反井钻机施工措施

中鼎国际矿山建设分公司

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编制单位：中鼎矿建分公司

2011年1月4日

目录

第一章工程概况

第二章施工部署

第三章施工方案

第四章施工方法

第五章施工进度安排

第六章施工组织及资源配置

第七章采取的专项技术措施

第八章工期保证措施

第九章质量保证措施

第十章安全保障措施

第十一章文明施工保障措施

第十二章场地规划

第一章工程概况

中鼎国际矿山建设分公司工程，位于江西东乡县，为了满足矿通风需要而增加的工程，该井的建设包括：井筒开挖、支护等。根据施工工艺要求，本施工组织设计是井筒开挖的反井钻井分项工程的施工组织设计。

1、井筒特征

该井筒为竖井，净径2.5m，荒径2.7米，锚喷支护，深135m。

反井钻井施工导孔直径216mm，扩孔直径1400mm。

2、施工工艺：

反井钻机施工主要工艺是先钻进导孔，然后再扩孔施工，达到要求的溜矸孔直径。

3、施工条件：

反井钻机安装在该回风暗立井上端开口的巷道内，人员和设备在该工作面进行施工，施工条件较好。在安装、更换检修扩孔钻头时，施工人员需要到下水平工作。该区域的气温较高，需要作好施工人员的防暑降温工作。

4、地质、水文条件

根据预想地质柱状图，该井筒所在地层属于煤系地层，以砂岩、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩为主，抗压强度不大，约为f＝5－6，地层内无含水层，无涌水。

第二章施工部署

1、项目组织结构及管理职责

项目开始实施之后成立项目部，负责项目现场的实施工作。项目部

在公司的领导和指挥下开展工作，项目部负责该工程的统一协调（其中包括人员、设备的协调）和统一保障（技术保障、配件保障等）工作。

2、施工总体目标

质量：钻孔偏斜率控制在1%以内，开孔不超过井巷荒断面为准。

安全：无事故、无职业病的发生。

工期：自开钻至拆机4个月左右。

文明施工：做到施工现场无污染。

第三章施工方案

1、施工设备的选择

根据该井所穿过的地质条件，充分考虑到该井施工难度大，根据以往我公司在其它矿区施工反井的经验，参考同类型井筒的反井钻井法的的施工经验，选择BMC200型反井钻机施工，该钻机的基本性能如下：

该钻机主要技术参数为：

导孔直径：216mm

扩孔直径：1400mm

设计钻孔深度：200m

导孔钻进：

转速： 0-22 rpm

推力： 350 KN

扩孔钻进：

转速： 0-11 rpm

额定拉力： 850 KN

最大拉力：1050 KN

额定扭矩： 35 KN.m

最大扭矩： 45 KN.m

主机额定功率： 86 KW

2、施工方法：

根据该井筒的特征，考虑该钻机的能力，参考其它先进的施工经验和方法，该井筒采用一级导孔一级扩孔的施工方法进行施工。导孔直径为216mm，扩孔直径为1.4m。

3、工艺参数：

钻机的工作参数受很多因素的制约，考虑地层的特点和BMC200型反井钻机在该同类地质条件下施工的基本情况，钻机施工的基本参数见表3－1。在施工的过程中可以作相应的调整。

表3－1钻孔施工的基本参数

1）、高效快速破岩钻头和破岩滚刀；

2）、清水高效洗井技术；

3）、防止钻杆断裂和钻头掉落工艺和技术；

4）、防止塌孔护壁技术；

5）、塌孔加固处理技术。

5、施工辅助生产系统

施工辅助生产系统主要包括以下几个方面：供水、供电、通讯与信号、排水、排渣、井口临时设施、钻机底盘钢梁制作及安装、钻机安装、换接和交换使用扩孔钻头、钻机的拆除等工作。

5.1、供水

施工用水，采用由甲方提高的清洁水源，用Ф50钢管接至工作面。要求有压力，流量不小于15m3/h，连续供应不能间断。

5.2、供电

工作电压660V，容量160kW，由矿方接至钻孔工作面并安装漏电保护器。由矿方提供的电源及各用电设备，由我方使用，对于大型的用电设备采取相应的启动方式进行启动。安装后必须由矿方进行验收方可使用。

