反掘的實(shí)際距離，再用計(jì)算方法計(jì)算出每向上反掘1m的線量偏斜值，并繪制一張立面大樣圖，圖上標(biāo)明每向上反掘1m的偏斜值，便于帶到井下使用。

另外，事先準(zhǔn)備一個(gè)比鉆孔直徑（鉆孔直徑100 mm）稍大一點(diǎn)的錐形木塞，木塞中心釘上一個(gè)小鐵釘，每次測(cè)量都將木塞隨身帶到井下備用。

當(dāng)盲豎井開始反掘時(shí)，每次測(cè)量只需一個(gè)測(cè)量人員，就可以利用偏斜的鉆孔，方便快捷地定出作業(yè)面上盲豎井的井筒中心。

測(cè)量時(shí)，測(cè)量人員跟隨鉆工到達(dá)作業(yè)水平后，先將木塞輕輕打入鉆孔內(nèi)（便于用后取出，重復(fù)使用），在木塞的鐵釘上掛上一個(gè)小垂球，請(qǐng)?jiān)谂缘膬蓚€(gè)鉆工相助，兩人各站一邊，拉起一根大致水平的線繩靠近垂球線，在線繩上懸掛羅盤儀（正反兩位置），定出鉆孔偏斜的方位角后，取下羅盤儀，拉緊線繩，在線繩上懸掛半圓儀（正反兩位置），使線繩處于水平位置。自垂球線起，在線繩上向鉆孔偏斜的反方向量取鉆孔的最大偏斜值，在線繩上作一個(gè)記號(hào)，解下懸掛的小垂球，將線繩上的記號(hào)向上投到作業(yè)面上，用紅油漆畫個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)即為盲豎井的井筒中心。以井筒中心為依據(jù)，畫出掘進(jìn)斷面，指導(dǎo)反掘。以后每次測(cè)量時(shí)，只需用長(zhǎng)鋼尺向下量取作業(yè)面所處的實(shí)際高度，查、算出相應(yīng)的線量偏斜值，按上述簡(jiǎn)便測(cè)量方法，即可迅速定出盲豎井的井筒中心。

上述測(cè)定井筒中心的簡(jiǎn)便方法實(shí)際操作只需要幾分鐘時(shí)間，加快了盲豎井反掘的進(jìn)度。多中段多頭平行作業(yè)，效果更為顯著。盲豎井上下貫通后證明，貫通誤差在測(cè)量規(guī)范容許的范圍內(nèi)，效果良好。

2 鉆孔偏斜規(guī)律探究

1970年，廣西大廠礦務(wù)局2號(hào)豎井施工時(shí)，當(dāng)豎井下掘到160多米時(shí)，凈直徑5.5m，壁厚0.5m的2號(hào)豎井井筒，鉆孔已經(jīng)和井壁相交，即鉆孔已經(jīng)偏離井筒中心3m多，再往下掘進(jìn)，再也見不到鉆孔了。再次加深了筆者對(duì)鉆孔偏斜的認(rèn)知，更加注重對(duì)鉆孔偏斜的觀察和了解，也更加注意搜集和積累鉆孔偏斜的相關(guān)資料。

1977年，大廠2號(hào)豎井開拓工程進(jìn)入全面會(huì)戰(zhàn)階段，廢石溜井、層面脈帶溜井和通風(fēng)井均決定采用吊罐法分中段多頭全斷面反掘施工，以加快礦山建設(shè)速度。當(dāng)幾條溜井和通風(fēng)井的井筒中心鉆孔和提升絞車硐室以及吊罐躲避硐室均打好后，冶金部調(diào)集云南東川吊罐隊(duì)、江西大吉山鎢礦吊罐隊(duì)和廣西冶金井巷公司自己組建的吊罐隊(duì)一起進(jìn)行全面會(huì)戰(zhàn)。在標(biāo)定各中段溜井、通風(fēng)井井筒中心和實(shí)測(cè)各中段鉆孔中心坐標(biāo)的過程中，把溜井和通風(fēng)井各中段實(shí)測(cè)的鉆孔中心的偏斜方位角和偏斜線量差進(jìn)行綜合比較，發(fā)現(xiàn)一個(gè)規(guī)律：鉆孔都是偏向第Ⅱ象限，只是偏斜方位角和偏斜線量差的大小略有不同。根據(jù)以往對(duì)鉆孔偏斜的認(rèn)識(shí)和了解，對(duì)鉆孔資料進(jìn)行綜合分析、比對(duì)和研究，最后得出一個(gè)結(jié)論：各中段的鉆孔都偏向第Ⅱ象限，是因?yàn)楦髦卸问褂玫你@機(jī)型號(hào)相同，鉆機(jī)的擺放位置和方向也基本相同。再經(jīng)過進(jìn)一步的分析和研究，終于找到鉆孔都偏向第Ⅱ象限的原因：因鉆機(jī)皮帶輪和傳動(dòng)皮帶順時(shí)針方向快速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，帶動(dòng)和致使鉆機(jī)鉆桿向著離心力的反方向慢慢地產(chǎn)生偏斜，這就是鉆孔偏斜的規(guī)律。至于偏斜線量差大小略同的原因，是因?yàn)樵谕吞?hào)鉆機(jī)的鉆進(jìn)過程中，在同一偏斜角的條件下，中段高相同，所以線量偏差也相近。

