硬巖施工難點分析
目前，國際上的反井鉆機(jī)導(dǎo)井法施工發(fā)展速度較快，但由于昂貴的價格使得許多施工單位難以接受，而國內(nèi)的反井鉆機(jī)一般在煤炭、礦山中應(yīng)用較多，對中軟巖較為適用，在花崗巖等硬巖中實施基本上屬于空白。水布埡電站豎井及斜井巖性為灰?guī)r，巖石級別為八級，屬于中硬巖，由于該工程地質(zhì)條件較差，在該階段的施工中，我們主要總結(jié)出了復(fù)雜地質(zhì)條件下及斜井施工的精度控制辦法。小灣電站、三板溪電站巖性為花崗巖，巖石級別為十二級，屬于硬巖，致使反井鉆機(jī)造孔難度加大。如果采用反井鉆機(jī)常規(guī)鉆進(jìn)參數(shù)施工，將難以達(dá)到破巖成孔目的，而如果將施工參數(shù)調(diào)大，將會導(dǎo)致鉆機(jī)承受負(fù)荷過重。因此如何保證鉆機(jī)在硬巖中順利施工成了反井鉆機(jī)導(dǎo)井法施工的關(guān)鍵，在此情況下。我局廣大科技人員大膽創(chuàng)新，勇于償試，通過實踐對反井鉆機(jī)的進(jìn)行了鉆壓調(diào)整、并對反井鉆機(jī)擴(kuò)孔鉆頭、擴(kuò)孔中心管、擴(kuò)孔鉆頭中心管、擴(kuò)孔鉆頭破巖滾刀等進(jìn)行了積級有益的改良等一系統(tǒng)措施，取得了較好的效果，具備了國內(nèi)反井鉆機(jī)在硬巖中施工的條件，攻克了反井鉆機(jī)在硬巖中施工的難題。 7.2硬巖針對性施工措施 1、調(diào)整鉆進(jìn)壓力 由于小灣電站、三板溪電站巖性為花崗巖，巖石級別為十二級，巖石硬度特別大，采用廠家目前提供的鉆進(jìn)壓力基本上無法滿足破巖要求，因此首當(dāng)其沖要增加鉆機(jī)的鉆進(jìn)壓力，但鉆進(jìn)壓力過大，會導(dǎo)致鉆機(jī)本身其它機(jī)械事故增加，我局經(jīng)過幾次調(diào)試，基本確定為十二級花崗巖要增加到70~90KN的鉆壓下能達(dá)到施工要求。并且機(jī)械故障較少，同時我局在增加設(shè)備保養(yǎng)及維護(hù)的同時又自行設(shè)計了一套擴(kuò)孔鉆頭冷卻系統(tǒng)保證了鉆頭  

31  在提高鉆壓后的使用保障。    2、設(shè)備改良  （1）在12級花崗巖地層及破碎地層中擴(kuò)孔鉆頭的改進(jìn)  LM-200型反井鉆機(jī)擴(kuò)孔鉆頭由6把對稱擴(kuò)孔滾刀組成，其中2把在中心，另外4把在外側(cè)，呈對稱布置。在實際擴(kuò)孔鉆進(jìn)過程中，我們發(fā)現(xiàn)外面4把擴(kuò)孔盤刀擴(kuò)孔負(fù)荷較大，容易受磨損，需要經(jīng)常更換，而里面2把的負(fù)荷較小，基本不需要更換。這樣由于負(fù)荷不均勻?qū)е峦饷驺@頭盤刀更換頻繁，降低了造孔速度，同時也造成了里面擴(kuò)孔盤刀閑置，在經(jīng)過反復(fù)驗證并仔細(xì)研究了各滾刀的運(yùn)行軌跡后。我局將里面的其中1把擴(kuò)孔盤刀改裝到了外面，這樣保證了每把擴(kuò)孔盤刀均勻受力，在不增加任何投入的情況下，加快了施工進(jìn)度，降低了施工成本。改裝前和改裝后的擴(kuò)孔鉆頭布置見附圖7-1。   

擴(kuò)孔盤刀

擴(kuò)孔盤刀   a:由廠家提供的對稱擴(kuò)孔盤刀   b: 經(jīng)改良的非對稱擴(kuò)孔盤刀（按滾刀的工作量布刀）   附圖7-1：改裝前、后的擴(kuò)孔鉆頭布置圖    （2）擴(kuò)孔鉆頭中心管的改進(jìn)  LM-200型反井鉆機(jī)擴(kuò)孔鉆頭中心管主要作用為連接擴(kuò)孔鉆頭與鉆桿，長度約為50cm。由于接頭部位離擴(kuò)孔鉆頭較近且該部位所承受的扭矩較大，應(yīng)力容易集中，在初期擴(kuò)孔施工中經(jīng)常出現(xiàn)與其它鉆桿的連接部位斷裂。為此我局經(jīng)過研究后，將擴(kuò)孔中心管長度加長至1.5m，并將擴(kuò)孔中心管采用合金穩(wěn)定條加固，經(jīng)過加固后的擴(kuò)孔鉆頭在后期施工中基本不出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。改裝前和改裝后的擴(kuò)孔中心管布置見附圖7-2。 