5.3、通讯与信号

地面通讯采用公共通讯网进行通讯，地面与井下的通讯，采用矿方提供通讯设备进行通讯。

5.4、井口临时设施

井口临时设施包括钻机基础，供水水池、沉淀水池。

5.5、钻机底盘钢梁制作及安装

为了保证钻机底盘钢梁具有足够的强度，钢梁采用道轨铺设而成，井底现场制作。钢梁下垫道木，固定在砼基础上。

5.6、钻机安装

钻机混凝土基础达到一定强度后，开始进行钻机安装工作。钻机安装牢固，

定位准确后，进行二次浇灌砼，固定牢固。

5.7、钻进施工

二期浇灌完毕，砼凝固2-3天。此期间进行钻机的安装和调试：安

装机械手、转盘吊-安装其它部件。

5.7、开孔时，钻进速度缓慢，进入正常钻进状态后，调匀钻进速度，将导孔钻通。导孔钻通后，在下水平拆卸导孔钻头，安装扩孔钻头，进入下一步扩孔施工。

5.8、钻机的拆除

扩孔施工完毕后，将钻杆逐步提出拆卸。然后拆卸钻机，钻机移开井口后立即做好钻孔的防护工作，作好安全警示标志。在条件不具备和没有移交时派专人看守。

第四章施工方法

1．基础施工

在该井口上口浇筑一个如附图所示的混凝土基础，该基础底板位置必须向下挖掘清理到稳定无松动的岩石。若底板是煤层或破碎地带时，除挖到稳定岩层外，也可以采取一些特殊措施进行处理，相反，如果底板是稳定的岩石，可以适当减少基础的面积和厚度，此外，对于井口偏斜率要求较高的深井反井工程，应适当加大基础的面积和厚度。砼强度等级不低于C30，基础上面必须保证水平，且具有足够的强度。基础上面高于巷道面100-150mm。

2．轨道铺设

基础混凝土达一定强度后，应进行轨道的铺设，钢轨应平直，轨道应安装牢固、水平，轨距为600mm，由于反井钻机左右位置是靠轨道定位的，因此钢轨应对称布置在井口中心两侧，以保证反井钻机旋转中心与钻井中心相重合的要求。另外，在反井钻机平台后轮以外的钢轨应与基础固定，以保证立主机时轨道的稳定性。

3．其它准备工作

反井钻机运到现场前，洗井液池（泥浆池）、沉淀池、冷却水池（清水池）必须按规定挖好、砌好，表面进行处理，保证不渗、漏水。水池位置视现场具体情况做出定位，既方便工程施工，又不影响施工人员的工作，并做好电源、水源准备工作。以上工作做好后，可以做反井钻机吊装的准备工作。

4、钻机吊装

吊装前，须指定专人全面负责现场的吊装、摆放等工作，首先确定反井钻机车、泵车和操作车的相对位置，然后按先后顺序吊装到位，摆放准确。吊装过程中必须注意施工人员和设备的安全，在保证安全的前提下，进行吊装。钢丝绳悬挂位置是否正确、钢丝绳是否挂牢挂稳，经专人检查无误后，方可起吊运送到位，起吊过程中不要起吊过高，吊物下面不许站人，需要时须由施工人员扶正推移设备，以便准确安放到位，并摆放平稳。主机必须按钻井中心找正反井钻机车位置，保证反井钻机竖起后的旋转中心与钻井中心相重合。

5、钻机安装找正

主机位置摆正后首先锁紧卡轨器；然后按以下步聚进行安装；油箱里加规定量的液压油接动力电源连接动力水龙头主推液压缸、上下支撑液压管路起动副泵推进动力水龙头使钻架慢慢竖立起来安装后拉杆卸下起架拉杆调平钻架、支撑好上下支撑二次浇筑安装机械手、转盘吊接上洗井胶管和冷却器水管连接剩余各液压缸油管二次找正（严格找正）准备试车。