發(fā)現(xiàn)和掌握了鉆孔偏斜的規(guī)律后，在后來(lái)的施工測(cè)量實(shí)踐中，偏斜的鉆孔更進(jìn)一步得到充分的利用，再次在井巷施工測(cè)量中起到了顯著的“導(dǎo)向”作用。

3 偏斜鉆孔顯著的“導(dǎo)向”作用

大廠礦務(wù)局2號(hào)豎井開拓工程進(jìn)入全面會(huì)戰(zhàn)的高峰期，一個(gè)十分突出的矛盾出現(xiàn)了。2號(hào)豎井開拓工程的矸石，要通過2號(hào)豎井的雙罐籠，逐車提升至地面，而井下調(diào)車場(chǎng)、巷道、硐室、卸載坑、溜井、分支溜井、礦倉(cāng)等所需的大量混凝土支護(hù)材料，也要通過2號(hào)豎井的雙罐籠用0.75m3的礦車下放到井下，滿足了掘進(jìn)提升矸石的需要，就嚴(yán)重阻礙和影響混凝土支護(hù)材料的下放，矛盾十分突出和尖銳，工期緊，任務(wù)重，困難大，壓力更大。

此時(shí)，有人提出將混凝土支護(hù)材料從2號(hào)通風(fēng)井放下去的方案。此方案需經(jīng)過幾公里長(zhǎng)的平巷運(yùn)輸，才能到達(dá)2號(hào)豎井附近，顯然行不通，方案即刻被否定。

在萬(wàn)分緊迫的關(guān)鍵時(shí)刻，工程會(huì)戰(zhàn)指揮部采納了廣西冶金井巷公司一工區(qū)提出的一個(gè)合理化建議：在地面井口與壓風(fēng)機(jī)房之間，即相當(dāng)于井下破溜系統(tǒng)的中心位置，打一個(gè)孔徑相當(dāng)于6″溜灰管的下料鉆孔，直通到最下面一個(gè)開拓中段的吊車場(chǎng)內(nèi)，鉆孔內(nèi)安裝金屬套管，地面和井下安裝聯(lián)絡(luò)信號(hào)（聲光信號(hào)）。井下需要混凝土?xí)r，地面接到信號(hào)后，即可將攪拌好的混凝土通過下料孔（管）直溜到井下。

利用鉆孔下料這一方案，大家一致認(rèn)為鉆探速度快，鉆探深度大，成本低，效率高，不受地形和時(shí)間的限制。作業(yè)條件好，不在井下攪拌混凝土，避免粉塵污染空氣，可以改善井下的作業(yè)環(huán)境。

可是，下料孔的偏斜之大，完全出乎意料。根據(jù)鉆孔的設(shè)計(jì)深度和井下調(diào)車場(chǎng)的實(shí)際寬度，以及以往對(duì)鉆孔偏斜值的認(rèn)識(shí)和了解，鉆孔打至設(shè)計(jì)水平深度，應(yīng)在井下調(diào)車場(chǎng)內(nèi)見孔。遺憾的是，當(dāng)鉆孔深度超過調(diào)車場(chǎng)巷道底板以下幾米，仍不見鉆孔，怎么辦？讓鉆孔報(bào)廢？不可能。打巷道找孔，向哪個(gè)方向打？打多少米才能見孔？萬(wàn)一找不到，不但下料孔報(bào)廢，而且找孔巷道再報(bào)廢，責(zé)任更重大。

在這十分嚴(yán)峻的關(guān)鍵時(shí)刻，根據(jù)前面論述的鉆孔偏斜規(guī)律，結(jié)合長(zhǎng)期積累的鉆孔偏斜資料綜合分析、研究，并準(zhǔn)確測(cè)定地面鉆孔時(shí)鉆機(jī)的擺放位置，通過進(jìn)一步分析、研究，再根據(jù)測(cè)量偶然誤差出現(xiàn)的規(guī)律，即取平均值。最后確定較合理的找孔方位角α＝157°大膽一搏，以巷寬2m、巷高1.8m的斷面掘進(jìn)，當(dāng)掘進(jìn)至距設(shè)計(jì)鉆孔中心約9m多時(shí)，終于在巷道左側(cè)找到下料鉆孔。經(jīng)實(shí)測(cè)，鉆孔偏斜方位角α＝152°49′55″，偏斜最大線量差ΔL＝9.65m。至于鉆孔偏斜線量差為何這么大，是否因遇到斷層、節(jié)理面或巖層換面等原因所致，本文無(wú)從探討。

