大朝山水电站硬岩中反井钻井施工技术
摘要 为加快大朝山水电站建设，在尾水隧洞、尾调室、地下厂房和压力管道施工中，采用反井钻机快速钻凿大口径通风竖井，为洞挖工程创造良好施工条件。本文介绍LM-200型反井钻机工作原理和施工情况。
关键词 水电站 反井钻机 通风竖井
1 概况
大朝山水电站是澜沧江中下游河上的又一座大型梯级电站,位于滇西云县和景东交界处, 在漫湾水电站下游。电站枢纽工程主要包括拦河坝和地下厂房系统。拦河坝为碾压混凝土重力坝,坝顶高程906.0m,最大坝高118.0m,坝顶长481.0m。水库总库容9.4亿m3,调节库容3.67亿m3,为季调节水库。水电站装6台22.5万kW水轮发电机组,总装机容量为1.35kW。小湾电站建成前保证电力为36.31万kW,年平均发电量为59.31亿kW/h。小湾电站建成后, 保证电力72.35万kW,多年平均发电量为70.21亿kW/h。 大朝山水电站尾水隧洞是电站的重要建筑物,包括出口土石方明挖和支护、闸门启闭机安装、两条尾水隧洞石方洞挖和混凝土衬砌、通风竖井等工程。两条尾水隧洞分别为1362.3 m×φ17m和1258.9m×φ17m。施工长大尾水隧洞期间，通风成为制约进度的关键之一，为此，在施工支洞附近设计四条通风竖井，深度从95～140m。
竖井施工，特别是小断面竖井施工难度大。前期曾采用人工正井法开挖，工程进展缓慢，制约了尾水隧洞主体工程进度，为此，将原通风竖井人工正井法改为反井钻机法机械施工，以加快竖井施工速度，为主体工程施工创造良好条件。
自1997年10月反井钻机进场至1998年9月，先后完成尾水隧洞、厂房、尾调室通风竖井6条和压力管道1条，总钻孔深度825.07m。 2 工程条件
尾水隧洞通风竖井布置在施工支洞和主洞相交位置附近，上部在厂区公路边，那戈河两侧。岩石主要为玄武岩，夹部分凝灰岩，为Ⅲ到Ⅴ围岩，地质条件相对简单，但由于那戈河的影响，水文条件较复杂。
尾调室通风井的布置，既要考虑位置；又要考虑上部钻机运输和安装方便，经过多次修改，确定尾调室通风井上口在10号公路。岩石主要为玄武岩，夹部分凝灰岩，为Ⅲ到Ⅴ围岩。
3 施工设备与工艺
根据通风竖井条件，选用LM-200型反井钻机施工。该机由北京建井研究所研制，主要用于煤矿深井和水电系统长大压力管道施工，曾获原能源部煤炭科技进步一等奖、获电力部科技进步三等奖、获华北电力集团公司科技进步一等奖。LM-200型反井钻机工作原理为：液压马达驱动动力水龙头，后者将扭矩传递给钻具系统，带动钻具旋转；破岩采用镶齿盘形滚刀，滚刀在钻压的作用下沿井底滚动，对岩石产生冲击、挤压和剪切作用，使其破碎。 钻导孔时岩屑由洗井液沿钻杆与孔壁间的环行空间提升到上水平；扩孔时岩屑靠自重落到下水平。钻凿Φ1.4m钻孔时只需先钻Φ216mm的导孔，直至导孔钻透下水平巷道，将导孔钻头在此卸下，接上Φ1.4m的扩孔钻头，再由下向上扩孔。 4 施工情况及技术统计
大朝山电站尾水隧洞开挖，首先施工支洞，当其达到主洞位置后，再向地下厂房和出口方向开挖主洞（如图），此时，由于通风效果很差，影响正常施工。设计的T4通风竖井，采用人工正井法施工，月进仅几米，若完成138m通风竖井需一年多时间，难以解决通风问题。反井钻机进场后，经调整井位，并利用原人工开挖的6m小井作为泥浆池，用8天时间钻成导孔，此时，待 4天后导洞开挖到位，接直径1.4m扩孔钻头，由下向上扩孔，用15天钻成138.08m扩孔。在主洞开始开挖时，自然通风效果已能满足施工要求，当距离较长时，在钻孔上部安装通风机，采取抽出式通风效果非常好，放炮后即可进洞出渣。
此后又根据工程进展的需要，先后钻成T2通风竖井、压力管道导井、尾调室通风竖井、T1和T3通风竖井、厂房通风竖井等工程，为大朝山电站整体地下工程建设和后期安装创造良好的施工条件，技术统计见表。 5 结语
采用LM-200型反井钻机完成倾角46度到90度、直径1.4m钻孔7个，总深825.07m。按时解决了尾水隧洞、尾调室、厂房开挖的通风问题，减少通风时间，创造了良好的施工条件，加快了工程进展。在坚硬的玄武岩中钻凿反井成功，为今后反井钻机进一步推广应用打下下良好基础。
反井钻机施工大朝山电站通风竖井技术统计表
T4通风竖井 导孔深度（m） 138.08 扩孔深度（m） 138.08 钻孔倾角（度） 90 导孔直径（mm） 216 扩孔直径（mm） 1400 开钻日期 97.10.22 完工日期 97.11.18 导孔时间（d） 8 工程项目 扩孔时间（d） 导孔平均钻速（m/d） 扩孔平均钻速（m/d） 月成孔速度 (m/月） 15 17.26 9.2 180.1 T2通风竖井 130.75 130.75 90 216 1400 97.11.26 97.12.25 6 24 21.8 5.4 130.75 T3通风竖井 109.5 109.5 84 216 1400 98.3.4 98.3.26 4 15 27.38 7.3 172.9 T1通风竖井 101 101 73 216 1400 98.6.25 98.7.26 7 23 14.43 4.39 101 尾调室通风竖井 162.18 162.18 90 216 1400 98.5.2 98.6.20 9 30 18 5.4 124.6 厂房通风竖井 133.56 133.56 87.167 216 1400 98.8.9 98.8.26 5 13 26.6 10.23 221.67