6．试运转

反井钻机调正后，应全面检查各部件连接安装是否正确，然后才能开泵，开泵后首先观察主、副泵的压力表，其空载压力为：主泵

0.8-1.2Mpa，副泵0.1-0.2Mpa，若压力超高应检查处理，正常后，方可启动液压马达、推进缸及其余液压缸。一切正常后，方可进行开钻工作。

7．开孔

a. 调整动力水龙头出轴转速为20 r/min左右。

b. 将动力水龙头上升至最高位置，把事先与异型钻杆相接的导孔钻头移入钻架底孔，并用下卡瓦卡住异型钻杆的下方扁，设法将卡瓦放入卡座。

c. 将开孔钻杆放入机械手，卡住钻杆，操作机械手，将开孔钻杆送入钻架。

d. 接开孔钻杆，收回机械手。上升动力水龙头，取出下卡瓦，将扶正器装在开孔钻杆上，下放动力水龙头，使之进入卡座。开泵供洗井液和冷却用水。

e. 操作动力水龙头旋转手柄，使动力水龙头正转，同时操作动力水龙头推进手柄，使动力水龙头向下推进，同时调节副泵油压和推进缸背压使之为所需钻压，开始开孔钻进。开孔5-8米，开孔结束后，拆去扶正器，换下开孔钻杆，接上正常钻进的钻具组合，进入正常的导孔钻进。

8．钻杆的连接

a、导孔钻进时每钻完一根钻杆上提钻具200mm,冲洗井底2-5min，然后停转，将下卡瓦卡住钻杆下方扁，操作动力水龙头慢转手柄，使动力水龙头下卡瓦外齿对正卡座内齿，停止转动，下放动力水龙头，使下卡瓦进入卡座。

b．操作辅助卸扣油缸控制手柄，使辅助卸扣装置的棘爪扣住棘轮，然后操作动力水龙头旋转手柄使动力头反转，同时推动棘爪，一旦卸松，则停止转动，收回辅助卸扣装置。

c．操作动力水龙头旋转手柄进行反转卸扣，同时操作动力水龙头推

进手柄慢慢提起动力水龙头，使动力水龙头活动套指示杆处于中间位置，卸开后将动力水龙头上升至最高位置。

d. 在钻杆公扣上均匀涂抹丝扣油。

e.操作转盘吊控制手柄，将钻杆车上的钻杆吊放到机械手上。操作机械手油缸和翻转架油缸控制手柄，将钻杆送入钻机中心。

f. 下放动力水龙头，使活动套指示杆处于最上位置，正转动力水龙头，待上端丝扣接好后，立即停转，上升动力水龙头，使指示杆处于最低位置，松开机械手并返回原位，然后接钻杆下扣。最后上升动力水龙头、取出卡瓦，便可继续转入导孔钻进工序。

9、钻杆卸除

a. 扩孔钻进一根钻杆后，停转，用下卡瓦卡住下一根钻杆的下方扁，下放动力水龙头，使下卡瓦进入卡座。

b. 操作辅助卸扣装置和液压马达反转松扣，使钻杆上端丝扣松动。

c. 上升动力水龙头使活动套指示杆处于最低位置，用上卡瓦卡住被卸钻杆上方扁，下放动力水龙头使上卡瓦进入动力水龙头内齿圈，反转马达。并慢慢上升动力水龙头，使上卡瓦始终在内齿圈里，直到下端丝扣卸开。

d. 上升动力水龙头，卸下上卡瓦，操作机械手，抱住钻杆，液压马达反转，卸开上端丝扣。

e. 将动力水龙头上升至最高位置，收回机械手并用转盘吊将钻杆吊放到钻杆车上。

f. 在钻杆公扣上均匀涂抹丝扣油。

10．正常钻进

一般情况下，导孔钻进转速应高于开孔钻进速度，所以应调节动力水龙头出轴转速。

钻压控制，对于松软地层和过渡地层应采用低钻压，对于硬岩和稳定地层宜采用高钻压。根据不同的岩层调节相应的钻压和转速，但不能使钻压和转速忽高忽低，不利于导孔的质量，另外，时刻注意返碴的情况，如遇到地层结构的变化极大或不稳定地层（即大裂隙或溶洞等），造成不返碴的时候，应进行处理。钻进导孔时，如发现钻具旋转困难，可能遇到裂隙或岩层塌落，此时应把钻具边旋转边提到一定高度，再慢速向下扫孔，若经反复扫孔，仍无效果时，一定要提钻，查明原因进行处理。

