一种不良地质段斜井反拉扩孔施工卡钻处理救援系统的制作方法

1.本实用新型属于斜井施工技术领域，具体涉及一种不良地质段斜井反拉扩孔施工卡钻处理救援系统。


背景技术：

2.在抽水蓄能电站引水系统在设计布置时由于斜井水的流态较竖井好、损失也较少,常作为引水遂洞斜竖井选则时的首选，斜井包括上弯段、斜直段及下弯段；斜井施工也是整个电站施工难度较大，不安全因素较多的施工环节；斜井施工按工序分为开挖施工、混凝土施工、灌浆施工，按部位分又分为斜井上弯段施工、斜井斜直段施工和斜井下弯段施工。这些斜井多采用50
°
左右布置，具有长度长、直径大的特点。斜井的安全施工是整个输水系统建设的关键，目前这类斜井通常采用“先导井开挖，后扩大开挖”的施工方法。先导井开挖又分为两种，一种是反井钻机钻凿导井，另一种是爬罐法。其中，爬灌法需要大量人员进入工作面进行钻眼、装药、出渣、危石处理、支护的作业，受到有害气体、淋水、落石等威胁，伤亡事故时有发生；而反井钻机法的机械化程度高，安全高效、工人操作环境好，具有显著优势，故一般采用反井钻机法。反井钻机法施工需要先正向钻进一小直径的导孔，而后再反向提拉扩大导孔形成导井，在反向提拉扩孔时，不可避免的会对刀盘产生损耗，当刀盘出现磨损或滚刀掉落等情况时，无法继续正常的扩孔作业，需要利用反井钻机向下反推刀盘至下井口更换维修。然而，再下放刀盘的过程中，若遇到已成型的导井下部存在破碎地层等不良地质段时，刀盘极大可能会卡在不良地质段形成的沟槽内，使刀盘无法继续下放，施工停滞，其产生的时间和经济损失无法估量，因此，现需要一种能够安全、快速、高效地解决反拉扩孔施工中刀盘卡在沟槽内无法继续使用的救援系统。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种不良地质段斜井反拉扩孔施工卡钻处理救援系统，其结构简单，设计合理，实用性强，通过在高压管道中层排水廊道布置刀盘起吊辅助孔，刀盘起吊辅助孔的出钻点均布设在刀盘卡钻位置的附近区域，在刀盘起吊辅助孔内穿提拉钢丝绳起吊刀盘，将刀盘缓缓吊离沟槽部位，待刀盘吊离沟槽至导井内正常作业工位后用反井钻机的推力将刀盘下放至导井下井口，再通过沟槽回填辅助孔向导井内输送水泥砂浆，进行沟槽部位的回填，防止后续刀盘再次卡钻，便于推广使用。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种不良地质段斜井反拉扩孔施工卡钻处理救援系统，其特征在于：包括与刀盘卡钻位置配合的刀盘提拉系统、沟槽回填辅助孔、以及设置在导井内的简易作业平台；
5.所述刀盘提拉系统包括用于连通高压管道中层排水廊道与导井的刀盘起吊辅助孔，以及设置在高压管道中层排水廊道内且与刀盘起吊辅助孔配合的起吊机构；
6.所述刀盘起吊辅助孔包括依次布设的第一辅助孔、第二辅助孔、第三辅助孔和第
四辅助孔；第一辅助孔的出钻点为刀盘下表面所在平面与导井内壁相交的最高点，第一辅助孔的入钻点为位于高压管道中层排水廊道内壁上且与第一辅助孔的出钻点距离最近的点位；第二辅助孔的出钻点为过刀盘中心点的刀盘横截面与导井内壁相交的最高点，第二辅助孔的入钻点为位于高压管道中层排水廊道内壁上且与第二辅助孔的出钻点距离最近的点位；第三辅助孔的出钻点为以第二辅助孔的出钻点为起始点，沿导井长度方向向上延伸1.5m～2.5m的点位；第三辅助孔的入钻点为位于高压管道中层排水廊道内壁上且与第三辅助孔的出钻点距离最近的点位；第四辅助孔的出钻点为以第三辅助孔的出钻点为起始点，沿导井长度方向向上延伸3.5m～5.5m的点位；第四辅助孔的入钻点为位于高压管道中层排水廊道内壁上且与第四辅助孔的出钻点距离最近的点位；沟槽回填辅助孔位于第三辅助孔旁侧，沟槽回填辅助孔连通高压管道中层排水廊道和导井，沟槽回填辅助孔的出钻点位于沟槽顶部；
7.所述第一辅助孔内下放有用于提拉刀盘的第一提拉钢丝绳；第二辅助孔内下放有用于提拉刀盘的第二提拉钢丝绳；第三辅助孔内下放有用于人员攀登至刀盘卡钻位置处的登山绳；第四辅助孔内下放有辅助探照灯、井内高清摄像头、有线电话线路及供风管；
8.所述起吊机构包括设置在在高压管道中层排水廊道内且与第一提拉钢丝绳连接的第一起吊装置，以及与第二提拉钢丝绳连接的第二起吊装置。
