天井鉆機(jī)在大屯錫礦的應(yīng)用

楊 海

（云南錫業(yè)股份大屯錫礦三坑鉆探措施隊(duì)，云南 紅河 661100）

1 天井掘進(jìn)施工的主要方法

目前天井施工主要有爬罐法、鑿巖爆破法、深孔爆破法、吊罐法、鉆進(jìn)法五種方法。

五種天井掘進(jìn)方法各有利弊。由表1可以明顯看出鉆井法在天井施工中的優(yōu)勢(shì)，大屯錫礦通過(guò)多年的實(shí)踐探索，以使用天井鉆機(jī)施工的鉆進(jìn)法最為安全高效，本文介紹的天井施工都為此法[1-3]。

表1 各種天井掘進(jìn)方法對(duì)比

2 天井鉆機(jī)的施工工藝

2.1 針對(duì)預(yù)定施工點(diǎn)用地質(zhì)鉆機(jī)先進(jìn)行鉆進(jìn)

針對(duì)要進(jìn)行天井施工的地點(diǎn)進(jìn)行地質(zhì)鉆井取出該地層的巖礦芯進(jìn)行地質(zhì)編錄收集，制作出圖表。以我礦1540中段蘆塘壩210+1剖2#鉆窩為例。根據(jù)表格上的數(shù)據(jù)我們可以明顯的看出我們?cè)谶M(jìn)行天井施工時(shí)應(yīng)注意11米～15米，51米～53米，66米～70米，91米～97米的施工。

針對(duì)要進(jìn)行天井施工的地點(diǎn)進(jìn)行地質(zhì)鉆井取出該地層的巖礦芯進(jìn)行地質(zhì)編錄收集，制作出圖表。以我礦1540中段蘆塘壩210+1剖2#鉆窩為例。根據(jù)表格上的數(shù)據(jù)我們可以明顯的看出我們?cè)谶M(jìn)行天井施工時(shí)應(yīng)注意11米～15米，51米～53米，66米～70米，91米～97米的施工。

表2 鉆孔地質(zhì)情況表

2.2 不同地層導(dǎo)正桿布置方法

為達(dá)到防斜目的，至少布置3根穩(wěn)定鉆桿，即近鉆頭穩(wěn)定鉆桿、中穩(wěn)定鉆桿和上穩(wěn)定鉆桿。根據(jù)壓力管道具體情況，適當(dāng)增加穩(wěn)定鉆桿，并根據(jù)測(cè)斜結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。一般施工長(zhǎng)度在50m內(nèi)，鉆桿內(nèi)配3根穩(wěn)定桿，可按1+3+5/7方式配置；一般施工長(zhǎng)度在100m內(nèi)，鉆桿內(nèi)配3根～4根穩(wěn)定桿，可按1+3+20+50～60配置；也可在10m內(nèi)配2根，20m內(nèi)配1根，40m內(nèi)配1根。使用情況不夠明顯，于是我們根據(jù)自身情況，對(duì)過(guò)去的鉆孔的導(dǎo)正鉆桿逐一核對(duì)比較，得出適合我礦地層的導(dǎo)正鉆桿需加密排列[4-6]。

2.3 根據(jù)不同地層調(diào)節(jié)合適鉆進(jìn)壓力

影響鉆孔偏斜又一重要因素是鉆壓，鉆壓過(guò)大，鉆桿可能失穩(wěn)。但鉆壓過(guò)低，鉆進(jìn)速度會(huì)較低。隨著鉆孔深度的增加，摩擦阻力增長(zhǎng)很快，逐步減低轉(zhuǎn)速，適當(dāng)增加鉆壓，保持鉆速均勻。

我們?cè)趯?dǎo)向鉆桿合理布置后，施工3個(gè)鉆孔找出較好的壓力布置規(guī)律，以塘子凹1800平臺(tái)回填井為例作介紹。

隨著鉆孔深度的增加整體上大泵提供的旋轉(zhuǎn)壓力不斷增大，但是由于鉆桿的自重增加小泵的壓力反而減小，但如巖石較為松軟是要適當(dāng)?shù)臏p少旋轉(zhuǎn)壓力。

2.4 擴(kuò)孔施工介紹

圖1 擴(kuò)孔刀頭

天井鉆機(jī)施工過(guò)程包括導(dǎo)向孔鉆進(jìn)和擴(kuò)孔兩部分。擴(kuò)孔是天井成型最主要的工作，在這一過(guò)程中，到刀盤(pán)的安裝與拆卸最為困難與危險(xiǎn)，特別是AT3000型鉆機(jī)配套的3米刀盤(pán)，此刀盤(pán)由拉桿，穩(wěn)定塊，滾刀，刀盤(pán)體及冷卻系統(tǒng)組成，直徑3米，重達(dá)八噸，所以在擴(kuò)孔前要2米刀盤(pán)安裝的基礎(chǔ)上，制作專(zhuān)用輔助吊臂，把輔助吊臂固定連接在主鉆桿上，找出四個(gè)刀座重量中心點(diǎn)，進(jìn)行吊鉤焊接，用手拉葫蘆把刀座吊起來(lái)進(jìn)行安裝和拆卸，同時(shí)為了增加安全性引進(jìn)電動(dòng)扳手，進(jìn)行螺絲緊固，并制定合理的安裝步驟；在擴(kuò)孔中要根據(jù)擴(kuò)孔所需要的拉力（滾刀對(duì)巖石的壓力）和回轉(zhuǎn)扭矩合理的選擇擴(kuò)孔參數(shù)保證擴(kuò)孔速度和作業(yè)效率；在擴(kuò)孔完成后以地質(zhì)鉆探塔架為原型，用壁厚10毫米的風(fēng)管制作成四腳把桿，制作專(zhuān)用吊軸、斜拉桿和橫拉桿等，設(shè)計(jì)出四腳刀盤(pán)提升塔架進(jìn)行刀盤(pán)拆卸。并在原有2米天井鉆機(jī)刀盤(pán)拆卸的基礎(chǔ)上制定出3米天井刀盤(pán)拆卸步驟：

安裝提升塔架——使用掛鉤固定刀盤(pán)——鋪設(shè)H型鋼——推離鉆機(jī)——移去H型鋼——提升刀盤(pán)刀盤(pán)底部高于地面——再次鋪設(shè)H型鋼——下方刀盤(pán)于H型鋼上——推離刀盤(pán)等步驟完成了第一口3米井的刀盤(pán)拆卸工作。

在天井鉆機(jī)擴(kuò)孔工況中，設(shè)置合理的擴(kuò)孔參數(shù)以及處理各項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題關(guān)系到能否順利進(jìn)行擴(kuò)孔掘進(jìn)，必須根據(jù)地質(zhì)狀況進(jìn)行認(rèn)真分析。本文通過(guò)天井鉆機(jī)施工工藝的重點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行分析，解釋了天井鉆機(jī)施工中導(dǎo)向孔的偏斜率較高，給下部尋找鉆頭帶來(lái)較大困難，對(duì)于復(fù)雜地層的施工，施工進(jìn)度緩慢，導(dǎo)致施工成本消耗大，工效低，延長(zhǎng)成井周期等問(wèn)題，并將我礦長(zhǎng)期使用天井鉆機(jī)所積累的寶貴經(jīng)驗(yàn)與大家分享，該分析為以后天井鉆機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及制造設(shè)計(jì)自動(dòng)化、智能化大型天井鉆機(jī)的提供了理論依據(jù)。