偏斜钻探孔的“导向”作用

刘恒荣

（柳州恒运爆破工程有限责任公司，广西柳州545005）

偏斜钻探孔的“导向”作用

刘恒荣

（柳州恒运爆破工程有限责任公司，广西柳州545005）

通过对偏斜钻孔的多年认知和探究，掌握钻孔偏斜规律，利用偏斜钻孔显著的“导向”作用，找到偏斜较大的下料钻孔，为钻探施工提供技术参考。

偏斜钻探孔；偏斜规律；“导向”作用

多年工程施工的实践证明，竖井、通风井和溜井中心的工程地质钻探孔（以下简称钻孔），不仅可以揭露竖井、通风井和溜井所穿过地层的地质和水文地质情况，为规划、设计和施工提供重要的依据，而且利用偏斜的钻孔，可以对井巷施工测量起到显著的“导向”作用。

1963年至1964年，湖南黄沙坪铅锌矿的通风井施工时，在地面井口，测量标定出的井筒中心和钻孔中心基本重合，可是随着井筒的下掘，钻孔逐渐偏离井筒中心。当下掘至100多米时，钻孔已偏离井筒中心0.6m。这是笔者第一次认识和了解钻孔偏斜。

基于以上对钻孔偏斜的认识和了解，到后来施工黄沙坪铅锌矿盲竖井时，盲竖井中心偏斜的钻孔，对竖井施工测量起到了一定的“导向”作用。

1 测定井筒中心的简便方法

盲竖井工程采用吊罐法分中段、多头全断面反掘的施工方案。在盲竖井每一个中段向上全断面反掘之前，先用仪器测量和算出下一个中段盲竖井作业面上钻孔中心的坐标（X、Y、Z），用实测的钻孔中心平面坐标和盲竖井井筒中心的设计坐标，反算出钻孔偏斜的方位角和偏斜的最大线量差；用实测的钻孔中心的高程（Z）和上一个中段钻孔口的高程计算出作业面到上一个中段需要反掘的实际距离，再用计算方法计算出每向上反掘1m的线量偏斜值，并绘制一张立面大样图，图上标明每向上反掘1m的偏斜值，便于带到井下使用。

另外，事先准备一个比钻孔直径（钻孔直径100 mm）稍大一点的锥形木塞，木塞中心钉上一个小铁钉，每次测量都将木塞随身带到井下备用。

当盲竖井开始反掘时，每次测量只需一个测量人员，就可以利用偏斜的钻孔，方便快捷地定出作业面上盲竖井的井筒中心。

测量时，测量人员跟随钻工到达作业水平后，先将木塞轻轻打入钻孔内（便于用后取出，重复使用），在木塞的铁钉上挂上一个小垂球，请在旁的两个钻工相助，两人各站一边，拉起一根大致水平的线绳靠近垂球线，在线绳上悬挂罗盘仪（正反两位置），定出钻孔偏斜的方位角后，取下罗盘仪，拉紧线绳，在线绳上悬挂半圆仪（正反两位置），使线绳处于水平位置。自垂球线起，在线绳上向钻孔偏斜的反方向量取钻孔的最大偏斜值，在线绳上作一个记号，解下悬挂的小垂球，将线绳上的记号向上投到作业面上，用红油漆画个点，这个点即为盲竖井的井筒中心。以井筒中心为依据，画出掘进断面，指导反掘。以后每次测量时，只需用长钢尺向下量取作业面所处的实际高度，查、算出相应的线量偏斜值，按上述简便测量方法，即可迅速定出盲竖井的井筒中心。

上述测定井筒中心的简便方法实际操作只需要几分钟时间，加快了盲竖井反掘的进度。多中段多头平行作业，效果更为显著。盲竖井上下贯通后证明，贯通误差在测量规范容许的范围内，效果良好。