9.上述的一种不良地质段斜井反拉扩孔施工卡钻处理救援系统，其特征在于：所述导井下井口处还设置有吊点锚杆和刀盘过渡作业斜坡，吊点锚杆用于悬挂下放至导井下井口的刀盘，刀盘过渡作业斜坡的倾斜角度与导井的倾斜角度相同。
10.上述的一种不良地质段斜井反拉扩孔施工卡钻处理救援系统，其特征在于：所述简易作业平台包括平台主体和用于连接平台主体与导井内壁的连接组件，所述平台主体包括半圆形钢管架、固定设置在半圆形钢管架上的半圆形钢筋网、以及设置在半圆形钢管架内侧且用于支撑半圆形钢筋网的十字支撑架；所述连接组件包括多个沿半圆形钢管架的圆弧段布设的连接单元，所述连接单元包括锚固在导井内壁内的钢套筒、插设在钢套筒内且与其螺纹连接的水平支撑杆、以及多个设置在水平支撑杆伸出导井内壁的杆段上且用于连接半圆形钢筋网的钢网连接件。
11.上述的一种不良地质段斜井反拉扩孔施工卡钻处理救援系统，其特征在于：所述水平支撑杆伸出导井内壁的长度不小于半圆形钢管架半径的一半；所述水平支撑杆伸入导井内壁内的长度不小于水平支撑杆伸出导井内壁的长度的一半，所述水平支撑杆伸入导井内壁内的杆段上开设有外螺纹。
12.上述的一种不良地质段斜井反拉扩孔施工卡钻处理救援系统，其特征在于：所述钢网连接件包括用于卡接半圆形钢筋网十字交叉处的十字定位卡扣、用于连接十字定位卡扣与水平支撑杆的安装座、以及用于连接半圆形钢筋网与水平支撑杆的绑扎钢丝绳，安装座套设在水平支撑杆上，十字定位卡扣与水平支撑杆转动连接。
13.上述的一种不良地质段斜井反拉扩孔施工卡钻处理救援系统，其特征在于：所述水平支撑杆远离导井内壁的一端设置有穿过半圆形钢筋网网洞的限位柱。
14.上述的一种不良地质段斜井反拉扩孔施工卡钻处理救援系统，其特征在于：所述第一起吊装置包括手拉葫芦和用于固定手拉葫芦的天锚，所述天锚的数量为两个，所述天锚底部具有吊环，手拉葫芦通过两个天锚挂设在高压管道中层排水廊道内壁上，手拉葫芦
的伸缩方向与第一辅助孔的轴线方向重合；所述第二起吊装置与第一起吊装置的结构相同。
15.本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
16.综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，实用性强，通过在高压管道中层排水廊道布置刀盘起吊辅助孔，刀盘起吊辅助孔的出钻点均布设在刀盘卡钻位置的附近区域，在刀盘起吊辅助孔内穿提拉钢丝绳起吊刀盘，将刀盘缓缓吊离沟槽部位，待刀盘吊离沟槽至导井内正常作业工位后用反井钻机的推力将刀盘下放至导井下井口，再通过沟槽回填辅助孔向导井内输送水泥砂浆，进行沟槽部位的回填，防止后续刀盘再次卡钻，便于推广使用。
17.下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
18.图1为本实用新型的结构示意图。
19.图2为图1的a处放大图。
20.图3为图1的b处放大图。
21.图4为本实用新型中斜井、高压管道中层排水廊道、刀盘起吊辅助孔和沟槽回填辅助孔的位置关系示意图。
22.图5为本实用新型中简易作业平台的结构示意图。
23.图6为本实用新型中水平支撑杆和钢网连接件的结构示意图。
24.附图标记说明:
25.1-斜井；
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2-导井；
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3-半圆形钢管架；
26.4-半圆形钢筋网；
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5-十字支撑架；
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6-钢套筒；
27.7-水平支撑杆；
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8-刀盘；
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9-限位柱；
