【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于竖井施工，具体涉及一种有限空间深大竖井正导反扩一次成井施工方法。
技术介绍
1、随着国家大型水利水电设施的建设，特长隧洞的应用越来越普遍，常规的通风系统难以满足通风和火灾排烟的要求，就需要在特长隧洞中开凿通风竖井，以满足隧洞的通风要求。竖井的施工主要有垂直向下挖掘法以及反向掘进开挖法，垂直向下挖掘法是由地面垂直向下挖掘的施工过程，施工时通常采用正井施工的方式，从上往下逐节开挖支护至井底，但此掘进方法适用于竖井口径较小、出碴量小、岩层比较稳定、涌水量少的竖井，对于直径大、深度大的竖井而言，正井施工出碴速度慢、井壁凸凹不平、井身断面尺寸大小不一、吊装出碴风险高，施工进度慢，施工安全低。反向掘进开挖法是先在隧洞正上方的地面向隧洞内挖一个直径较小的预挖孔，预挖孔垂直于隧洞，当挖掘至挖孔与隧洞连通时，停止挖掘预挖孔，而后将开挖钻头运送至隧洞内预挖孔下方，安装后将预挖孔从下而上扩挖至地面形成深大竖井，井壁成型光滑无破损，无需对井壁超欠挖进行二次开挖或加强支护，整个井身断面尺寸均匀一致，施工人员不需要进入井内作业，不需要爆破开挖。
2、由上述可知，在对有限空间深大竖井进行挖掘时往往都会采用反向掘进开挖法，但这种方法在施工过程中也仍然面临着一些问题：首先，通风竖井为垂直竖井，在垂直的导孔钻进中，钻孔开孔时钻杆不会弯曲，所以不会出现因钻压引起的钻头偏转，但随着钻井深度的增加以及钻压的增大，钻杆就会逐渐弯曲，由弯曲的钻杆产生的非垂直载荷导致了钻进方向角度的变化，致使钻具的下部偏离钻孔的预定路线，造成导孔偏斜，影响竖井施工的
技术实现思路
1、为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种导孔垂直度好，不易卡钻，适用性高的有限空间深大竖井正导反扩一次成井施工方法。
2、本专利技术所述的有限空间深大竖井正导反扩一次成井施工方法，包括以下步骤：
3、① 钻具的安装：在钻杆的端部安装导孔钻头，钻杆包括依次交替连接的常规钻杆和稳定钻杆，稳定钻杆包括内部钻杆以及同轴套装在内部钻杆上的套筒，内部钻杆的直径小于导孔钻头的公称直径，套筒的外径与导孔钻头的公称直径相同，内部钻杆的结构与常规钻杆的结构相同，内部钻杆的两端分别与两根常规钻杆连接，套筒的下端设置有环形的底盖，底盖的内环面与常规钻杆固定连接，套筒的上端通过连杆与内部钻杆固定连接，底盖上圆周均布有若干竖管，竖管的上端伸出套筒的上端500～1000mm；
4、②施工准备：根据地下岩体内挖掘的隧洞位置，在其相对应的地面上浇筑混凝土基础，在混凝土基础上安装反井钻机，连接各部分液压系统管路和电气线路，将钻具安装在反井钻机上进行运转调试；
5、③正向钻孔：采用自上而下的方式钻进导向孔，并在导向孔的钻孔过程中不断自钻杆中心压入温度不超过25℃的清水，清水从导孔钻头排出后，携带破碎的岩渣通过常规钻杆与导向孔间的环形空间以及竖管向上流动，从导向孔的上端口排出，直至导向孔的下端与隧洞贯通，导向孔的垂直度小于0.5%；
6、④反向扩孔：在隧洞内拆除导孔钻头，并安装上扩孔钻头，采用自下而上的方式钻进施工，扩孔施工时破碎的岩屑靠自重落到隧洞内，利用装载机等运出；
7、⑤ 支护施工：经步骤④扩孔完毕后，拆除反井钻机，清理工作面，对竖井进行支护施工；
8、进一步的，在步骤①中，与导孔钻头连接的钻杆为稳定钻杆。
9、进一步的，在步骤①中，竖管的数量为偶数。
10、进一步的，在步骤①中，套筒的两端与相应内部钻杆端部之间的距离不小于500mm。
11、进一步的，在步骤①中，导孔钻头上安装有定位装置。
12、进一步的，在步骤④中，连接好扩孔钻头后，慢速上提扩孔钻头，直到扩孔钻头的滚刀开始接触岩石，然后停止上提，用低转速旋转，缓慢提动扩孔钻头，当扩孔钻头入岩三分之一时暂停提动钻头，待岩石破碎后，再继续上提直至扩孔钻头完全入孔才能正常扩孔钻进。
13、进一步的，在步骤④中，当扩孔钻头扩孔至距混凝土基础2.5m时，降低钻压慢速钻进，认真观察，如果基础周围出现异常现象，要及时采取措施处理，继续缓慢进行扩孔，直至钻头露出地面。 。
14、进一步的，竖井井深为200m～400m，竖井直径为3m～4.5m，导向孔的直径为25～36cm，反井钻机为bmc-600型。
15、本专利技术的有益效果为：
