不良地質地層導孔鉆進的施工技術控制 要點

導孔在不良地質的施工情況分析  利用反井鉆機導井法比用人工導井法安全、可靠，機械化程度高、速度快、效率高，在很大程度上能提高經濟效益和社會效益。但在施工鉆進過程中可能會遇到斷層、裂隙、溶溝、溶槽或軟弱夾層等地質不良段，輕則加大處理時間，影響施工進度。重則導致卡鉆、埋鉆、掉鉆或鉆孔偏斜等惡性事故。我們在小灣電站、水布埡電站的反井鉆機豎井及斜井施工中均有發生。常見情況如下：  在斷層，破碎帶和煤層中鉆進，有時會出現突然塌孔，巖塊稍大時會卡住鉆頭，此時如不加大循環水的水量和壓力，也可出現因細粒沉積卡鉆或埋鉆，被迫停止鉆進。有輕微塌落時出現個別浮石卡住鉆桿，亦可使鉆桿不能正常旋轉，在清水鉆進時經常有此現象出現。  由于溶洞和裂隙等存在，導致循環水流失。由于外界水壓力不夠，致使孔內巖渣沉淀而堵塞，鉆進無法繼續，嚴重會導致卡鉆、埋鉆。  在鉆機經過軟弱夾層后，由于鉆機遇軟會偏斜的特點，導致鉆孔無法沿正常軸線鉆進導致鉆孔無法滿足要求。  

常見情況的解決方法  （1）通過幾個工程的施工實踐，我們認為采用反井鉆機施工豎井、斜井時，首先應根據井位的柱狀圖對井筒所通過的巖性、斷層、溶洞、風化帶厚度、含水層及地下水流動情況等進行詳細的了解與分析。對施工中可能出現的問題和應采取的措施列入施工組織設計，并在施工前向施工人員進行交底。負責施工的技術人員要及時掌握進度，在預計不良地質段前采取預防措施。具體措施如下：  （2）塌孔處理。這種現象多出現在斷層、破碎帶和松軟礫石層，一般表現為循環水正常，嚴重時循環水減少或堵塞，鉆進扭矩增大，水泵壓力上升，此時應立即提鉆，然后再試探性鉆井，并用手扶住鉆桿，此時可感覺到井底碎石與鉆頭接觸情況，據此決定是否改清水鉆進為泥漿鉆進，并確定泥漿的參數以護壁。如系中間某處塌孔，應立即邊旋轉邊提升至塌孔上部，如遇巖塊阻卡導向器，可上下竄動，不可強行提鉆，待浮石松動后再徐徐掃孔，認為中繼續鉆進時再將鉆頭下到孔底。否則亦應采用混漿護壁，此后方可正常鉆進；  （3）導向器被卡。此種故障多出現于膨脹性巖層破碎帶和煤層中，此時扭矩增大。遇此情況也要進行動鉆提升，掃孔后繼續鉆進，在一定時間內再行提鉆掃孔，并根據地層情況決定采用泥漿或清水鉆進。若用泥漿鉆進，應確定合理的泥漿參數。亦可在該段設置寬導向器護壁；  （4）鉆桿內孔堵塞。此時只有將全部鉆具提出井外進行疏通，且應注意的是當鉆桿停轉時要將鉆頭提升至離孔底0.5m以上，以防孔底巖屑繼續堵孔。此外接鉆桿的時間應控制在5min之內；  （5）循環水流失。鉆進中無循環水返回時可停鉆注水，如注入一定水量后循正常，說明溶洞或裂隙與外界無水力聯系或聯系不大，此時可繼續鉆進。如果循環水流失過多，而鉆進扭矩又大，說明巖渣向孔底堆積，此時應增加輔助壓氣管協助排渣。當鉆孔與外界水源相通，且水位高于鉆孔，循環水量增加，如壓力不大，流量恒定，但排渣不暢，亦可采用壓氣排渣；如流量較大，壓力很高，應立即停鉆封孔。

