LM系列反井钻机及反井钻井施工技术

反井钻机发展回顾

普通竖井钻井法早在1896年开始应用，而反井钻井法出现较晚。采矿工作者将潜孔式钻机和平巷掘进机的原理，应用在反井掘进中，创造出反井钻机雏形。 1960年德国将如图1所示的装备用于施工反井。这种设备主要包括绞车、钢丝绳、钻头和电缆等，它的施工工艺和吊罐法有些相似，先用小直径钻机钻1到2个 孔，沿钻孔下放钢丝绳和电缆，在下部和钻头连接，钻头的结构类似于平巷掘进机，具备支撑、推进和旋转功能。在钻头入孔之前，先施工一段导向孔，或安设一段和钻孔直径相同 的钢管，钻头入内后，径向油缸支撑在井帮或钢管上，钻头的推进和旋转机构同时作用于破岩刀具，将岩石破碎下来，当一个推进行程完成后，先把推进油缸缩回， 上部绞车提住钻头，缩回径向支撑，上提钻头，再将径向油缸支撑好，进行下一循环钻进。这种施工设备由于在上下两水平，操作控制困难，地质条件对钻进影响很 大，使用起来问题较多，这种无钻杆钻机虽已不在使用，但它开辟了机械施工反井新途径。

到1962年，美国罗宾斯公司研制成第一台有钻杆反井钻机，这台钻机驱动控制系统都在上部，由上向下钻进导孔，钻导孔同时将钻杆放到下部，在下部和扩孔钻 头相连，再由下向上扩孔，最后形成反井。目前大多数反井钻机是这种类型，只是具体结构有所不同。德国、芬兰、日本、前苏联等国，相继研制出多种类型反井钻 机，目前反井钻进施工深度以达千米，最大直径6m。

1 概况

    LM系列反井钻机是用于钻凿各种反井（天井）的专用设备。煤炭科学研究总院北京建井研究所(北京中煤矿山工程有限公司)自“7.5”期间开始反井钻机的研 制，先后完成国家和原煤炭部重点科技攻关项目“LM-120型反井钻机”、“LM-200型”、“LM-90型”反井钻机的研制。2002年7月完成了科 技部专项资金项目“深井反井钻井技术及装备”中的关键部分ZFY2.0/400型（LM-400型）反井钻机主机，并通过验收，将要进行工业性试验，目前 已完成LM-300型反井钻机设计，很快投入加工。形成了中小型反井钻机系列（表1）和相应的施工技术。再进行反井钻机研制的同时，对反井钻井工艺进行深 入的研究，并投入到煤炭、水电、有色、和工业等领域中，取得了十分显著的社会效益和经济效益。此项目被原煤炭部列为100推中的20项重点之一，至今已有 50多台反井钻机分别在27个矿务局和水电系统以及国外工程中采用。目前，国内竖井钻井最大深度为316m，斜井最大深度为236m（倾角50度）。

表1  LM系列反井钻机主要技术参数

型号	导孔直径/mm	扩孔直径/m	深度/m	转速/r/min	扭矩/kNm	推/拉力 /kN	总功率/kW	外形尺寸 /m
LM-90	190	0.9	100	0-45	15	160/380	45.5	2.5×1.6×2.8
LM-120	244	1.2	120	0-43	31	250/500	62.5	2.9×1.4×3.2
LM-200	216	1.4-2.0	200	0-20	40	350/850	82.5	3.2×1.7×3.4
LM-300	216	1.5	300	0-38	50	420/1256	97.5	2.9×1.9×3.4
ZFY2.0/400 （LM-400）	270	2.0	400	0-32	100	2000/3000	110	3.1×1.6×4.6

2 反井钻机主要用途

反井钻机适用于钻凿上、下部都有工作面的各种竖井和斜井，对于煤炭、冶金、黄金等系统地下采矿工程；人防、铁路交通等隧道工程；水电系统地下厂房式电站、抽水蓄能电站等工程均可应用（表2）。