28.10-十字定位卡扣；
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11-安装座；
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12-绑扎钢丝绳；
29.13-高压管道中层排水廊道；
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14-第一辅助孔；
30.15-第二辅助孔；
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16-第三辅助孔；
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17-第四辅助孔；
31.18-沟槽；
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19-沟槽回填辅助孔；
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20-第一提拉钢丝绳；
32.21-第二提拉钢丝绳；
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22-第一起吊装置；
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23-第二起吊装置；
33.24-钻杆；
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25-吊点锚杆；
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26-简易作业平台；
34.27-刀盘过渡作业斜坡；
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28-手拉葫芦；
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29-天锚。
具体实施方式
35.如图1至图6所示，本实用新型包括与刀盘8卡钻位置配合的刀盘提拉系统、沟槽回填辅助孔19、以及设置在导井2内的简易作业平台26；
36.所述刀盘提拉系统包括用于连通高压管道中层排水廊道13与导井2的刀盘起吊辅助孔，以及设置在高压管道中层排水廊道13内且与刀盘起吊辅助孔配合的起吊机构；
37.所述刀盘起吊辅助孔包括依次布设的第一辅助孔14、第二辅助孔15、第三辅助孔16和第四辅助孔17；第一辅助孔14的出钻点为刀盘8下表面所在平面与导井2内壁相交的最高点，第一辅助孔14的入钻点为位于高压管道中层排水廊道13内壁上且与第一辅助孔14的
出钻点距离最近的点位；第二辅助孔15的出钻点为过刀盘8中心点的刀盘8横截面与导井2内壁相交的最高点，第二辅助孔15的入钻点为位于高压管道中层排水廊道13内壁上且与第二辅助孔15的出钻点距离最近的点位；第三辅助孔16的出钻点为以第二辅助孔15的出钻点为起始点，沿导井2长度方向向上延伸1.5m～2.5m的点位；第三辅助孔16的入钻点为位于高压管道中层排水廊道13内壁上且与第三辅助孔16的出钻点距离最近的点位；第四辅助孔17的出钻点为以第三辅助孔16的出钻点为起始点，沿导井2长度方向向上延伸3.5m～5.5m的点位；第四辅助孔17的入钻点为位于高压管道中层排水廊道13内壁上且与第四辅助孔17的出钻点距离最近的点位；沟槽回填辅助孔19位于第三辅助孔16旁侧，沟槽回填辅助孔19连通高压管道中层排水廊道13和导井2，沟槽回填辅助孔19的出钻点位于沟槽18顶部；
38.所述第一辅助孔14内下放有用于提拉刀盘8的第一提拉钢丝绳20；第二辅助孔15内下放有用于提拉刀盘8的第二提拉钢丝绳21；第三辅助孔16 内下放有用于人员攀登至刀盘8卡钻位置处的登山绳；第四辅助孔17内下放有辅助探照灯、井内高清摄像头、有线电话线路及供风管；
39.所述起吊机构包括设置在在高压管道中层排水廊道13内且与第一提拉钢丝绳20连接的第一起吊装置22，以及与第二提拉钢丝绳21连接的第二起吊装置23。
