本文通過理論分析和室內實驗相結合的方法,結合蟠龍抽水蓄能電站的工程地質情況,先對反井鉆機施工井筒圍巖進行分級研究,再針對井筒圍巖中遇水軟化的泥巖進行浸水軟化試驗,得到其力學參數(shù)的軟化規(guī)律,最終建立了考慮工程參數(shù)、巖石力學參數(shù)、軟化效應、邊界條件的井幫圍巖位移與浸水時間解析模型,用來評價反井鉆井法擴孔施工過程中井幫縮徑和圍巖失穩(wěn)的安全性,為反井鉆井法的工程應用提供參考�；谀壳皣鴥韧忉槍Ψ淳@井法的圍巖分級方法尚未明確的情況,通過對比分析反井鉆機的破巖機理和隧道工程中TBM掘進機的破巖機理,本論文借鑒TBM施工隧道的的圍巖分級的經(jīng)驗和優(yōu)點,以巖石的抗壓強度、耐磨性、巖體的完整性這三個影響反井鉆機施工的主要的因素,對不同等級地質情況下的反井鉆機施工條件進行了劃分。由于反井鉆機施工圍巖穩(wěn)定性的判定依據(jù)未考慮圍巖吸水軟化對井幫穩(wěn)定性的影響,而圍巖吸水軟化會造成井幫縮徑和圍巖失穩(wěn)。本論文通過對泥巖的常規(guī)力學試驗研究,得出了本次試驗泥巖的天然含水率、密度、單軸抗壓強度及抗剪切強度等物理性質;通過浸水軟化試驗研究,得出了泥巖的吸水率、單軸抗壓強度、彈性模量、泊松比與浸水時間的變化關系,以及不同水壓、... 

【文章來源】：煤炭科學研究總院北京市

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

井幫縮徑現(xiàn)場

2反井鉆井法圍巖分級研究15圖2.1導孔鉆進示意圖Figure2.1Guidewelldrillingschematic當導孔鉆頭鉆入下部巷道后，卸下導孔鉆頭，再用擴孔鉆頭進行更換，然后從下到上進行擴孔，以達到設計井筒的尺寸。當反井鉆機進行擴孔時，由反井鉆機的動力頭施加在鉆桿上的軸向拉力和回轉扭矩將驅動擴孔鉆頭旋轉并破碎巖石。軸向拉力T使得刀齒壓入巖石并使巖石破碎，回轉扭矩kM使得刀頭產生一個剪應力，使得破碎的巖石從巖體脫落，從而擴孔鉆進。擴孔鉆進示意圖如圖2.2所示。MkT動力頭鉆桿擴孔鉆頭圖2.2擴孔鉆進示意圖Figure2.2Reamingdrillingdiagram2.1.2TBM破巖機理TBM刀盤上的圓盤滾刀在推力作用下擠壓巖石表面。同時，圓盤滾刀在扭矩的作用下繞刀盤的中心軸旋轉。在推力和扭矩的共同作用下，刀盤帶動滾刀以一定的軌跡在破巖面上滾動。當巖石上的壓力大于巖石的抗壓強度時，巖石會破裂，滾刀會穿透進入巖石，形成軌跡槽。隨著凹槽深度的增加，破碎巖石表面上的裂紋會加深并擴展，巖石逐漸破碎。同時，扭矩將巖體表面上的破碎巖石從巖

冷卻水），圍巖吸水軟化導致巖體強度變低。當反井擴孔鉆進穿越以這類巖石（遇水軟化類巖石）為主構成的地層時，水對井幫圍巖的影響十分突出[66]。當反井擴孔鉆進穿越遇水軟化圍巖地層時，圍巖遇水導致圍巖體的強度降低，巖性由脆性轉變?yōu)檠有�，巖體的穩(wěn)定性也會降低。并且，由于反井擴孔的卸荷作用，井幫臨空面會產生徑向位移，而吸水軟化圍巖地層遇水會導致圍巖巖體力學性能的弱化，進而加大井幫臨空面的徑向位移，當徑向位移逐漸增大，擴孔鉆進形成的井幫直徑就會減小，即產生反井工程中的“縮徑”現(xiàn)象，如圖所示。圖2.3擴孔施工的“縮徑”現(xiàn)象Figure2.3"Reducingthediameter"phenomenonofreamingconstruction隨著“縮徑”的范圍不斷擴大，即井幫位移逐漸增大，鉆具將無法下放，導致埋鉆等事故的發(fā)生，這樣不僅造成了經(jīng)濟損失，也意味著工程失敗。依據(jù)工程經(jīng)驗，現(xiàn)實反井工程施工的解決辦法是：先通過地層取芯了解巖層的大概性質，如果存在遇水軟化類巖石，則必須結合泥漿護壁的工藝，同時反井鉆機以一定的鉆進參數(shù)迅速穿過，泥漿的關鍵參數(shù)（如密度、粘度、泥皮厚度）需要經(jīng)過調試才能確保阻止更多的水浸入井幫�？傊�，需要一定限度地隔絕水與井幫，才能減


本文編號：3244069