表2   反井钻机应用范围及工程

应用领域	阶段性临时工程	临时工程	永久工程
煤炭系统	各种溜矸孔（煤仓、暗井、主井、副井、风井）	采区风眼、溜煤眼、溜矸眼、瓦斯抽放孔 、安全救护钻孔	通风井、下料井
水电系统	各种导井（压力管道、出线井、调压井、电梯井）	施工期间通风竖井（长大隧洞、地下调压室）、加固钻孔	地下永久建筑（厂房、变压室等）通风竖井、观测孔、
其它开采矿井	各种溜井（井筒、矿仓）	采区风眼、溜矿眼、溜渣眼、材料人员井	通风孔等
地下建筑	各种导井	施工期间通风孔	通风井、进出口

3 反井钻机的分类

 虽然反井钻机种类很多，但根据钻机安装位置、导孔和扩孔钻进方向等主要钻进工艺的不同，可将反井钻机划分为三类：

第一类，反井钻机安装在上水平，由上水平向下钻进导孔，在下水平拆导孔钻头，接扩孔钻头，由下向上扩孔。

第二类，钻机安装在下水平，由下水平向上钻进导孔，在上水平拆导孔钻头，接扩孔钻头，由上向下扩孔。

第三类，钻机安装在下水平，由下水平全断面向上水平钻进，一次成孔，没有导孔。

表1为这三种类型反井钻机的比较，可以进一步看出它们的区别和优缺点。目前，我国这三类反井钻机都有使用，如北京建井研究所研制的LM系列、南京煤研所研 制的AF系列、长砂矿山研究院研制的ATY系列，以及从美国引进的83RM-HE型和从芬兰引进的RHINO1000型为第一类；从西德引进的 P/EH1200型为第二类；重庆煤科院分院研制的ZDQ100/100型和苏联飞箭-77为第三类，这几类钻机的主要技术参数见表3，由于这些反井钻机 各有特点，所以必须充分利用各自优点，为矿山建设服务。

表3  三种类型反井钻机比较表

钻机类型       比较项目	第I类	第II类	第III类
钻机安装位置	上水平	下水平	下水平
导孔方向	由上向下	由下向上	无导孔
拆导孔钻头接扩孔钻头位置	下水平	上水平	——
扩孔方向	由下向上	由上向下	由下向上
扩孔出渣	下水平	下水平	下水平
适用条件	上下水平都有巷道	上下水平都有巷道	下水平有巷道
优点	钻机和出渣在两水平互不干扰，工作条件好；受地质条件影响小；钻孔垂直度容易掌握。	钻机功率小，相对体积和重量小。	可以在上水平没巷道或生产系统时采用
缺点	导孔钻进难度大，需要的辅助设备较多。	出渣和钻进相互影响；一次扩孔直径较小，需要分次扩孔相对速度较低；钻孔精度难以保证。	钻机功率大；出渣和钻进相互影响。

4．LM系列反井钻机钻进工艺及构造

反井钻机可用于施工竖井和斜井甚至可以施工水平钻孔，其主要施工工艺包括导孔钻进和扩孔钻进，在上部施工出反井钻机平台，浇筑钻机基础和其它辅助临时设 施，安装钻机，由上向下钻进一小直径导孔，导孔钻头后，将扩孔钻头运到下部，拆下导孔钻头，连接扩孔钻头，由下向上扩孔。导孔钻进过程中破碎的岩石靠水泵 或泥浆泵产生的压力水或泥浆排到地面，扩孔时岩屑靠自重落到下水平，由装载设备运出。                   

反井钻机主要包括主机部分、钻具部分和辅助设施。主机一般包括钻机架、液压泵站、操作控制部分。钻具部分包括开孔钻杆、稳定钻杆、普通钻杆、导孔钻头、扩 孔钻头等。辅助部分包括电控系统、冷却系统以及泥浆循环系统。图2为LM-200型反井钻机主机部分，图3为钻具部分，图4为扩孔钻头，图5为导孔钻头， 图6为破岩滚刀。

4.1 LM-200型反井钻机

LM-200型反井钻机是为煤矿井下钻进较深反井设计，为了便于井下运输，第一要控制钻及外形尺寸；第采用轨轮式行走方式；第三，采用防爆电气。该机包括主机、操作车、泵站、钻具部分和泥浆循环系统、冷却系统。泵站有两台电机驱动，主油泵75kW、

