CN107905728B - 堆石区钻孔施工方法 - Google Patents

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Abstract

一种堆石区钻孔施工方法,它包括以下几个步骤:钻进:将点位现场测量放样完成后,将钻机就位,固定钻机,开始钻进,钻至一定深度后,停止;固壁:用水泥砂浆或泥浆进行固壁,将拌制好的水泥砂浆或泥浆倒入孔内,用冲击器上、下提升并旋转钻具搅拌,使水泥砂浆能到达钻孔深度;扫孔:待水泥砂浆初凝后,进行扫孔,扫孔完成后,继续钻进;重复上述操作,直至不塌孔层或基岩面。本发明通过水泥砂浆固壁代替套管护壁的方式,克服了偏心钻进设备功能单调及成本高、效率低、设备局限性大的缺陷,克服了变径法仅能处理较少塌孔层,且不易操作的问题。本发明易于现场操作,不受塌孔层厚度限制,提高施工效率,节约成本、减少材料消耗。

Description

堆石区钻孔施工方法
技术领域
本发明涉及穿透堆石回填区的仪器观测孔、地质勘探孔、水井等钻孔,本发明还适应于穿透砂砾石层、砂层等易塌孔的地层钻孔。
背景技术
目前,对于易塌孔地层钻孔时,通常采用泥浆护孔和套管护壁的方法进行。在堆石区钻孔施工时,若采用泥浆护孔,因堆石间隙大,泥浆易流失,其次,因堆石1结构松散、孔壁不稳定,泥浆无法进行护孔。套管护壁的方法有两种,其中有偏心钻进法,采用偏心钻进,钻进的同时,进行钢套管3逐步跟进,易塌孔地层钻进完毕后,放置一根PVC管4,再用拔管机把钢套管拔出,如图1所示,此法缺点有:1、需采购偏心钻机,成本高,钻进速度慢,用途单一,偏心钻机仅适合砂砾石、堆石等易塌孔特殊地质情况。2、受空间限制,偏心钻机笨重,对于操作狭小的空间施工困难。3、材料的消耗大,由于偏心钻机套管跟进和拔除均为物理力作用,对钢套管损伤极大,易造成滑牙,滑牙处理困难,要采取打捞套管,耗费大量时间。若无偏心钻机,则通常采用变径法,如图2所示,钻孔遇塌孔,无法钻进时,下钢套管3进行护壁,再改用小一级钻具进行钻进,如遇塌孔,无法钻进时,再下钢套管后进行钻进,直至穿透不塌孔层为止,此法缺点是:若易塌孔层较厚,多次变径后仍无法穿透塌孔层,或穿透塌孔层时,孔径无法达到设计要求,其次此法钻进时,易造成卡钻、埋钻等孔内事故,操作困难。
发明内容
本发明的目的在于克服上述塌孔时施工复杂、成本高、局限性大等缺点,提供一种进度更快、适应性更强、一机多用、成本更低、效率更高的堆石区钻孔施工方法。
本发明所采用的技术方案为一种堆石区钻孔施工方法,其特征在于它包括以下几个步骤:
1.1 钻进:将点位现场测量放样完成后,将钻机就位,固定钻机,开始钻进,钻至一定深度后,停止;
1.2 固壁:用水泥砂浆或泥浆进行固壁,将拌制好的水泥砂浆或泥浆倒入孔内,用冲击器上、下提升并旋转钻具搅拌,使水泥砂浆能到达钻孔深度;
1.3扫孔:待水泥砂浆初凝后,进行扫孔,扫孔完成后,继续钻进;
1.4重复上述1、2、3操作,直至不塌孔层或基岩面;
1.5不塌孔层或基岩钻进:堆石钻进完毕后,进行不塌孔层或基岩钻进,可采用冲击式钻进亦可采用取芯钻进。
具体而言步骤1中所述的钻至一定深度是指钻孔位于平面,且堆石碾压密实,钻孔时,注意上下活动钻杆,以防塌落的石渣将冲击器抱死,一般情况,一次可钻进3m;若钻孔位于斜坡段,由于碾压不密实,石块易松动位移,钻孔一次深度不宜超过冲击器顶部;水井钻孔时,每次钻进深度不宜超过钻具长度。
步骤1中的钻机是指风动冲击式地质钻机。它是由XY-2PC地质钻机改进而成为风动冲击式,用管子车床加工一个接头,接头为中空的管,接头的一端与支架式潜孔钻冲击器配合,另一端与地质钻钻杆配合,将支架式潜孔钻冲击器连接到地质钻钻杆上,将地质钻进水管改为高压风管。改造后的风动冲击式地质钻机优点有:体重比支架式潜孔钻机重,钻孔时更稳固;改造后动力更足,提高钻进工作效率,提升时遇卡钻等故障时,处理孔内事故简便,若孔深较浅,可直接用支架式潜孔钻。水井钻孔时,可直接用地质钻进行大口径钻孔。
步骤2中,水泥砂浆配合比:水:水泥:砂为0.5:1:1,其中水泥用量范围在±5%以内。砂粒径为0.1mm的细砂,水泥为PO.42.5,可掺入0.6-1.2%的速凝剂减少砂浆初凝时间。
步骤3中所述的冲击器上、下提升并旋转钻具搅拌,一般搅拌2~3次即可。使水泥砂浆能到达钻孔深度。
步骤4中,在固壁注浆过程用空气压缩机进行少量通风,风流量一般控制在1.5m³/min-3m³/min。为防止水泥砂浆堵塞冲击器,可用空气压缩机进行少量通风,也有助于水泥砂浆扩散,提高固壁效果,风量太大易造成孔壁破坏,风量太小,扩散效果差。
