天井鉆機在大屯錫礦的應用

楊 海

（云南錫業股份大屯錫礦三坑鉆探措施隊，云南 紅河 661100）

1 天井掘進施工的主要方法

目前天井施工主要有爬罐法、鑿巖爆破法、深孔爆破法、吊罐法、鉆進法五種方法。

五種天井掘進方法各有利弊。由表1可以明顯看出鉆井法在天井施工中的優勢，大屯錫礦通過多年的實踐探索，以使用天井鉆機施工的鉆進法最為安全高效，本文介紹的天井施工都為此法[1-3]。

表1 各種天井掘進方法對比

2 天井鉆機的施工工藝

2.1 針對預定施工點用地質鉆機先進行鉆進

針對要進行天井施工的地點進行地質鉆井取出該地層的巖礦芯進行地質編錄收集，制作出圖表。以我礦1540中段蘆塘壩210+1剖2#鉆窩為例。根據表格上的數據我們可以明顯的看出我們在進行天井施工時應注意11米～15米，51米～53米，66米～70米，91米～97米的施工。

針對要進行天井施工的地點進行地質鉆井取出該地層的巖礦芯進行地質編錄收集，制作出圖表。以我礦1540中段蘆塘壩210+1剖2#鉆窩為例。根據表格上的數據我們可以明顯的看出我們在進行天井施工時應注意11米～15米，51米～53米，66米～70米，91米～97米的施工。

表2 鉆孔地質情況表

2.2 不同地層導正桿布置方法

為達到防斜目的，至少布置3根穩定鉆桿，即近鉆頭穩定鉆桿、中穩定鉆桿和上穩定鉆桿。根據壓力管道具體情況，適當增加穩定鉆桿，并根據測斜結果進行調整。一般施工長度在50m內，鉆桿內配3根穩定桿，可按1+3+5/7方式配置；一般施工長度在100m內，鉆桿內配3根～4根穩定桿，可按1+3+20+50～60配置；也可在10m內配2根，20m內配1根，40m內配1根。使用情況不夠明顯，于是我們根據自身情況，對過去的鉆孔的導正鉆桿逐一核對比較，得出適合我礦地層的導正鉆桿需加密排列[4-6]。

2.3 根據不同地層調節合適鉆進壓力

影響鉆孔偏斜又一重要因素是鉆壓，鉆壓過大，鉆桿可能失穩。但鉆壓過低，鉆進速度會較低。隨著鉆孔深度的增加，摩擦阻力增長很快，逐步減低轉速，適當增加鉆壓，保持鉆速均勻。

我們在導向鉆桿合理布置后，施工3個鉆孔找出較好的壓力布置規律，以塘子凹1800平臺回填井為例作介紹。

隨著鉆孔深度的增加整體上大泵提供的旋轉壓力不斷增大，但是由于鉆桿的自重增加小泵的壓力反而減小，但如巖石較為松軟是要適當的減少旋轉壓力。

2.4 擴孔施工介紹

圖1 擴孔刀頭

天井鉆機施工過程包括導向孔鉆進和擴孔兩部分。擴孔是天井成型最主要的工作，在這一過程中，到刀盤的安裝與拆卸最為困難與危險，特別是AT3000型鉆機配套的3米刀盤，此刀盤由拉桿，穩定塊，滾刀，刀盤體及冷卻系統組成，直徑3米，重達八噸，所以在擴孔前要2米刀盤安裝的基礎上，制作專用輔助吊臂，把輔助吊臂固定連接在主鉆桿上，找出四個刀座重量中心點，進行吊鉤焊接，用手拉葫蘆把刀座吊起來進行安裝和拆卸，同時為了增加安全性引進電動扳手，進行螺絲緊固，并制定合理的安裝步驟；在擴孔中要根據擴孔所需要的拉力（滾刀對巖石的壓力）和回轉扭矩合理的選擇擴孔參數保證擴孔速度和作業效率；在擴孔完成后以地質鉆探塔架為原型，用壁厚10毫米的風管制作成四腳把桿，制作專用吊軸、斜拉桿和橫拉桿等，設計出四腳刀盤提升塔架進行刀盤拆卸。并在原有2米天井鉆機刀盤拆卸的基礎上制定出3米天井刀盤拆卸步驟：

安裝提升塔架——使用掛鉤固定刀盤——鋪設H型鋼——推離鉆機——移去H型鋼——提升刀盤刀盤底部高于地面——再次鋪設H型鋼——下方刀盤于H型鋼上——推離刀盤等步驟完成了第一口3米井的刀盤拆卸工作。

在天井鉆機擴孔工況中，設置合理的擴孔參數以及處理各項現場問題關系到能否順利進行擴孔掘進，必須根據地質狀況進行認真分析。本文通過天井鉆機施工工藝的重點問題進行分析，解釋了天井鉆機施工中導向孔的偏斜率較高，給下部尋找鉆頭帶來較大困難，對于復雜地層的施工，施工進度緩慢，導致施工成本消耗大，工效低，延長成井周期等問題，并將我礦長期使用天井鉆機所積累的寶貴經驗與大家分享，該分析為以后天井鉆機的優化設計以及制造設計自動化、智能化大型天井鉆機的提供了理論依據。