40.需要说明的是，利用本系统进行卡钻救援的具体方法为：
41.步骤一、刀盘卡钻位置的确定；
42.步骤二、刀盘提拉系统和沟槽回填辅助孔的位置确定与施工：
43.步骤201、根据刀盘8卡钻的位置确定刀盘起吊辅助孔的位置；
44.步骤202、在高压管道中层排水廊道13内，根据步骤201确定的刀盘起吊辅助孔的位置进行第一辅助孔14、第二辅助孔15、第三辅助孔16和第四辅助孔17的打设；
45.步骤203、在第三辅助孔16旁侧打设用于向沟槽18内灌输水泥砂浆的沟槽回填辅助孔19，
46.步骤204、由第一辅助孔14向导井2内下放用于提拉刀盘8的第一提拉钢丝绳20；由第二辅助孔15向导井2内下放用于提拉刀盘8的第二提拉钢丝绳21；由第三辅助孔16向导井2内下放用于人员攀登至刀盘8卡钻位置处的登山绳；由第四辅助孔17向导井2内下放辅助探照灯、井内高清摄像头、有线电话线路及供风管；
47.步骤205、在高压管道中层排水廊道13内安装第一起吊装置22，用于将第一提拉钢丝绳20沿第一辅助孔14长度方向向上提拉；在高压管道中层排水廊道13内安装第二起吊装置23，用于将第二提拉钢丝绳21沿第二辅助孔 15长度方向向上提拉；
48.步骤三、刀盘与刀盘提拉系统的连接：
49.通过第四辅助孔17内下放的井内高清摄像头时刻观察导井2内围岩稳定情况，确认导井2内围岩稳定后，人员通过登山绳攀登至刀盘8卡钻位置底部，在刀盘8卡钻位置下方安装呈水平布设的简易作业平台26，随后将第一提拉钢丝绳20的底端固定在刀盘8底部，将第二提拉钢丝绳21的底端固定在刀盘8的中心杆上；
50.步骤四、刀盘的起吊与下放：
51.导井2内和导井2下井口处人员撤离；以第二提拉钢丝绳21为主提拉钢丝绳，通过第二起吊装置23提拉第二提拉钢丝绳21从而起吊刀盘8；以第一提拉钢丝绳20为辅助提拉钢丝绳，通过第一起吊装置22提拉第一提拉钢丝绳20从而改变刀盘8应力方向；第一起吊装
置22和第二起吊装置23相互配合，将刀盘8吊离沟槽18；随后反井钻机通过钻杆24将刀盘8向导井2 下井口处反推，直至刀盘8下放至导井2下井口作业面；
52.步骤五、回填沟槽。
53.需要说明的是，导井2是在斜井1反拉扩孔施工中产生的，导井2的倾斜度与斜井1的倾斜度相同，导井2的直径小于斜井1的直径。
54.需要说明的是，斜井1与高压管道中层排水廊道13呈异面布设。
55.需要说明的是，为了保证刀盘8的稳定性，第一起吊装置22和第二起吊装置23不能同时动作。
56.需要说明的是，在刀盘8下放的过程中，为避免刀盘8上连接的钢丝绳卷入刀盘，在每根钢丝绳端部分别固定一根绳索，用于钢筋绳牵引；刀盘下放的过程中根据下放进尺，在高压管道中层排水廊道13不断下放钢丝绳和绳索，刀盘8和钢丝绳同步下放，保证钢丝绳随着刀盘8缓缓下放至下井口，避免钢丝绳钢丝绳缠绕在刀盘或钻杆上。
57.本实施例中，所述导井2下井口处还设置有吊点锚杆25和刀盘过渡作业斜坡27，吊点锚杆25用于悬挂下放至导井2下井口的刀盘8，刀盘过渡作业斜坡27的倾斜角度与导井2的倾斜角度相同。
58.需要说明的是，刀盘过渡作业斜坡27是在导井2下井口处利用石渣回填成型的，便于刀盘8下放，导井2下井口顶部设置有两组共四根吊点锚杆25，吊点锚杆25布置在距离导井2下井口中心轴线下游侧顶拱1.0m 处，用于牵拉刀盘；
59.当刀盘8下放到距离导井2下井口井沿约5m时暂停下放，在刀盘8 底部悬挂悬挂两根牵拉钢丝绳，一根牵拉钢丝绳连接在装载机上，另一根牵拉钢丝绳穿过吊点锚杆25连接在导井2下井口处的手拉葫芦上。用装载机向下游侧拉紧钢丝绳，缓缓用力，并用导井2下井口处的手拉葫芦通过锚杆吊环将刀盘向下游侧拉紧、悬起。装载机和手拉葫芦配合，缓慢下放刀盘，直至刀盘全部露出下井口。
60.本实施例中，所述简易作业平台26包括平台主体和用于连接平台主体与导井2内壁的连接组件，所述平台主体包括半圆形钢管架3、固定设置在半圆形钢管架3上的半圆形钢筋网4、以及设置在半圆形钢管架3内侧且用于支撑半圆形钢筋网4的十字支撑架5；所述连接组件包括多个沿半圆形钢管架3的圆弧段布设的连接单元，所述连接单元包括锚固在导井2内壁内的钢套筒6、插设在钢套筒6内且与其螺纹连接的水平支撑杆7、以及多个设置在水平支撑杆7伸出导井2内壁的杆段上且用于连接半圆形钢筋网4的钢网连接件。