關鍵性技術的解決方法  在導孔鉆進過程中有時會出現由于塌孔、水壓力不夠、停電等導致孔內石碴滯留堆積后出現卡鉆，或是導孔、擴孔施工過程中鉆桿斷裂后鉆桿、鉆頭滯留在孔內，這些情況處理起來相當困難，并且發生的頻率也較多，屬于反井鉆機導井法施工的難點及重點，在此我們根據經驗談幾點體會。  1、導孔鉆進過程中的卡鉆  我們采取了幾種方法進行處理，其中一種方法是采取高壓水強行沖孔，在沖孔過程中起動鉆機轉動鉆桿，直至鉆桿轉動提升。另外一種方法是導孔離下下平洞較近的情況下，從下往上人工打導井貫通導孔，貫通后用高壓水沖孔。  2、擴孔過程中的掉鉆  在擴孔過程中，由于鉆桿斷裂，如果擴孔鉆頭卡在已擴挖成形的孔內，此時若從下面處理非常危險。所以我們考慮從上面導孔中進行，第一種方法：將鉆桿接上后采取鉆桿對鉆頭施加壓力使其自然墜落至下平洞。第二種方法：在孔口通過鋼絲繩將炸藥送入鉆頭卡住部位，引爆后將鉆頭震落至下平洞。該方法每次炸藥用量控制在5～8kg，對鉆頭不會構成大的損傷。  3、導孔施工過程中的鉆桿斷裂  部份長期使用的鉆桿在導孔鉆進及擴孔過程中可能會發生斷裂，反井鉆機單根鉆桿長度為1m，重達180Kg。在鉆桿斷裂后，如果不將鉆桿取出，那么一方面要丟失鉆桿、鉆頭，造成經濟。另一方面還得重新造孔，有些特殊部位還不允許重新造孔。因此如何打撈鉆具成了反井鉆機導井法施工的一個難題。為此我們發明了一種鉆桿打撈器，鉆桿打撈器的原理跟膨脹螺栓原理相同，其上部與鉆桿呈直螺紋連接，下部為椎形套，前進過程中可以直接進入已斷裂鉆桿的內壁，進入內壁后，在打撈器提升過程中椎形套會張開，與斷裂鉆桿內壁緊緊連接，越拉越緊，然后通過打撈器將孔內鉆桿提升到孔口用夾釬器固定后逐一取出鉆桿。該打撈器一次能提升40噸以上的重量。即能提取200m以上的鉆桿長度。基本能滿足取鉆要求。

 

不良地質地層施工方法  經過實踐，我局總結出以下兩種方法進行不良地質地層施工。 1、循環鉆灌成孔法   我局在小灣左岸砂石系統遇2#豎井、水布埡電站4#引水斜井、4#母線豎井、交通電梯井及三板溪電站的2#、4#引水豎井在鉆孔過程中遇到斷層、裂隙、溶溝、溶槽或軟弱夾層等地質不良段，在鉆進過程中不同程度的出現孔口不返水排碴現象。均采用循環鉆灌成孔法進行處理。具體方法為在現場制備0.4~0.55水灰比的水泥砂漿或泥漿，通過灌漿設備或人工自流輸送漿液的方法進行灌注，利用漿液填充斷層、裂隙、溶溝、溶槽，灌注漿液24小時后即可進行鉆孔施工。這個方法實施較為安全可靠，但由于要反復取鉆、灌漿，對施工進度影響較大。   2、強行成孔法  該方法適合于斷層、裂隙帶范圍不大，且處于豎井及斜井的深孔帶，該方法就是在豎井及斜井孔深超過100m后，在遇到斷層、裂隙后出現孔口不返水時，繼續鉆進并不斷的用泥漿泵向孔內壓水，直至孔口返水。該方法的特點是利用水壓力將鉆孔時的積碴強行通過裂隙、斷層或孔口排除并堵塞裂隙里的滲水通道。我局在三板溪電站、小灣電站豎井施工均采用過該方法，對加快施工進度方面非常有效。  在實際施工中，可根據情況兩種方法均酌情采用。