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水电站斜孔钻进施工工艺.doc

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学无止境水电站斜孔钻进施工工艺1工程概况为了重点查明左岸岩体内断层分布情况、坝基基本地质条件与水文地质条件,地质工程师布置了与水平方向夹角为30°倾斜角、320°方位角的钻孔,该孔设计孔深100m,终孔孔径不小于91mm。钻孔取芯要求为:弱风化带岩体采取率达85%以上,微新岩体达90%以上。2地质条件攀枝花银江水电站左岸地层主要有下元古界变质岩系,震旦系上统碳酸盐岩二叠系下统阳新组碳酸盐岩,上统峨眉山玄武岩,三迭系上统~白垩系的碎屑岩类,并有不同时期的岩浆岩广泛出露。区内侵入岩主要有晋宁期石英闪长岩、辉长岩、斜长花岗岩、闪长岩,华力西期正长岩、花岗岩、辉长岩等类型。下元古界构成本区基底,其它地层形成盖层。第四系河流冲积、洪积在河床中广泛分布,崩塌堆积和残坡积零星分布山麓地带。岩体裂隙发育,查阅相关区域地质资料,取芯多为碎屑状及小碎块状,区域内的断层对斜孔钻探施工有一定的影响。3钻孔实施3.1施工准备(1)用测量仪器准确放样钻孔孔位。(2)平整钻场完成以后,采用现浇混凝土固定钻机底座,对正孔位,固定钻机。(3)钻机安装完成后通知现场地质及测量工程师,对孔位及倾斜度进行确认,经检查合格后方可进行下一道工序。(4)根据现场地质条件并结合现有设备情况,选用重量较大、重心低、功率大、性能稳定、操作灵活以及安全可靠的XY-2型油压钻机,匹配395柴油机作主动力。(5)水泵选用湖南长沙生产的BWQ-160型泥浆泵,该泵的特点是性能稳定、排量均匀。(6)根据斜孔的设计深度并结合地层情况,选配普通50钻具钻杆,单根长度为1.0~3.0m,有利于保证钻杆整体刚度并控制钻孔方向。(7)与钻机配套的钻塔不能用于斜孔施工,需现场加工斜倾角专用钻塔。3.2钻机安装与调试3学海无涯 学无止境(1)按照测量仪器测定的孔位和已浇好的底座,将钻机及动力部分安装水平、稳固。(2)调试钻机回转器,将角度定为30°、方位角320°,经现场地质和测量技术人员确认并符合要求后方可最终固定设备,准备开钻。3.3钻进参数选择(1)钻压。在斜孔钻进中,钻头所需压力全部靠机械施加,其中一部分用于克服钻具与孔壁的摩擦,因此斜孔钻进要求的压力比垂直孔要大。(2)转速。由于岩石岩性较脆、较碎,钻进搅动后岩石容易成碎屑,宜采用中低速钻进。(3)泵量。斜孔冲洗液不容易返出,排粉条件较差,一般泵量要比常规垂直孔稍微加大。(4)泵压。由于孔内涌水量较大,为防止因假循环造成烧钻事故,通常采用高泵压效果良好。3.4施工工艺拟钻斜孔地层岩体裂隙发育,在这种地层施工垂直孔,将不可避免发生孔内掉块卡钻埋钻等事故,尤其是倾斜角钻进的情况下。为防止卡钻事故发生,针对此类地层的特殊性,施工人员进行了认真研究,采取了以下应对措施。(1)根据所钻岩石具有硬、碎、脆的特性,采用经过专门加工的软胎体电镀金刚石钻头。(2)冲洗液选取要合适。选择适应斜孔钻进技术的低粘度、低失水、高润滑性、护壁性能好的低固相冲洗液或具有流变性好、润滑性好的无固相泥浆冲洗液。(3)钻孔结构设计是与钻进有关的所有工程计算的基础。钻孔结构是指钻孔由开孔至终孔,钻孔剖面中各孔段的深度和口径的变化情况。根据地质设计要求,确定相应的终孔直径;根据地层条件、钻孔设计深度、钻进方法、护壁措施及设备性能等因素,合理确定开孔直径、换径次数及其深度;根据不同的地层条件,合理设计钻孔结构能有效降低成本,提高钻进效益,减少事故的发生。根据作者多年类似工程的经验,设计了YZK20钻孔结构。4钻孔事故预防及应对措施4.1防止钻孔倾斜3学海无涯 学无止境(1)采用武汉基深测斜仪有限公司生产的CX-5C型储存式数字钻孔测斜仪,钻进过程中按每5.0m测斜1次。根据测斜数据,做好分析及预测工作,并及时调整钻进参数。现场配备2套仪器,以便进行试验数据对比、复核,防止测量误差。(2)本次钻孔设计倾度为30°,为防止人为因素造成钻孔倾斜角度过大或弯曲偏移,要同时把好设备安装关和地表开孔关。受现场施工条件影响,采用150开孔,并下入一定深度的护孔管,可保证钻孔按设计的角度进行钻进。(3)因穿越地层复杂,软硬(碎)互层多,加之岩体裂隙发育,钻孔极易弯曲,易产生孔内事故。为此,斜孔钻进时要密切注意钻杆、钻具磨损与弯曲情况,加强立轴孔口同心度的校正,发现弯曲、破裂等情况立即更换。4.2防止掉块卡钻(1)在破碎的石英闪长岩地层进行垂直孔钻进,掉块卡钻事故时有发生。为防止发生掉块卡钻事故,应采用短岩心管长沉淀管的钻具,不打懒钻,勤捞沉淀,持续推进。(2)因穿越断层带的宽度大,孔内事故概率高,掉块卡钻是该类地层钻孔钻进的最大风险,一定要将相应的施工技术措施落实到生产实践中。同时,若发现水泵因严重憋水或岩芯堵塞而出现泵压升高现象时,应立即提钻。(3)在钻探过程中,应保持孔内冲洗液柱的静压力,提钻或漏失时应及时回灌冲洗液,以保持孔内压力平衡,防止孔壁失去稳定而塌孔。提、下钻时要稳、慢,以防止动压力所造成的孔壁失稳,引起掉块。5结语为最大限度地采集到满足地质设计人员所需的岩芯,本次地质勘探采用了单动双管钻具、适宜的泥浆护壁、合理的钻孔结构等措施,在复杂地层的斜孔钻孔中取得了“零事故率”的好成绩。通过本次的勘探实践与经验总结,可为类似地层斜孔勘探提供技术储备。3学海无涯