在还剩2-3米导孔钻透的时候，应逐渐降低钻压，并通知下水平进行警戒，以防发生事故。

11．拆导孔钻头接扩孔钻头

导孔钻透后，首先建立上、下水平的联系，在下水平用卸扣器将导孔钻头和异型钻杆卸下，通过上、下联系，用起吊螺杆和起吊螺母及短钢丝绳，把扩孔钻头和钻杆进行吊正，然后在扩孔钻头下部垫平，放下扩孔钻头，卸掉起吊螺杆和起吊螺母及短钢丝绳，通过上水平对反井钻机的操作，接好扩孔钻头。

在接扩孔钻头之前，应对下水平巷道顶板的安全情况进行了解，如果情况不好，应处理后再进行拆导孔钻头、接扩孔钻头的工作。

12．扩孔

a. 拆去洗井液胶管，并把冷却器出水接到井口，供给扩孔钻头，以冷却扩孔钻头并消尘。

b. 调节动力水龙头出轴转速为20 r/min左右，即低转速。

c. 在扩孔钻头刚接触岩石时，因岩石表面不平整，为防止扩孔钻头剧烈晃动而损坏刀具，应采用低钻压、低转速，待扩孔钻头全部入孔后，方可进行加压正常钻进。

d.根据本工程地层的具体情况及钻井的深度，扩孔钻压的大小不宜超过300KN。

e. 在扩孔钻进开始前，必须检查并处理距离钻孔中心1m范围内，工作面的平整情况和有无锚杆，对工作面凸起的岩石用风镐等找平，有锚杆要取掉。并以每小时0.5m的钻进速度慢速钻进，当钻头完全进入孔内后，进行正常的扩孔钻进。

f. 扩孔钻进时，发现排渣不畅，钻头激烈晃动，压力不稳，钻进困难时，可能是有大块矸石落在刀具上挤压刀具所致，此时将刀具下放一定距离，多次高速旋转，将矸石甩掉，若无效果时，把钻头下放到底进行处理。

e. 正常扩孔时，必须及时将岩渣清除运走，下孔口不能堵塞。扩孔时，工作人员绝对不允许到下口处5m范围内，防止落石砸伤，如果必须通过时，应用电话通知上水平，停止扩孔钻进，然后通过，通过后，再通知上水平，才能扩孔施工。

f. 正常扩孔时要根据进尺速度和导孔记录进行钻压和旋转压力的调节，岩石较软时，要低钻压、高扭矩。岩石较硬时，要高钻压、低扭矩，经常憋钻时，要降低钻压，在将扩透时，必须降低钻压和扭矩，直到扩孔钻头露出。

13．拆机

扩孔完成后，首先将扩孔钻头用长2.5米14号道轨卡在井口位置。将反井钻机按照安装相反的顺序进行拆除，撤出钻机后，从井口提出扩孔钻头。

第五章施工进度安排

根据合同规定施工工期为4个月左右。具体安排见图3－3。其中进度指标为：①导孔钻井指标为：18.1m/d，②直径 1.4m扩孔速度为10.1m/d，③安装扩孔钻头为1天。施工工期横道图如下：

表一:

表二:

表三:

表四:

第六章施工组织及资源配置

开始施工前成立项目部，负责项目的现场实施工作，项目经理是第一责任人，负责现场的组织协调和管理工作。公司负责人力资源和大型设备的统一调配，配件的统一供应和技术、资金的保障。