图1 LM－200型反井钻机

辅油泵7.5kW，导孔钻进循环用泥浆泵90kW，冷却系统循环量10－15m³/h。该机设计最大钻井深度200m，钻井直径1.4－2.0m。但目前已用该钻机钻进深度316m工程，对该机进行部分改造后，在十三陵抽水蓄能电站，钻进倾角50度深236m的大倾角斜孔，已在煤炭、水电和有色矿山系统广泛采用。

4．2 ZFY2.0/400型反井钻机

ZFY2.0/400型反井钻机是为煤炭深井以及水电系统坚硬岩石工程开发的强力反井钻机，该机钻机主要由主机、泵站、液压操纵台、钻具（包括钻杆、稳定 钻杆、钻头等）、起吊装置、电器开关等组成。（见图3）图示为钻机工作状态。钻机主机主油泵功率110kW，该机主要特点是：

（1）     采用L型钻架结构，相对框架型结构来说，减轻了主机重量，便于运输和吊装；

（2）     钻架和底盘采用铰结结构，便于钻机角度调整和钻进斜孔；

（3）     加长了钻杆长度，减少了钻进辅助时间和钻具拆卸造成的磨损。

5．反井钻机主要优点

（1）施工安全。和其它反井施工方法相比，反井钻机施工时，工作人员不需进入工作面，进行打眼、装药和临时支护等作业，工作人员都在环境和安全状况较好的上部，施工人员不再受落石、淋水、有害气体的伤害，避免了全事故的发生。

（2）工作效率高。反井钻机施工为机械化连续作业，速度快，比其它施工方法提高工效5－10倍。为后期施工创造了良好的条件，其综合效益显著。

（3）工程质量好。反井钻机采用滚刀机械破岩，对围岩破坏小，井壁光滑，有利于扩挖溜渣、通风、排水。

（4）反井钻机采用液压传动控制，操作简单，工人劳动强度低。

6． LM系列反井钻机技术及施工的发展

 

表5   反井钻井工艺研究实例

工程实例	工艺项目	完成时间
开滦矿务局赵各庄矿11水平暗井	塌孔等不良地质条件钻井工艺	1986年
澄河矿务局王村煤矿主煤仓	漏浆地层钻井工艺	1987年
山东省新泰市汶南煤矿新立井	深井反井钻井工艺	1989年
轩岗矿务局焦家寨矿副井	井筒内施工反井工艺	1991年
十三陵抽水蓄能电站压力管道	大倾角斜孔反井钻井工艺	1992年
土耳其某煤矿	复杂条件钻进反井工艺	1994年
兖州矿务局济宁3号井副井	冻结地层反井钻井工艺	1995年
云南大朝山电站通风竖井	坚硬岩石钻进反井工艺	1998年
许疃煤矿副井	钻井法凿井和反井钻机综合凿井工艺	2002年

 

 

为了充分发挥反井钻机优越性，必须根据工程条件，地质条件等合理选择反井钻机；正确的确定钻进工艺；选择掌握一定机械、地质、钻井等方面知识有实践经验的操作人员。如果选择不当，可能会出现问题或发生事故。设备选择主要依据和步骤如下：

7．1反井钻机选择主要依据

①             工程概况，包括工程性质、用途、主要技术参数（井孔深度、扩挖直径、井孔倾角等）、相关工程情况、相关工程施工进展情况。

②             地质条件，包括岩石的物理力学性质、岩体产状、主要地质构造和参数、水文地质条件等，对于深孔、斜孔，应有钻孔位置的地质柱状图等勘探资料。

7．2 选择步骤

① 可行性研究和风险评价

对工程概况和地质条件进行充分研究，确定是否具有采用反井钻机施工条件：包括在上下水平隧洞内能否形成运输、出渣、供水、供电等生产条件；围岩在反井钻井 施工过程中和扩挖期间能否稳定，不发生较大的涌水和塌方。因为，在反井施工和扩挖期间，导井无法安设临时支护，若围岩不能在这段时间内稳定，发生塌方，将 导井堵塞，会造成严重事故。因此，采用反井钻机施工前，必须对此进行充分的研究和论证。