61.本实施例中，所述水平支撑杆7伸出导井2内壁的长度不小于半圆形钢管架3半径的一半；所述水平支撑杆7伸入导井2内壁内的长度不小于水平支撑杆7伸出导井2内壁的长度的一半，所述水平支撑杆7伸入导井2内壁内的杆段上开设有外螺纹。
62.本实施例中，所述钢网连接件包括用于卡接半圆形钢筋网4十字交叉处的十字定位卡扣10、用于连接十字定位卡扣10与水平支撑杆7的安装座11、以及用于连接半圆形钢筋网4与水平支撑杆7的绑扎钢丝绳12，安装座11 套设在水平支撑杆7上，十字定位卡扣10与水平支撑杆7转动连接。
63.本实施例中，所述水平支撑杆7远离导井2内壁的一端设置有穿过半圆形钢筋网4网洞的限位柱9。
64.需要说明的是，半圆形钢管架3与水平支撑杆7通过绑扎钢丝绳绑扎连接。
65.需要说明的是，导井2是在斜井1反拉扩孔施工中产生的，导井2的倾斜度与斜井1的倾斜度相同，导井2的直径小于斜井1的直径。
66.本实施例中，所述连接单元的数量不少于六个。
67.本实施例中，平台主体位于刀盘8卡钻位置的下方。
68.需要说明的是，钢套筒6的锚固安装过程是：作业人员先依附在安全绳和攀登绳上，利用冲击钻在导井2内壁半圆范围内钻设多个锚固孔，随后将钢套筒6锚固在锚固孔内，钢套筒6内壁开设有内螺纹，便于与水平支撑杆7螺纹连接。
69.上述锚固孔应避免打设在不良地质段。
70.需要说明的是，通过在导井2内壁上设置平台主体，第一，能够扩大卡钻救援的作业面积，使救援操作更加方便，第二，能够为攀登导井2的人员提供一个休息平台，避免疲劳作业，从而能够保证作业人员的人身安全；
71.通过设置连接组件可拆卸连接平台主体和导井2，拆除快速方便，便于使用后回收平台主体，节约资源；
72.通过设置钢套筒6将水平支撑杆7螺纹连接在导井2内，使整体连接结构更加稳定，同时方便拆除；
73.通过在水平支撑杆7上设置钢网连接件固定半圆形钢筋网4，能够保证半圆形钢筋网4与水平支撑杆7之间的稳定连接关系，使作业人员施加在半圆形钢筋网4上的力能够通过水平支撑杆7传递至导井2，从而保证半圆形钢筋网4结构的稳定性，使用效果好。
74.本实施例中，所述十字定位卡扣10选用授权公告号为cn 101105025 b 的发明专利《绑扎钢丝绳十字定位卡扣》。
75.需要说明的是，当需要拆除半圆形钢管架3和半圆形钢筋网4时，拆除十字定位卡扣10和绑扎钢丝绳12即可将半圆形钢管架3和半圆形钢筋网4整体上提拆除；当下次需要再次安装半圆形钢管架3和半圆形钢筋网4时，需要更换新的十字定位卡扣10和绑扎钢丝绳12进行安全可靠的连接。
76.需要说明的是，通过绑扎钢丝绳12的绑扎也可避免半圆形钢筋网4 受力翘起，保证半圆形钢筋网4上作业人员的人身安全。
77.所述钢网连接件在实际使用时，首先通过安装座11将十字定位卡扣 10套设在水平支撑杆7上，随后将水平支撑杆7与钢套筒6螺纹连接，从导井2下井口处吊装平台主体，将整个平台主体由上往下放置在连接组件上，水平支撑杆7支撑平台主体，限位柱9穿过半圆形钢筋网4网洞防止平台主体水平滑移；随后先使用十字定位卡扣初步定位平台主体位置，再使用绑扎钢丝绳12绑扎固定，使整个平台主体的固定牢固可靠，保证半圆形钢筋网4上作业人员的人身安全。
78.需要说明的是，即使有本简易作业平台作为高空临时休息作业平台，但还需作业人员时刻穿戴好安全防护措施，如安全绳、半身安全带和止坠器等，全方位保护作业人员的人身安全。
79.本实施例中，所述第一起吊装置22包括手拉葫芦28和用于固定手拉葫芦28的天锚29，所述天锚29的数量为两个，所述天锚29底部具有吊环，手拉葫芦28通过两个天锚29挂设在高压管道中层排水廊道13内壁上，手拉葫芦28的伸缩方向与第一辅助孔14的轴线方向重合；所述第二起吊装置23 与第一起吊装置22的结构相同。
80.本实施例中，所述手拉葫芦28为20t手拉葫芦。
81.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。