1、人力资源的配备

项目部的基本组成见下表6-1

表6-1 项目部人员组成表

2、主要机械设备和配件配置

投入本工程的主要机械设备配件见表6-2

表6-2使用的主要机械和配件明细表

3、分包及管理措施

本工程无分包工作，现场的临时工程由建井三处制作。

第七章采取的专项技术措施

结合本工程的特点，拟采取的专项技术措施有：临时用电措施，拆卸导孔钻头、安装扩孔钻头措施，秋季施工措施。

1、临时用电技术措施：

井下施工用电由三处提供专用电缆和各种开关，并负责日常的维护

与使用。安装完成后，由三处指派专业人员负责验收，包括开关、各种用电设备和照明等，合格后使用。有问题时停止施工，由矿方和三处协助解决。

2、拆卸导孔钻头、安装扩孔钻头措施

扩孔钻头由三处负责运输至下水平工作面，导孔完成后由三处对导孔的质量负责验收，合格或同意使用后，拆卸导孔钻头安装扩孔钻头，在安装的过程中指派专门人员负责顶板的看护，遇到有安全问题时人员及时撤出，遇到有淋水时，做好防水工作。

3、秋季施工措施

由于在井下施工，气温对工程的影响不大，当前天气较热，主要是人员的降温工作，按照要求发放劳保用品，保障人员不得病或少得病，保障工程的顺利进行。

4、预防瓦斯的措施

由于受多方因素的影响，对瓦斯我们是采取由矿方和三处负责的方法解决。要求矿上在施工地点附近设置观测点，对施工进行全程的检测，满足施工要求，并由矿上通知可以施工后下井施工。

第八章工期保证措施

1、设备保障。本工程项目的关键设备主要是反井钻机，本工程使用的钻机是新型刚出厂的钻机。并且刚经过保养维护。

2、人员保障。该项目部人员均经过正规的培训，并刚完成几个同类型的工程施工。指派有经验的施工人员进行施工，操作人员对该钻机的性能很了解。

3、技术保障。我们的技术力量雄厚，同时在此前和其它同行进行过多次技术交流，并有相关技术人员现场指导。可以处理机械及开孔时间发生的问题。

第九章质量保证措施

1、严格按照程序文件，作业指导书、工艺规程和工程管理制度组织施工。抓好施工组织设计会审，施工措施编制、审批、贯彻，材料与管理，工序控制，质量检验把关，工程计量等各个环节，及时收集整理施工资料和听取有关方面意见，发现问题，立即处理。

2、由项目经理组织职工对工程的安全、质量进行自检和互检。由公司质保部派人进行专门的安全、质量监督检查。

3、孔径保证。由于选用的扩孔钻头为标准φ1.4m钻头，机械破岩没有欠挖，超挖可以控制在50mm。

4、根据本工程要求钻井偏斜率控制在1％，反井钻井偏斜是反井施工的技术关键，为此，采取以下措施：

①施工设备。选用经检修完好的反井钻机和泥浆泵，保证其性能良好。

②钻机安装定位。钻机安装牢固，定位准确，混凝土浇筑密实。

③合理布置钻具。选用螺旋、直条等多种镶齿稳定钻杆和硬岩导孔钻头，并根据地质条件合理布置。

④正确选择钻进参数。钻进参数主要是根据地质条件和不同的钻进位置选择不同的钻压、转速和确定相应的钻进速度，并根据实际钻进过程进行相应的调整。

⑤精心操作。挑选有多年实践经验的操作人员，按照施工组织设计

和反井钻机操作规程进行操作，及时发现和处理钻进中的问题和事故。

第十章、安全保障措施

在本项目实施中，应以《中华人民共和国安全生产法》为指导，严格按照《煤矿安全规程》（2001）、《矿山建设安全规程》、《建筑施工安全检查标准》、《施工现场临时用电安全技术规范》等有关规定进行施工作业，坚持安全第一，预防为主的方针。

1、凡参加反井钻机施工人员均应熟悉反井钻机的构造、性能，并认真执行本规程和《煤矿安全规程》，及本工种的《操作规程》等有关规程规定，严禁违章作业，确保人身与设备的安全。