表7  导井断面直径或断面尺寸选择

扩挖直径 /m	打眼放炮人工施工的导井 （木垛、吊罐和爬罐法等）			反井钻机施工的导井
	坚硬岩石 （>100Mpa）		较软岩石 （<100Mpa）	坚硬岩石 （>100Mpa）	较软岩石 （<100Mpa）
<5 5-8 >8	1.5×1.5m 2×2m 2.4×2.4m	1.5×1.5m 1.5×1.5m 2×2m		φ1.2-1.4 φ1.4-1.8 φ1.8-2	φ1.0 φ1.2-1.5 φ1.5-1.4

② 导井技术参数的确定

工程本身已确定了钻孔深度和倾角，现在要确定导井直径，也就是反井钻机扩孔直径，导井的作用是溜渣、排水、通风、要有足够的断面，保证扩挖时不致堵塞。导 井直径过小，除了容易堵塞外，还增加了扩挖时打眼和出渣工作量，降低了扩挖速度。导井直径过大，成本将会大大增加。因此，导井断面选择必须合理，一般按表 7选择，但对于扩挖直径超过10m的工程，导井直径可选择在1.5m左右，先由下向上扩挖到4~5m，后再扩挖到设计断面，这样可加快施工速度，降低成 本,减少导井堵塞。

③ 破岩刀具的选择

破岩刀具包括导孔钻头和扩孔滚刀。对于导孔钻头一般按生产厂家推荐的适用范围选择，但在反井钻机钻进导孔期间，最好不进行导孔钻头的更换，所以选导孔钻头 时应选择适用于硬岩的钻头。对于扩孔钻头，选择滚刀时，主要根据岩石的硬度、磨蚀性来确定滚刀的齿形和布置。反井钻机一般采用镶齿结构，选择如下：

岩石的磨蚀性：低   →    中    →    高

硬        度：软   →   中硬   →   坚硬

齿        形：楔形 → 锥形 → 复合型 → 球形

滚  刀 结 构：多刃盘形 → 多刃盘形 → 无盘布置

④ 反井钻机的选择

    首先根据钻孔深度钻孔直径，初步选择相应的反井钻机，然后对钻机的主要技术参数进行验算：

    提升力=动力头重量+扩孔钻头重量+钻杆重量+钻压

    扭矩=破岩阻力矩+摩擦阻力

    转速根据钻头类型、直径以及滚刀结构确定。一般要求提升力不超过钻机设计最大提升力的60%，扭矩不超过设计最大扭矩的70%。

⑤ 钻机辅助设备的确定

反井钻机的主要辅助设备是泵，泵用于导孔钻进时洗井液循环。根据不同的地质条件，可采用泥浆或清水，泥浆作洗井液时除了有将岩屑带到孔外的作用，还对地层有一定的支护作用。用清水钻进时一般可用离心泵，用泥浆钻进时必须采用柱塞式泥浆泵，泵的排量和泵压必须满足要求。

8．反井钻机施工导井所需现场条件

1）供电，提供不小于钻机功率+泥浆泵功率+冷却水泵+照明的电源，电压一般为380V，将四线电源接到井口，并设总控开关。

2）供水，要求清水每小时不小于15-20m3，接到井口，设控制阀门。其作用是导孔钻进时循环排渣、冷却液压系统和扩孔时冷却破岩滚刀和降尘。

3）道路，可以是临时公路，吊车可通行、能够将最大件（主机）设备运到井口。

4） 场地，施工现场可同时摆放汽车和吊车，能够进行设备装卸。在井口8-10m范围内平整即可满足反井钻机施工要求。

5） 临时工程，根据不同类型钻机，以井筒为中心浇筑混凝土基础，予留地脚螺栓孔，标号不小于C25，上部和地表平。开挖长3m、宽2m、深1.5m的循环池，并作简单的防渗处理。

9．采用LM系列反井钻机完成的部分工程情况

    自1987年，利用反井钻机凿井以来，先后在煤炭、水电系统和国外地下工程中完成各种反向凿井100多项，总深度近万米，钻孔直径0.19-0.9-1.2-1.4-2.0m，钻孔深度8-316m，钻孔倾角45-90度，受到用户的一致好评。