步骤5不塌孔层或基岩钻进:可根据常规方法或根据设计需求选择钻进方式。
本发明通过水泥砂浆固壁代替套管护壁的方式,克服了偏心钻进后套管护壁跟进及拔除的繁琐、设备功能单调及成本高、效率低、设备局限性大的缺陷,克服了变径法仅能处理较少塌孔层,且不易操作的问题。水泥砂浆固壁法易于现场操作,不受塌孔层厚度限制,提高施工效率,节约成本、减少材料消耗。
附图说明
图1为偏心钻进法的原理示意图
图2为变径法的原理示意图
图3为本发明的原理示意图
图4为接头的结构示意图
其中:1堆石3钢管套4 PVC管5基岩面6水泥砂浆7地质钻机71高压风管8接头81第Ⅰ卡槽82第Ⅱ卡槽9支架式潜孔钻冲击器10空压机。
具体实施方式
下面结合视图对本发明进行详细的描述,所列举的实施例可以使本专业的技术人员更理解本发明,但不以任何形式限制本发明。
如图3、4所示,本发明为一种堆石区钻孔施工方法,用水泥砂浆固壁,钻孔至一定深度时进行用水泥砂浆进行固壁,待水泥初凝后进行扫孔的施工方法,它包括以下几个步骤:
1.1 钻进:将点位现场测量放样完成后,将钻机就位,固定钻机,开始钻进,钻至一定深度后,停止;当钻孔位于平面,且堆石碾压密实,钻孔时,注意上下活动钻杆,以防塌落的石渣将冲击器抱死,一般情况,一次可钻进3m;若钻孔位于斜坡段,由于碾压不密实,石块易松动位移,钻孔一次深度不宜超过冲击器顶部;水井钻孔时,每次钻进深度不宜超过钻具长度。其中钻机是指风动冲击式地质钻机。它是由XY-2PC地质钻机改进而成为风动冲击式,由于风动冲击钻冲击器接头和地质钻机钻具接头型号不一致,需重新加工接头,使风动冲击钻冲击器能和地质钻机匹配使用,用管子车床加工一个接头,接头的一端加工有螺纹孔与支架式潜孔钻冲击器上部的螺纹杆配合,另一端加工有螺纹孔与地质钻钻杆下部的螺纹杆配合,将支架式潜孔钻冲击器连接到地质钻钻杆上,将地质钻进水管改为高压风管。如图由地质钻机7(如XY-2PC地质钻机)、接头8、支架式潜孔钻冲击器9组成的风动冲击式地质钻机,接头为中空的管,一端加工有螺纹孔与支架式潜孔钻冲击器上部的螺纹杆配合,另一端加工有螺纹孔与地质钻机钻杆下部的螺纹杆配合,将地质钻的进水管改为高压风管,地质钻机与高压风管71相接,使用时高压风管与空压机10相接。接头的外表面中部加工有相对的两个第Ⅰ卡槽81,在不同高度上加工有与第Ⅰ卡槽成90度的第Ⅱ卡槽82。改造后的风动冲击式地质钻机优点有:体重比支架式潜孔钻机重,钻孔时更稳固;改造后动力更足,提高钻进工作效率,提升时遇卡钻等故障时,处理孔内事故简便,若孔深较浅,可直接用支架式潜孔钻。水井钻孔时,可直接用地质钻进行大口径钻孔。
1.2 固壁:用水泥砂浆或泥浆进行固壁,砂浆配合比:水:水泥:砂为0.5:1:1,在实际施工过程中可适当增大水泥用量,但增加范围一般控制在±5%以内,一般稀浆液用于块石较小的区域,浓浆液用于石块比较大的区域,同等压力情况下,稀浆相对于浓浆扩散的更远,而块石较小的堆石区的空隙也相对较小,这样稀浆更容易流动。为了节约成本,对于钻孔需要后需要回填的,也可以采用泥浆代替水泥浆。将拌制好的水泥砂浆或泥浆倒入孔内,用冲击器上、下提升并旋转钻具搅拌,使水泥砂浆能到达钻孔深度;砂粒径为0.1mm的细砂,水泥为PO.42.5,可掺入约0.6-1.2%的速凝剂以减少砂浆初凝时间,一般可先1%。冲击器上、下提升并旋转钻具搅拌,一般搅拌2~3次即可。使水泥砂浆能到达钻孔深度。为防止水泥砂浆堵塞冲击器,可用空气压缩机进行少量通风,也有助于水泥砂浆扩散,提高固壁效果。一般通风管内径25-33mm,风流量一般控制在1.5m³/min-3m³/min,12m3/0.8MPA的空压机可以同时带3台改造后的钻机,钻孔时主要用于冲击器的动力风量太大易造成孔壁破坏,风量太小,扩散效果差。
1.3扫孔:待水泥砂浆6初凝后,进行扫孔,扫孔完成后,继续钻进;
1.4重复上述1、2、3操作,直至不塌孔层或基岩面;
1.5不塌孔层或基岩钻进:堆石钻进完毕后,进行不塌孔层或基岩钻进,可采用冲击式钻进亦可采用取芯钻进。或根据常规方法或根据设计需求选择钻进方式。
本发明通过水泥砂浆固壁代替套管护壁的方式,克服了偏心钻进后套管护壁跟进及拔除的繁琐、设备功能单调及成本高、效率低、设备局限性大的缺陷,克服了变径法仅能处理较少塌孔层,且不易操作的问题。水泥砂浆固壁法易于现场操作,不受塌孔层厚度限制,提高施工效率,节约成本、减少材料消耗。