2、凡参加反井钻井施工的司机、吊装钻杆工等施工人员，必须学习反井钻机操作规程，熟悉设备构造、性能及操作方法，并经培训考试合格后，方准操作。

3、反井钻机在拆装、吊运、运转以及改装悬吊设施等施工过程中，应设专人负责该工程和各段工序施工的指挥及安全措施与任务的落实。

4、对反井钻机施工所需安装、改装的悬吊保护设施、供水、供电、压风、通风系统，满足规程规定。

5、钻机现场通风良好。

6、主机基础等必须按图纸设计要求施工，并经有关技术人员检查验收。主机安装前必须把现场清理干净。

7）所有的钻机设备、配件进行必要的检修和拆装时，卸下的零部件必须妥善保管，防止丢失。

8、在拆装油管等液压系统零部件时，必须保持该部件的绝对清洁，

发现异物，即时用压风或氧气及油冲洗干净，即时堵装。

9、钻机架竖立前，应检查各联接部件、轨道夹板、每根道木的道钉、钻机卡轨器等，是否紧固、齐全、可靠。

10、主机竖起，超平找正，清洗地脚螺栓的基础孔无矸石、杂物，安装上支撑并固定好副梁与垫板，找正后进行基础的二次浇注，捣固注实。养护三天后，才准钻进。

11、安装上下支撑、机械手、转盘吊等过程中，必须互叫互应，不应将手伸放底盘下，防止碰手伤人等，特别是上支撑与副梁等联接件，必须即时固定牢靠，并经常检查有无松动，发现异常，立即处理，防止坠落伤人。

12、钻机放倒时，应将动力头放置在翻转架位置并与机架底盘垫实固定，确保运输与井筒吊运平稳。

13、司机必须现场交接班，对钻井方位，直径深度，设备运转状况、实际地质与地质柱状图对比岩石状况等，交清接明，双方司机共同试运正常后，才为接交完毕，并做好运转钻进及交接班记录。

14、钻进前施工人员对钻机进行全面检查各部螺栓、滑道、活塞杆、油管及接头、U型卡等部件是否齐全、完整、准确牢固，传动灵活可靠，操纵手把放置正确（起动前闭锁状态），供水水源，油箱油量，以及设备的完好等是否达到设计与规程要求，如发现问题，不得钻进及时处理。

15、钻进前应进行全面空载试运转，包括动力头上下运行和旋转、机械手和转盘吊工作状况、有无漏油和卡阻现象，仪表指示，通讯设施等是否正常，发现问题及时处理。

16、钻进时，必须先检查操作手把，是否处理闭锁状态，接着起动水泵后开机，发现不上水。则机器不能运转及时处理。

17、钻机扫孔接长钻杆前，推进油缸停止推进，把钻具提起50mm，

继续冲水2min左右，如下班无人接班，停运一班以上时，停机前必须把动力头提到一定高度。

18、钻进时，司机精神要集中，要根据地址资料和井深；以及给定的转速、背压，钻进速度等进行作业。并经常注意压力表变化情况，应即时调整。

19、钻进前，其它工作人员要经常清理钻机及周围的杂物，并注意机器的运转情况，发现电机、动力头、马达等及其它部件有异响，工作不正常时，应及时通知司机，停检查处理。

20、油箱油温超过50℃应停机冷却，或增加冷却水流量，保持不超温。

21、正常钻进时，要定期检查钻架导向轨，扶正器、辅助卸揖油缸等部的润滑状况与有无异物，及时清除异物和注油等，并检查各部联接部件有无松动，油管是否漏油等，发现问题及时处理。

22、接钻杆时，动力头应提至最高位置，以免机械手输送钻杆时，发生钻杆与协力头碰撞，每次所接钻杆，必须将钻杆丝扣清洗干净并抹丝扣油。

23、用转盘吊、机械手运送钻杆时，如需扶正，只能从钻杆两端挪动，严禁用手抱住钻杆体，以防伤人事故发生。

24、卸钻杆时，先将卡瓦装入卡套后，卸松钻杆和接头体丝扣，然后，装上卡瓦、卸掉钻杆下部丝扣，上提动力头，用机械手抱住钻杆，取下上卡瓦，卸下钻杆和接头体丝扣。卸扣时，人员必须撤离至主机一侧指挥，慢速卸扣，丝扣较紧时，可用辅助卸扣装置。

25、卸下的钻杆必须套上保护帽，才准吊运，钻杆在井筒吊运时，防止钻杆的丝扣碰坏和保护帽的丢失。

26、在扩孔开始前，必检查处理距孔中心1.5m范围内，扩孔工作面