反井鉆機導(dǎo)井法豎井施工工藝技術(shù)優(yōu)勢及應(yīng)用方向

楊啟鑫

摘 要：作者以榮達礦業(yè)公司甲烏拉礦輔助盲豎井為例，分析了反井鉆機導(dǎo)井法豎井施工工藝在實際應(yīng)用中的技術(shù)優(yōu)勢，該井為甲烏拉礦深部資源技改接替工程中各主礦體主要探礦平臺，對整體技改工程有重要意義。根據(jù)目前現(xiàn)階段工藝技術(shù)水平、工程特征與現(xiàn)場實際情況，通過與普通法豎井施工方案的施工工藝、總工程量、工程進度及投資概算等方面進行了對比，分析兩種方案的施工難點及優(yōu)缺點，總結(jié)出較具體的應(yīng)用方向。

關(guān)鍵詞：豎井施工；方案對比；施工工藝；反井鉆機；施工過程影響因素

中圖分類號：TD421.3 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）15-0098-02

Abstract： Taking the auxiliary blind shaft of Jiawula Mine of Rongda Mining Company as an example， the author analyzes the technical advantages of the shaft construction technology of the anti-well drilling rig guided well method in practical application. The well is the main prospecting platform of each main orebody in the replacement project of deep resources technical transformation of Jiawula Mine， which is of great significance to the overall technical reform project. According to the present technological level， engineering characteristics and the actual situation of the site， the paper compares the construction technology， total engineering quantity， project progress and investment estimate with the common shaft construction scheme. The construction difficulties， advantages and disadvantages of the two schemes are analyzed， and the specific application direction is summarized.

Keywords： shaft construction； scheme comparison； construction technology； reverse drilling rig； construction process influencing factors

1 概述

榮達礦業(yè)有限責任公司甲烏拉礦輔助盲豎井（以下統(tǒng)稱為輔盲井）井口所在標高為320m中段，其主要功能技改工程形成后280m-40m各生產(chǎn)中段的人員、材料及設(shè)備，下放和提升，提升時先由輔盲井提升至320m中段副井井底，再由副井提升至地表，該井對技改工程整體通風系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、溜礦系統(tǒng)的完成時間起到?jīng)Q定性作用，為此有必要對其掘砌工程中豎井下掘施工方案進行論證與分析。根據(jù)輔盲井工程特征與現(xiàn)場實際情況，輔盲井井筒設(shè)計長度370.76m，井深340m，井筒斷面為圓形，掘進斷面為φ4.6m，其中砼支護厚度為300mm，凈斷面為φ4.0m，其措施工程主要包括天輪硐室及0m中段運輸巷?，F(xiàn)擬定兩種施工方案：方案一：普通施工法；方案二：反井鉆機導(dǎo)井開挖法。本文將對以上兩種方案的施工工藝、工程量、工程進度、投資概算等方面分別進行對比，最后進行分析論證。

2 施工工藝對比

2.1 方案一

普通施工法就是采用人工鑿巖，下掘一小段后即用井圈、背板進行臨時支護，掘進一段后（一般不超過30m），再由上向下拆除井圈、背板，然后砌筑永久井壁。如此循環(huán)，直至最深部基巖。該方法的主要特點有：（1）需用設(shè)備少、布置簡單；（2）使用條件不受深井、井頸限制；（3）排矸只能通過提升至井口后至地表，增加主井排矸負荷；（4）下掘速度較慢工期較長。因此方法在金屬非金屬礦山應(yīng)用比較廣泛，本文對該工藝不再詳細贅述。

2.2 方案二

開挖作業(yè)分為二序進行，即先鉆進正導(dǎo)孔，再進行反擴孔的施工。其施工工序如圖1所示。

反井鉆機導(dǎo)井法主要利用反井鉆機鉆進原理，在反井鉆機安裝完畢后，于井筒最上部中段井筒中心施工中導(dǎo)孔，再于井筒底部中段安裝反擴孔鉆頭，電機帶動液壓馬達，利用液壓動力將扭矩傳遞給鉆具系統(tǒng)，帶動鉆具旋轉(zhuǎn)，并向上、下升降，采用鐮齒盤形滾刀破巖，滾刀在鉆壓的作用下沿井底滾動，從而對巖石產(chǎn)生沖擊，擠壓和剪切作用，使其破碎，直至反擴孔施工完畢。該方法的主要特點有：（1）必須由底部中段（本工程為0m中段）先行掘進至井筒中心；（2）輔盲井掘進斷面為φ4.6m，如無同等大小擴孔鉆頭，需要二次擴挖；（3）施工人員不需留在井內(nèi)施工，安全性較好；（4）矸石經(jīng)底部中段運輸，顯著降低主井運輸壓力，且不影響主井正常生產(chǎn)；（5）可極大縮短豎井成型工期，為二次擴挖創(chuàng)造較好工作環(huán)境；（6）設(shè)備機械化程度高、施工前準備復(fù)雜，精度要求高；（7）設(shè)備成本較高。在可行性上兩種方案均可操作，但方案二由于設(shè)備相對復(fù)雜需要提前考慮反掘鉆機能否順利下放，確保主豎井斷面尺寸滿足要求及提升能力，以輔盲井為例，該井可下放材料斷面規(guī)格為2.0*2.5m，提升能力為6噸，反掘鉆機最大不可拆卸件為3.2*2*1.6，重量約為4噸?？尚行越Y(jié)論：滿足設(shè)備運輸條件。