（1）     1989年4月至7月，在山东省汶南煤矿用LM-200型反井钻机，钻成直径1.4m，深度316m我国目前为止最深反井。

（2）     1992年至1993年，反井钻机首次在水电系统应用，完成国家和北京市重点工程，十三陵抽水蓄能电站出线竖井工程158m，还第一次完成深度为203m 和236m的倾角50度的大倾角斜孔(1号、2号压力管道下斜段)，1号、2号调压井，获得水电系统和北京市的好评，也使得反井钻机在水电系统得到推广应 用。

（3）     1990年在轩岗矿务局焦家寨矿，在75m深的井筒，采用LM-120型反井钻机，第一次在井筒内钻成深236m的反井。

（4）     1994到1995年第一次将反井钻机应用于国外工程，采用LM-200型反井钻机，在土耳其钻成直径1.2m和1.4m的反井11个，总深1108米，创造了良好的信誉，得到国外同行好评。

（5）     1995年，在兖州矿务局济宁3号井，第一次穿过98m的冻结地层，在300m深的井筒内钻成直径1.4m，深260m溜矸孔。

（6）     1995年,在阜新矿务局五龙煤矿完成副井延深溜矸孔工程，钻孔直径1.4m，深190m。

（7）     1997到1998年,在云南大朝山电站,在坚硬的玄武岩中，钻成直径1.4m，倾角46-90度尾水隧洞、地下厂房、尾水调压室通风竖井和压力管道7个，总深度825米。

（8）     1998年在福建芹山电站完成调压井和闸门井两个总深129m。

（9）     1998到1999年,在山西引黄入晋工程中,完成电缆井和出水压力竖井总两条深284m。

（10）  2000年在金昌有色公司二矿高地压的地层中，国内外其它钻井设备都不成功的压力下，钻成两条深度118m的溜渣孔。

（11）  2001年采用LM-200型反井钻机，在云南省盈江县勐乃河施工电站，钻成直径1.0m，深度230m，倾角70度的压力管道导井。

（12）  2002年4月，采用LM-120型反井钻机，在枣庄矿业集团蒋庄煤矿南风井，深度115m的冻结井筒内，钻成直径1.2m，深147m的溜矸孔。

（13）  2002年6月，采用LM-200型反井钻机在龙滩电站，钻成深度229m的排烟竖井。

（14）  2002年6月，采用LM-120型反井钻机，在淮北矿业集团许疃煤矿副井，深度300m的钻井井筒内，钻成直径1.2m，深139m的溜矸孔。

（15）  2001年到2002年在山西晋城寺河煤矿，钻成直径1.4m，深298m的瓦斯抽放小井。

（16）  2002年12月正在钻进安徽滁州瑯琊山抽水蓄能电站出线竖井，直径1.4m，深度152m。

（17）  2002年12月正在钻进福建周宁电站调压井和压力管道；

（18）  2002年11月正在钻进云南会泽铅锌矿提升井直径1.4m，深度300m.

（19）  2002年11月正在钻进云南昭通电站调压井和压力管道。

10.工程实例介绍

10.1.1概况

 十三陵抽水蓄能电站是为改变北京供电质量,兴建的重点建设工程，位于北京昌平县，十三陵水库左岸。利用十三陵水库为下池，在水 库左岸莽山上修建蓄能上池。在电站建设中，倾斜压力管道工程施工难度大，是电站建设的关键。为加快施工速度，进行用反井钻机钻凿压力管道的工业性实验。实 验段为2号压力管道下斜，从压力管道中部施工支洞到北探洞，开挖断面Ｄ5-5.6m，净断面Ｄ4.4-3.8ｍ，和水平夹角50°。穿过的岩石主要为复成 份砾岩，岩体为微风化至新鲜状态Ⅱ－Ⅳ岩体，裂隙发育。沿线有F_２、F_１５、F_１６、F_１４、F_２０断层以及辉绿玢岩岩脉，断层一般宽1-3ｍ，影响带2-5ｍ，透水性好。

4.2 反井钻机选择及改造

根据2号压力管道的工程条件，选择LM-200型反井钻机。通过对有关参数进行计算，该机基本能满足工程要求。但由于该机是针对地下矿山井下条件设计，钻 孔倾角60-90°。本次试验用其钻凿倾角50°的斜孔，需对钻机进行改造，改造的主要部分为：主机、稳定钻杆、和钻杆输送装置等。