16、一、本专利技术中的钻杆采用了常规钻杆和稳定钻杆交替设置的复合结构，稳定钻杆中套筒的外径与导孔钻头的公称直径相同，进而实现竖井导向孔开挖过程的等径开挖，确保开挖过程中钻杆不出现弯曲、偏心和抖动，防止导孔钻头偏转，保证导孔钻头的垂直钻进方向不发生变化，保持开挖的导向孔在预定的路线上，提高开挖过程的稳定性。
17、二、本专利技术中稳定钻杆上的套筒为上端开口的结构，套筒与内部钻杆之间形成了一个环形空间，每根稳定钻杆上均设置有一个环形空间，当遇到地层中泥沙含量相对较大的地区进行施工，由于导孔钻头的转动而导致地层振动，进而引起泥沙流动掉落时，这些掉落的泥沙就会落入相应套筒内的环形空间内，环形空间起到了泥沙储存的作用，会随稳定钻杆的转动而转动，不会停留堆积在常规钻杆与导向孔之间的区域，防止钻杆被掉落下来的泥沙卡死而出现埋钻和卡钻的问题。其次，由于上述环形空间的设置，可储存下落的泥沙，当掉落的土层泥沙较多影响钻杆正常运行时，也可及时进行提钻处理，进而排出套筒内的泥沙，疏通难度较小，可提高整体施工进度。
18、综上所述，本专利技术采用了常规钻杆和稳定钻杆交替设置的复合结构，实现竖井导向孔的等径开挖，提高了整个开挖过程的稳定性，提高了导向孔的开挖精度，同时在稳定钻杆上设置了上端敞口的套筒，可用于装载掉落的泥沙，防止钻杆被掉落下来的泥沙卡死而出现埋钻和卡钻的问题，使得反向掘进开挖法也能够适用于泥沙含量较大的地层，提高了该方法的适用性。本专利技术具有导孔垂直度好，不易卡钻，适用性高的优点。
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1.一种有限空间深大竖井正导反扩一次成井施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种有限空间深大竖井正导反扩一次成井施工方法，其特征在于：在步骤①中，与导孔钻头（1）连接的钻杆为稳定钻杆（13）。
3.根据权利要求1所述的一种有限空间深大竖井正导反扩一次成井施工方法，其特征在于：在步骤①中，所述竖管（7）的数量为偶数。
4.根据权利要求1所述的一种有限空间深大竖井正导反扩一次成井施工方法，其特征在于：在步骤①中，所述套筒（4）的两端与相应内部钻杆（3）端部之间的距离不小于500mm。
5.根据权利要求1所述的一种有限空间深大竖井正导反扩一次成井施工方法，其特征在于：在步骤①中，所述导孔钻头（1）上安装有定位装置。
6.根据权利要求1所述的一种有限空间深大竖井正导反扩一次成井施工方法，其特征在于：在步骤④中，连接好扩孔钻头（11）后，慢速上提扩孔钻头（11），直到扩孔钻头（11）的滚刀开始接触岩石，然后停止上提，用低转速旋转，缓慢提动扩孔钻头（11），当扩孔钻头（11）入岩三分之一时暂停提动，待岩石破
7.根据权利要求1所述的一种有限空间深大竖井正导反扩一次成井施工方法，其特征在于：在步骤④中，当扩孔钻头（11）扩孔至距混凝土基础2.5m时，降低钻压慢速钻进，直至扩孔钻头（11）露出地面。 。
8.根据权利要求1所述的一种有限空间深大竖井正导反扩一次成井施工方法，其特征在于：所述竖井井深为200m～400m，竖井直径为3m～4.5m，导向孔（10）的直径为25～36cm，反井钻机（9）为BMC-600型。
...【技术特征摘要】
1.一种有限空间深大竖井正导反扩一次成井施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种有限空间深大竖井正导反扩一次成井施工方法，其特征在于：在步骤①中，与导孔钻头（1）连接的钻杆为稳定钻杆（13）。
3.根据权利要求1所述的一种有限空间深大竖井正导反扩一次成井施工方法，其特征在于：在步骤①中，所述竖管（7）的数量为偶数。
4.根据权利要求1所述的一种有限空间深大竖井正导反扩一次成井施工方法，其特征在于：在步骤①中，所述套筒（4）的两端与相应内部钻杆（3）端部之间的距离不小于500mm。
5.根据权利要求1所述的一种有限空间深大竖井正导反扩一次成井施工方法，其特征在于：在步骤①中，所述导孔钻头（1）上安装有定位装置。
6.根据权利要求1所述的一种有限空间深大竖...
【专利技术属性】
技术研发人员：佟晓亮，吴晓飞，赵补厚，周晶晶，吕建国，许超，赵少军，常亮，刘佰勇，
申请(专利权)人：中国水电基础局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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