2 钻孔偏斜规律探究

1970年，广西大厂矿务局2号竖井施工时，当竖井下掘到160多米时，净直径5.5m，壁厚0.5m的2号竖井井筒，钻孔已经和井壁相交，即钻孔已经偏离井筒中心3m多，再往下掘进，再也见不到钻孔了。再次加深了笔者对钻孔偏斜的认知，更加注重对钻孔偏斜的观察和了解，也更加注意搜集和积累钻孔偏斜的相关资料。

1977年，大厂2号竖井开拓工程进入全面会战阶段，废石溜井、层面脉带溜井和通风井均决定采用吊罐法分中段多头全断面反掘施工，以加快矿山建设速度。当几条溜井和通风井的井筒中心钻孔和提升绞车硐室以及吊罐躲避硐室均打好后，冶金部调集云南东川吊罐队、江西大吉山钨矿吊罐队和广西冶金井巷公司自己组建的吊罐队一起进行全面会战。在标定各中段溜井、通风井井筒中心和实测各中段钻孔中心坐标的过程中，把溜井和通风井各中段实测的钻孔中心的偏斜方位角和偏斜线量差进行综合比较，发现一个规律：钻孔都是偏向第Ⅱ象限，只是偏斜方位角和偏斜线量差的大小略有不同。根据以往对钻孔偏斜的认识和了解，对钻孔资料进行综合分析、比对和研究，最后得出一个结论：各中段的钻孔都偏向第Ⅱ象限，是因为各中段使用的钻机型号相同，钻机的摆放位置和方向也基本相同。再经过进一步的分析和研究，终于找到钻孔都偏向第Ⅱ象限的原因：因钻机皮带轮和传动皮带顺时针方向快速旋转产生离心力，带动和致使钻机钻杆向着离心力的反方向慢慢地产生偏斜，这就是钻孔偏斜的规律。至于偏斜线量差大小略同的原因，是因为在同型号钻机的钻进过程中，在同一偏斜角的条件下，中段高相同，所以线量偏差也相近。

发现和掌握了钻孔偏斜的规律后，在后来的施工测量实践中，偏斜的钻孔更进一步得到充分的利用，再次在井巷施工测量中起到了显著的“导向”作用。

3 偏斜钻孔显著的“导向”作用

大厂矿务局2号竖井开拓工程进入全面会战的高峰期，一个十分突出的矛盾出现了。2号竖井开拓工程的矸石，要通过2号竖井的双罐笼，逐车提升至地面，而井下调车场、巷道、硐室、卸载坑、溜井、分支溜井、矿仓等所需的大量混凝土支护材料，也要通过2号竖井的双罐笼用0.75m3的矿车下放到井下，满足了掘进提升矸石的需要，就严重阻碍和影响混凝土支护材料的下放，矛盾十分突出和尖锐，工期紧，任务重，困难大，压力更大。

此时，有人提出将混凝土支护材料从2号通风井放下去的方案。此方案需经过几公里长的平巷运输，才能到达2号竖井附近，显然行不通，方案即刻被否定。

在万分紧迫的关键时刻，工程会战指挥部采纳了广西冶金井巷公司一工区提出的一个合理化建议：在地面井口与压风机房之间，即相当于井下破溜系统的中心位置，打一个孔径相当于6″溜灰管的下料钻孔，直通到最下面一个开拓中段的吊车场内，钻孔内安装金属套管，地面和井下安装联络信号（声光信号）。井下需要混凝土时，地面接到信号后，即可将搅拌好的混凝土通过下料孔（管）直溜到井下。

利用钻孔下料这一方案，大家一致认为钻探速度快，钻探深度大，成本低，效率高，不受地形和时间的限制。作业条件好，不在井下搅拌混凝土，避免粉尘污染空气，可以改善井下的作业环境。

可是，下料孔的偏斜之大，完全出乎意料。根据钻孔的设计深度和井下调车场的实际宽度，以及以往对钻孔偏斜值的认识和了解，钻孔打至设计水平深度，应在井下调车场内见孔。遗憾的是，当钻孔深度超过调车场巷道底板以下几米，仍不见钻孔，怎么办？让钻孔报废？不可能。打巷道找孔，向哪个方向打？打多少米才能见孔？万一找不到，不但下料孔报废，而且找孔巷道再报废，责任更重大。