4.3 防斜措施

反井钻井施工中导孔是关键，其成败关系到整个钻孔工作的成败。本次是我国第一次用反井钻机施工大倾角深孔工程，没有成熟的经验可借鉴，2号压力管道下斜段 岩石为复成份砾岩，岩石的均质性差，裂隙和构造十分发育。并且对于斜孔，不但钻孔顶角变化会导致偏斜，方位变化对偏斜影响更大，所以必须从技术上作好准 备，采取可靠的钻进措施来控制钻孔的偏斜。

⑴ 选择适宜的钻进参数

 影响钻孔偏斜的主要因素是钻压，通过计算，对于LM-200型反井钻机，当钻压大于60kN时，钻杆可能失稳，因此钻压控制最好不超过此值。 但在此钻压下，钻进速度较低，可以通过增加稳定钻杆，提高失稳压力，加大钻压，提高钻进速度。对于复成份砾岩，钻压控制在10kN，钻进速度约 1.0-1.5m/h。在本次试验钻井参数控制的原则是：钻孔前50ｍ采用低钻压，高转速和恒钻速。随着钻孔深度的增加，摩擦阻力增长很快，逐步减低转 速，适当增加钻压，保持钻速均匀。

⑵ 增设稳定钻杆

    稳定钻杆的外径和钻孔直径基本相同，它保持钻具居于井中心，减少由于钻压增加引起钻具弯曲所造成的钻孔偏斜。为达到防斜目的，至少布置3根稳定钻杆，即近钻头稳定钻杆、中稳定钻杆和上稳定钻杆。根据压力管道具体情况，适当增加稳定钻杆，并根据测斜结果进行调整。

⑶　泥浆参数控制

 2号压力管道下斜段的地质条件复杂，各种构造发育，可能会发生漏浆、塌孔、埋钻等孔内事故。为避免或减少孔内事故的发生，采用优质NV-1钠土配制泥浆作为洗井液。设计泥浆参数如表4。在钻孔过程中根据地层条件，对泥浆数作进一步调整 。

表4                          设计泥浆参数表

泥浆参数	控制范围	泥浆参数	控制范围
粘度/s	20-30	比重	1.04-1.10
失水量/ml(30min)-1	10-15	泥皮厚度/mm	0.7-1.4
切力/mg cm-2	0-40	PH值	8-9
含砂量/%	1	胶体率/%	>97

为保证钻孔方位 ,导孔钻进时先后进行了3次测斜工作。所用的测量仪器为JJX-3型井斜仪,采用电磁原理，以螺盘定位和360°电路完成的方位机构。它不存在漂移问题。该仪器的误差指标:方位误差:±2°,顶角误差:±10'。

4.4 钻进工作

完成对LM-200型反井钻机的改造后，钻机运到现场，1992-06-04进行安装，6月26日开钻导孔钻进，8月4日安装扩孔钻头，8月17日完成了 深203m直径1.4m，倾角50°的2号压力管道下斜导井。钻孔的技术统计见表5。此后，又施工了1号压力管道下斜段和大朝山电站2号压力管道。

表5              反井钻机钻凿2号压力管道导井统计

工作内容	工作量	工作时间/h	达到指标
导孔钻进	直径216mm，深203m	370.75	0.55m/h
接扩孔钻头		6
扩孔钻进	直径1.4m，深191m	240.75	0.79m/h
扩孔破岩	293.87m3	240.75	1.22m3/h
成孔速度			130m/月
纯成孔速度			222.7m/月
钻孔偏斜率			1.1%

 

4.4大朝山电站通风竖井施工

4.1.1  工程概况

大朝山水电站是澜沧江中下游河上的又一座大型梯级电站,位于滇西云县和景东交界处, 在漫湾水电站下游。电站枢纽工程主要包括拦河坝和地下厂房系统。拦河为碾压砼重力坝,坝顶高程△906.0m,最大坝高△118.0m,坝顶长 481.0m。水库总库容9.4亿m3,调节库容3.67亿m3,为季调节水库。水电站装6台22.5万kW水轮发电机组,总装机容量为1.35MW。小 湾电站建成前保证出力为36.31万kW,年平均发电量为59.31亿kW.h。小湾电站建成后, 保证出力72.35万kW,多年平均发电量为70.21亿kWh。