3 工程量對比

從兩種方案工程量統(tǒng)計結(jié)果顯示，方案一主體工程工程量合計18493m3，方案二比方案一主要多出反井鉆機基礎(chǔ)、洗凈液池和冷卻水池開鑿工程量合計約80m3，支護工程量多出30m3，因0m中段運輸巷為技改工程重要環(huán)節(jié)，且為非關(guān)鍵線路，不影響總工期，本次統(tǒng)計不包括0m中段運輸巷工程量。

4 工程進度對比

根據(jù)輔盲井現(xiàn)施工隊伍及專業(yè)施工隊伍施工效率，馬頭門及豎井掘砌速度暫參考為1.2m/d，通過方案一工程進度時標網(wǎng)絡(luò)計劃圖得出鑿井工程工期為350天，方案二由于與方案一施工工藝不同，鉆進參數(shù)選擇主要依據(jù)地層條件，鉆進部位等多方面因素確定。一般根據(jù)巖石硬度參數(shù)施工，但在施工時根據(jù)不同情況予以調(diào)整。根據(jù)輔盲井現(xiàn)場地質(zhì)相關(guān)資料顯示，該井巖石硬度系數(shù)為8，根據(jù)同類型工程項目對比可得導(dǎo)孔鉆進速度約為10m/d，一次擴孔φ2.0m速度10m/d，二次擴孔速度為2.2m/d，根據(jù)兩種方案的工程進度時標網(wǎng)絡(luò)計劃圖得出開挖時間相同的情況下。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果得出以下結(jié)論：方案一鑿井工期為350天，方案二總工期為240天工比方案一縮短約110日。

4.1 方案一工程進度影響因素

（1）輔盲井貫通工程較多，測量精度要求高，施工單位必須配備專職測量工程技術(shù)人員，必須確保測量精度的達標。（2）經(jīng)計算得出輔盲井系統(tǒng)主井提升量為322t/日，廢石產(chǎn)出量為223.53t/日，得出結(jié)論：方案一中排矸方式能保證廢石滿載運輸。

4.2 方案二工程進度影響因素

（1）由于輔盲井井筒內(nèi)地質(zhì)巖性變化較大，導(dǎo)孔施工過程中根據(jù)施工隊伍的技術(shù)水平有不穩(wěn)定因素，一旦導(dǎo)孔施工至井筒深部發(fā)生側(cè)斜將影響導(dǎo)孔下放速度。（2）二次擴孔速度對鑿井工期影響較大，必須確保二次擴孔期間提升設(shè)備、運輸設(shè)備正常運轉(zhuǎn)和施工人員的穩(wěn)定。以上為兩種方案工程進度方面的影響因素，總體來看方案一更好操作，影響因素較小，方案二的施工難度上更大，國內(nèi)反井鉆機技術(shù)還處于探索階段，尤其在導(dǎo)孔施工上，如果可以在設(shè)備上加以改進確保導(dǎo)孔鉆進的偏斜率降低將大大提高反井鉆機穩(wěn)定性。

5 投資概算對比

根據(jù)地方制定的概預(yù)算定額得出方案二比方案一額外投資概算見表1。

除以上分部工程外，兩種方案成本方面無差別，結(jié)果顯示方案二比方案一多出成本約160萬元，主要額外投資發(fā)生在一次擴孔施工。

6 結(jié)束語

根據(jù)方案選擇的原則，首先兩種方案技術(shù)上均可行，工程量上相差較小，工期上方案一比方案二總工期縮短110天，投資概算方面方案二比方案一要多出約160萬元的投資費用。綜合考慮以上主要因素外，方案二安全方面更優(yōu)，施工技術(shù)及機械化程度上更先進，且鑿井時排矸方式不會影響主井正常生產(chǎn)，但是在施工關(guān)鍵控制點上需要做到高標準要求，如測量精度的保證、更專業(yè)成熟的施工隊伍、導(dǎo)孔鉆進偏斜率控制等。

此結(jié)論暫適用于類似于輔盲井工程施工，從目前國內(nèi)反井鉆機技術(shù)水平考慮，因反井鉆機擴孔鉆頭大小的限制，如不需要二次擴挖，反井鉆機開挖法更適用于圓井斷面直徑小于3m，井深小于300m的豎井、斜井工程，其機械化程度、工程進度控制和安全管理方面效果要遠好于普通法施工，投資金額上一般也在可控范圍之內(nèi)，且因該技術(shù)目前屬于新興階段，許多工藝、設(shè)備方面優(yōu)化空間較大，如提高導(dǎo)孔鉆進速度，研究適用于各種不同巖性的鉆頭，提高造孔精度等。

參考文獻：

[1]朱柏石.淺談豎井施工方案的選擇[J].阜新礦業(yè)學院學報，1985：27-32.

[2]李來運.反井法延深豎井實例[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，1999，06：6-10.

[3]劉志強.大直徑反井鉆機及反井鉆進技術(shù)[J].煤炭科學技術(shù)，2008，

11：1-3.

[4]李學干.反導(dǎo)井法在羊曲水電站導(dǎo)流洞閘室豎井施工中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（36）：191.

[5]閆永平，郭映娟，魏茂林.反導(dǎo)井法開挖在引黃南干二級泵站豎井施工中的應(yīng)用[J].山西水利，2001（S1）：24-25.

[6]王彬彬.深豎井反井法先導(dǎo)孔快速施工技術(shù)研究[J].鐵道建筑技術(shù)，2017（03）：93-97.

[7]姚國芳，荊國業(yè)，于見水.反井鉆機在回風立井施工中的應(yīng)用[J].建井技術(shù)，2015，36（06）：54-57.