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2014年第33卷第2期·DWRHE水利水电工程设计·17

反井钻施工技术在水电工程深竖井中的应用

温贵明刘伟丽

摘要反井钻技术作为成熟的施工技术在我国煤矿开采、地质探勘等行业施工中得到广泛应用，并且越来越多地应用到其它领域。老挝NamNgum5水电站调压井开挖施工中，反井钻施工技术得到成功应用，安全快速地完成了深竖井的导井施工。虽然反井钻施工技术专业水平要求较高、操作专业性强，施工成本相对较高，但从施工安全、施工工期等方面综合考虑，在具备相应条件的情况下采用反井钻不失为一个好的施工方案。反井钻施工技术在NamNgum5水电站项目的成功应用，为类似工程项目深竖井施工提供了经验。

关键词反井钻深竖井老挝NamNgum5水电站应用

中图分类号TV522文献标识码B文章编号1007-6980(2014)02-0017-03

1工程概况

NamNgum5水电站位于老挝NamNgum河上游右岸支流NamTing河上，电站坝址距首都万象以北300km左右，位于老挝北部山区。本电站的开发任务主要是发电，满足当地工农业建设用电的需要，兼有减轻下游洪水灾害，以及发展旅游、水产养殖等综合效益。电站采用混合式开发，以发电为单一开发目标。枢纽总布置主要由首部枢纽、引水工程和厂区枢纽三部分组成。首部枢纽由挡水坝和电站进水口等建筑物组成；引水工程由引水隧洞、调压室、压力管道等建筑物组成；厂区枢纽包括主副厂房、开关站、运行管理办公楼等建筑物。

调压井由圆形的上室和井筒组成，总深179.8m,上室高9.5m(高程1111.5~1102.0m),直径22.8m;上井筒高112.0m(高程1102.0~990.0m),开挖直径6.5m;下井筒高52.9m(高程990.0~937.1m),开挖直径4.5m。高程937.1m以下为隧洞部分，见图1。调压井地表覆盖层为第四系残坡积碎石土，厚1.5~3.0m,下伏泥土岩、黄色全风化石英砂岩夹钙质板岩，全风化层厚3~5m,强风化层后6~7m,弱风化大于15m。调压井竖井以Ⅲ类围岩为主，岩性为弱风化一新鲜石英砂岩夹钙质板岩，中硬—坚硬，岩体完整性差，呈薄层—中厚层结构，节理裂隙发育。

2在工程中的应用

2.1应用背景

反井钻机以前主要应用于煤矿通风等工程施

0500

0500

最高涌

0.01

正常水位；1066.080最低水位：996.396

990.000

600

p923.900

引水隧洞

^916.700

600

600

600

图1调压井结构示意图(长度单位：mm)

工领域，现在则越来越多地应用于水电工程调压井、通风井以及排水井等领域。NamNgum5水电站调压井是深179.8m的垂直竖井，调压井下部与引水隧洞垂直相交。在调压井开挖施工方案拟定初期，采用人工钻爆法进行施工，后经对调压井地质、交通、通风、支护及稳定情况的深入分析，认为其导井施工具备反井钻施工条件。

采用反井钻施工方案，可以加快施工进度，缓解工期压力，因而最终调整了施工方案，确定采用反井钻进行调压井导井施工。

2.2反井钻机型的选择

鉴于竖井工程本身已确定了钻孔深度和角度，故只需再确定导井直径即可。导井的主要作用是溜渣。直径太小除了容易发生堵塞外，还增加了

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扩挖时人工钻爆工作量，降低扩挖速度；直径过大会造成经济成本过高；因此，选择合适的导井直径非常重要。根据相关资料进行了分析研究(见表1),最终确定调压井导井直径为1.4m。

表1钻孔直径选择参考

竖井开挖

直径/m

偏斜精度要求低的工程

偏斜精度要求高的工程

2

一次钻成

一次钻成

2～3

一次钻成、用2个小直径孔代替、导井直径1m后扩挖

导井直径1m后扩挖

3~5

导井直径1~1.5m后扩挖

导井直径1~1.5m后扩挖

5~7

导井直径1.5~2m后扩挖

导井直径1.5~2m后扩挖

7

导井直径2m后扩挖

导井直径2m后扩挖

根据导井深度、角度、直径，对BMC300和LM-200反井钻机进行比较、分析和验算，最终选择了BMC300型反井钻机，其技术参数见表2。

表2BMC300型反井钻机主要技术参数表

技术参数参数值

导孔直径/