Claims (2)

1.一种堆石区钻孔施工方法,其特征在于,它由以下几个步骤组成:
1.1钻进:将点位现场测量放样完成后,将钻机就位,固定钻机,开始钻进,钻至一定深度后,停止,所述的钻机是指由地质钻机(7)、接头(8)、支架式潜孔钻冲击器(9)组成的风动冲击式地质钻机,接头为中空的管,一端加工有螺纹孔与支架式潜孔钻冲击器上部的螺纹杆配合,另一端加工有螺纹孔与地质钻机钻杆下部的螺纹杆配合,接头的外表面中部加工有相对的两个第Ⅰ卡槽(81),在不同高度上加工有与第Ⅰ卡槽成90度的第Ⅱ卡槽(82),将地质钻的进水管改为高压风管,地质钻机与高压风管(71)相接,使用时高压风管与空压机(10)相接;
1.2固壁:用水泥砂浆或泥浆进行固壁,砂浆配合比:水:水泥:砂为0.5:1:1,在实际施工过程中增大水泥用量,增加范围控制在±5%以内,稀浆液用于块石较小的区域,浓浆液用于石块比较大的区域,同等压力情况下,稀浆相对于浓浆扩散的更远,而块石较小的堆石区的空隙也相对较小,这样稀浆更容易流动,为了节约成本,对于钻孔需要后续要回填的,采用泥浆代替水泥浆,将拌制好的水泥砂浆或泥浆倒入孔内,用冲击器上、下提升并旋转钻具搅拌,使水泥砂浆能到达钻孔深度;砂粒径为0.1mm的细砂,水泥为PO.42.5,掺入0.6-1.2%的速凝剂以减少砂浆初凝时间,冲击器上、下提升并旋转钻具搅拌,搅拌2~3次即可,使水泥砂浆能到达钻孔深度,为防止水泥砂浆堵塞冲击器,用空气压缩机进行少量通风,也有助于水泥砂浆扩散,提高固壁效果,通风管内径25-33mm,风流量控制在1.5m³/min-3m³/min;
1.3扫孔:待水泥砂浆初凝后,进行扫孔,扫孔完成后,继续钻进;
1.4重复上述1、2、3操作,直至不塌孔层或基岩面;
1.5不塌孔层或基岩钻进:堆石钻进完毕后,进行不塌孔层或基岩钻进,采用冲击式钻进或取芯钻进。
2.根据权利要求1所述的堆石区钻孔施工方法,其特征在于,步骤1中所述的钻至一定深度是指钻孔位于平面,且堆石碾压密实,钻孔时,注意上下活动钻杆,以防塌落的石渣将冲击器抱死,一次钻进3m;若钻孔位于斜坡段,由于碾压不密实,石块易松动位移,钻孔一次深度不宜超过冲击器顶部;水井钻孔时,每次钻进深度不宜超过钻具长度。
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