 32 合金穩(wěn)定條 易斷裂部位   a:由廠家提供的擴(kuò)孔鉆頭中心管   b: 經(jīng)改良的擴(kuò)孔鉆中心管（加長并增加合金穩(wěn)定條）  附圖7-2：改裝前、后的擴(kuò)孔鉆頭鉆頭中心管布置      （3）擴(kuò)孔鉆頭冷卻系統(tǒng)的改進(jìn) LM-200型反井鉆機(jī)擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)孔施工期間的冷卻主要靠采用在孔口通過 自流形式落至鉆頭上進(jìn)行冷卻。由于導(dǎo)孔較小，而擴(kuò)孔鉆頭較大，通過自流的水僅能冷卻位于中間的擴(kuò)孔滾刀，而外圍幾把滾刀無法冷卻，導(dǎo)致外圍滾刀在工作中因過熱容易損壞。鑒于此情況，我局將冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了改造，即在原利用孔口自流水冷卻的同時，從鉆機(jī)頂部連接一根2寸冷卻水管通過鉆桿中心孔， 然后在擴(kuò)孔鉆頭底盤上各引一4分管進(jìn)入    附圖7-3：改良后鉆頭冷卻系統(tǒng) 各滾刀。使各滾刀在運(yùn)轉(zhuǎn)中均能受到冷卻，這樣不僅使?jié)L刀使用時間比原來增加了一倍，同時也加快了施工進(jìn)度。改裝后所增加的擴(kuò)孔冷卻系統(tǒng)見附圖7-3。    （4）擴(kuò)孔鉆頭破巖滾刀的改進(jìn)  合金穩(wěn)定條 4分管供水 外圍擴(kuò)孔滾刀 外圍擴(kuò)孔滾刀 4分管供水 接供水系統(tǒng)

 33  LM-200型反井鉆機(jī)擴(kuò)孔鉆頭破巖滾刀一般為4齒滾刀，齒間距為6cm，采用4齒滾刀在八級以下的巖石基本能滿足破巖要求，我局在水布埡電站的豎井及斜井施工中就是采用由廠家提供的4齒滾刀進(jìn)行破巖，在進(jìn)入小灣電站和三板溪電站后，巖性為花崗巖，巖石級別十二級。在初期進(jìn)行主排風(fēng)洞的擴(kuò)孔施工中，發(fā)覺擴(kuò)孔速度相當(dāng)緩慢，而鉆頭磨損較大。最初是認(rèn)為合金鉆頭難以滿足造孔要求，于是先將合金鉆頭改為金鋼石鉆頭，但效果仍不是太明顯，后仔細(xì)分析滾刀破巖原理后，認(rèn)為是齒間距過大，難以達(dá)到破巖效果，在將4齒滾刀調(diào)整為5齒滾刀、齒間距調(diào)整為5cm后，造孔速度明顯提高，最后將滾刀調(diào)整為6齒滾刀、齒間距調(diào)整為4cm后，在花崗巖中造孔速度基本能滿足要求。改裝前和改裝后的破巖滾刀見附圖7-4。

    a:由廠家提供滾刀（四齒）   b: 第一次改良的滾刀（五齒）  c: 第一次改良的滾刀（六齒） （適用于十級以下巖石）    （適用于十一～十三巖石）     （適用于十四以上巖石）  附圖7-4：改裝前、后的擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)孔鉆頭破巖滾刀       目前我局根據(jù)不同的巖石級別設(shè)計了三種擴(kuò)孔鉆頭，擴(kuò)孔鉆頭的滾刀布置 采用改良的布景形式。硬度八至十級的巖石采4齒合金滾刀、齒間距為6cm；十一至十三級的巖石采用5齒金剛石滾刀、齒間距調(diào)整為5cm；十四至十六級的巖石采用6齒金剛石滾刀、齒間距調(diào)整為4 cm。并委托鉆頭生產(chǎn)廠家按我局設(shè)計的鉆頭類型進(jìn)行生產(chǎn)。同時希望在施工中進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗，設(shè)計出更加完美的擴(kuò)孔鉆頭。