找到下料鉆孔以后，井下和地面同時(shí)開展各種準(zhǔn)備工作。井下，在鉆孔周圍繼續(xù)擴(kuò)大人工操作所需的工作面。然后，在下料管的終端裝上混凝土緩沖器，以減緩混凝土的流速，并加工、架設(shè)一個(gè)長(zhǎng)溜槽直達(dá)調(diào)車場(chǎng)內(nèi)。地面，同時(shí)安裝三臺(tái)混凝土攪拌機(jī)，在下料管口上安裝漏斗，漏斗內(nèi)焊成隔篩，防止混凝土中的大塊石碴造成堵管。漏斗下部做好加固和支撐措施，防止下料管因下料產(chǎn)生沖擊力而下沉。井下和地面安裝統(tǒng)一的聯(lián)絡(luò)信號(hào)（聲光信號(hào)），并將信號(hào)制成信號(hào)牌分別掛在地面和井下醒目的位置。最后經(jīng)過對(duì)相關(guān)作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)和安全技術(shù)交底，一切準(zhǔn)備就緒后，這個(gè)下料系統(tǒng)于1977年12月7日上午10點(diǎn)正式試下料。地面攪拌好的混凝土順著下料管直溜到井下，一趟下料管可供三臺(tái)400L的混凝土攪拌機(jī)使用。

這個(gè)下料系統(tǒng)不但解決了2號(hào)豎井開拓會(huì)戰(zhàn)階段掘進(jìn)提升矸石與急需下放大量混凝土支護(hù)材料之間十分尖銳、突出的矛盾，使掘進(jìn)提升矸石和下放混凝土支護(hù)材料各行其道，互不干擾；而且簡(jiǎn)化了施工工序，生產(chǎn)力大大提高，加快了建礦速度。偏斜鉆孔在關(guān)鍵時(shí)刻起到了顯著的“導(dǎo)向”作用。

4 結(jié)論

綜上論述，本文的中心內(nèi)容可歸納為以下三點(diǎn)：

1）根據(jù)工程施工的實(shí)際情況和需要，在具備類似施工條件的情況下，若采用鉆孔作下料孔，將地面攪拌好的混凝土順著下料管直溜至井下的方案是可行的、可靠的，方便快捷，效果十分顯著。使用過程中從未發(fā)生過任何故障。

2）由于鉆機(jī)皮帶輪和傳動(dòng)皮帶順時(shí)針方向快速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，帶動(dòng)和致使鉆機(jī)鉆桿向著離心力的相反方向慢慢地偏斜，這是鉆孔產(chǎn)生偏斜的一個(gè)規(guī)律。

3）既然已經(jīng)掌握了鉆孔偏斜的規(guī)律，倘若今后在礦山建設(shè)中需要打同樣的下料鉆孔，在地面安裝鉆機(jī)時(shí)，只要有意識(shí)地將鉆機(jī)傳動(dòng)軸的中心線方向與井下調(diào)車場(chǎng)巷道中心線方向垂直，將鉆孔布置在調(diào)車場(chǎng)巷道的準(zhǔn)中線的垂直面上，鉆孔深度在300～400m的條件下，下料鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，一般情況下，應(yīng)該在井下調(diào)車場(chǎng)內(nèi)見孔。

從第一次對(duì)偏斜鉆孔的認(rèn)知和感受，到對(duì)偏斜鉆孔的本質(zhì)及其規(guī)律的探討和研究，再到將探討和研究的認(rèn)識(shí)、看法進(jìn)一步經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，綜合分析，歸納整理得出結(jié)論，最后對(duì)偏斜鉆孔的“導(dǎo)向作用”進(jìn)行利用，對(duì)礦山建設(shè)事業(yè)是有益的。

The guiding role for deviation of drilling hole

LIU Hengrong
（Liuzhou Hengyun Blasting Engineering Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545005，China）

Through awareness and exploration for the deviation of drilling holes，some rules are obtained.According to the guiding role for deviation of drilling holes，the laying－off drilling hole can be found.The result can provide technical reference for drilling construction.

deviation of drilling hole；deviation rule；guidingrole

TD166

A

1671－4172（2015）05－0106－03

劉恒榮（1941－），男，高級(jí)工程師，爆破工程專業(yè)，主要研究方向?yàn)闇y(cè)量爆破。

10.3969/j.issn.1671－4172.2015.05.023