大朝山水电站尾水隧洞是电站的重要建筑物,包括出口土石方明挖和支护、闸门启闭机安装、两条尾水隧洞石方洞挖和混凝土衬砌、通风竖井等工程。两条尾水隧洞 分别为1362.3×φ17m和1258.9×φ17m。`施工长大尾水隧洞，建设时期的通风成为制约进度的关键之一，为此，在施工支洞附近设计四条通风 竖井，深度从95到140m。

竖井施工特别是小断面竖井，施工难度大。前期曾采用人工正井法开挖，工程进展缓慢，制约了尾水隧洞主体工程进度，为此，将原通风竖井人工正井法，改为反井钻机法机械施工，以加快竖井施工速度，抢回工期，为主体工程施工创造良好条件。

1997年10月反井钻机进场，到1998年9月，先后完成尾水隧洞、厂房、尾调室通风竖井6条和压力管道1条，总钻孔深度825.07m。

4.2.2工程条件

尾水隧洞通风竖井布置在施工支洞和主洞相交位置附近，上部在厂区公路边，那戈河两侧。岩石主要为玄武岩，夹部分凝灰岩，为Ⅲ到Ⅴ围岩，地质条件相对简单，但由于那戈河的影响，水文条件可能复杂。

尾调室通风井布置既要考虑位置，又要考虑上部钻机运输和安装方便，经过多次修改，最后确定尾调室通风井上口在10号公路。岩石主要为玄武岩，夹部分凝灰岩，为Ⅲ到Ⅴ围岩，岩石坚硬。

4.2.3施工设备简介

根据通风竖井条件，选用LM-200型反井钻机，该机是LM系列反井钻机之一，是由煤炭科学研究总院北京建井研究所研制，主要用于煤炭深井和水电系统长大压力管道施工，该机曾获得原能源部煤炭科技进步一等奖、获电力部科技进步三等奖、获华北电力集团公司科技进步一等奖。

4.2.4施工情况及技术统计                      

大朝山电站尾水隧洞开挖，首先开挖施工支洞，当其达到主洞位置后，向地下厂房和出口两个方向开挖主洞，此时，通风效果很差，影响正常施工。设计的T4通风 竖井，采用人工正井法施工，月进只有几米，完成138m通风竖井需要一年多，难以解决通风问题。反井钻机进场后，调整井位，并利用原人工开挖的6m的小 井，作为泥浆池，用8天时间完成导孔，此时，施工导洞还没到位，等4天后导洞开挖到位，接1.4m直径扩孔钻头，由下向上扩孔，用15天完成 138.08m扩孔。在主洞开始开挖时，自然通风效果已能满足施工要求，距离较长时，在钻孔上部安装通风机，抽出式通风，效果非常好，放炮后即可进洞出 渣。

次后又根据工程进展的需要，先后完成T2通风竖井、压力管道导井、尾调室通风竖井、T1和T3通风竖井、厂房通风竖井等工程，为大朝山电站整体地下工程建设和后期安装创造良好的施工条件，技术统计见表2。

表5-4-6        反井钻机施工大朝山电站通风竖井技术统计

工程名称	T4通风竖井	T2通风竖井	T3通风竖井	T1通风竖井	尾调室通风竖井	厂房通风竖井
导孔深度 （m）	138.08	130.75	109.5	101	162.18	133.56
扩孔深度 （m）	138.08	130.75	109.5	101	162.18	133.56
钻孔倾角（度）	90	90	84	73	90	87.167
导孔直径（mm）	216	216	216	216	216	216
扩孔直径（mm）	1.4	1.4	1.4	1.4	1.4	1.4
开钻日期	97.10.22	97.11.26	98.3.4	98.6.25	98.5.2	98.8.9
完工日期	97.11.18	97.12.25	98.3.26	98.7.26	98.6.20	98.8.26
导孔时间(天)	8	6	4	7	9	5
扩孔时间(天)	15	24	15	23	30	13
导孔平均钻速(m/天)	17.26	21.8	27.38	14.43	18	26.6
扩孔平均钻速(m/天)	9.2	5.4	7.3	4.39	5.4	10.23
月成孔速度	180.1	130.75	172.9	101	124.6	221.67