在这十分严峻的关键时刻，根据前面论述的钻孔偏斜规律，结合长期积累的钻孔偏斜资料综合分析、研究，并准确测定地面钻孔时钻机的摆放位置，通过进一步分析、研究，再根据测量偶然误差出现的规律，即取平均值。最后确定较合理的找孔方位角α＝157°大胆一搏，以巷宽2m、巷高1.8m的断面掘进，当掘进至距设计钻孔中心约9m多时，终于在巷道左侧找到下料钻孔。经实测，钻孔偏斜方位角α＝152°49′55″，偏斜最大线量差ΔL＝9.65m。至于钻孔偏斜线量差为何这么大，是否因遇到断层、节理面或岩层换面等原因所致，本文无从探讨。

找到下料钻孔以后，井下和地面同时开展各种准备工作。井下，在钻孔周围继续扩大人工操作所需的工作面。然后，在下料管的终端装上混凝土缓冲器，以减缓混凝土的流速，并加工、架设一个长溜槽直达调车场内。地面，同时安装三台混凝土搅拌机，在下料管口上安装漏斗，漏斗内焊成隔筛，防止混凝土中的大块石碴造成堵管。漏斗下部做好加固和支撑措施，防止下料管因下料产生冲击力而下沉。井下和地面安装统一的联络信号（声光信号），并将信号制成信号牌分别挂在地面和井下醒目的位置。最后经过对相关作业人员进行技术培训和安全技术交底，一切准备就绪后，这个下料系统于1977年12月7日上午10点正式试下料。地面搅拌好的混凝土顺着下料管直溜到井下，一趟下料管可供三台400L的混凝土搅拌机使用。

这个下料系统不但解决了2号竖井开拓会战阶段掘进提升矸石与急需下放大量混凝土支护材料之间十分尖锐、突出的矛盾，使掘进提升矸石和下放混凝土支护材料各行其道，互不干扰；而且简化了施工工序，生产力大大提高，加快了建矿速度。偏斜钻孔在关键时刻起到了显著的“导向”作用。

4 结论

综上论述，本文的中心内容可归纳为以下三点：

1）根据工程施工的实际情况和需要，在具备类似施工条件的情况下，若采用钻孔作下料孔，将地面搅拌好的混凝土顺着下料管直溜至井下的方案是可行的、可靠的，方便快捷，效果十分显著。使用过程中从未发生过任何故障。

2）由于钻机皮带轮和传动皮带顺时针方向快速旋转产生的离心力，带动和致使钻机钻杆向着离心力的相反方向慢慢地偏斜，这是钻孔产生偏斜的一个规律。

3）既然已经掌握了钻孔偏斜的规律，倘若今后在矿山建设中需要打同样的下料钻孔，在地面安装钻机时，只要有意识地将钻机传动轴的中心线方向与井下调车场巷道中心线方向垂直，将钻孔布置在调车场巷道的准中线的垂直面上，钻孔深度在300～400m的条件下，下料钻孔达到设计深度时，一般情况下，应该在井下调车场内见孔。

从第一次对偏斜钻孔的认知和感受，到对偏斜钻孔的本质及其规律的探讨和研究，再到将探讨和研究的认识、看法进一步经过实践检验，综合分析，归纳整理得出结论，最后对偏斜钻孔的“导向作用”进行利用，对矿山建设事业是有益的。

The guiding role for deviation of drilling hole

LIU Hengrong
（Liuzhou Hengyun Blasting Engineering Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545005，China）

Through awareness and exploration for the deviation of drilling holes，some rules are obtained.According to the guiding role for deviation of drilling holes，the laying－off drilling hole can be found.The result can provide technical reference for drilling construction.

deviation of drilling hole；deviation rule；guidingrole

TD166

A

1671－4172（2015）05－0106－03

刘恒荣（1941－），男，高级工程师，爆破工程专业，主要研究方向为测量爆破。

10.3969/j.issn.1671－4172.2015.05.023