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利用水平钻机进行尾矿坝水平排渗

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利用水平钻机进行尾矿坝水平排渗

发布日期:2017-03-09 作者:陆通非开挖工程 点击:

尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流的危险源。在长达十多年甚至数十年的期间里,各种天然的和人为的不利因素时刻威胁着它的安全。

设置排渗设施可有效地降低浸润线,并有利于尾矿泥的排水固结,是增强坝体稳定性的重要措施。

目前尾矿坝的排渗设施有水平排渗、竖向排渗和竖向水平组合排渗等三种基本类型。对已堆积到一定高度而未预埋排渗体的尾矿坝,可用水平钻机在下游坡面上向坝内设置水平滤管。水平滤管具有不耗能源,管理简便,施工快,造价低的优点。所以,寻找一个安全可靠、方便快捷、经济实用的铺管施工方案是摆在我们面前的一个重要课题。

一、目前两种施工方案

1、PE整体护管方案

准备材料:

护管:整体护管,采用直径110mm壁厚7mm的聚乙烯管材,外敷设直径8mm钢筋笼加固提高纵向抗拉强度。

排渗管:采用直径75毫米壁厚6毫米聚乙烯管材,径向均匀开8个沟槽,管外缠100目不锈钢金属网两层,木工骑马钉固定。

密封:采用Φ100×12×75规格的骨架油封三道,防止矿砂流进护管。

慢速绞车:14T慢速绞车一台,滚筒缠Φ18.5mm钢丝绳200米。

施工工艺:

钻导向孔:在尾矿坝上的指定地点,利用水平定向钻机按设计深度、角度、方向钻孔,形成从坝体下部通向坝体上的导向孔,并在指定的位置出孔,同时把钻杆铺设在尾矿坝的导向孔内。

托管:将坝体内的钻杆的一端连接扩孔器等,再连接护管(内含排渗管),然后利用钻机将护管及排渗管托入尾矿坝上钻出的孔道内。

蜕皮:将排渗管的尾端固定,将护管的前端和14T慢速绞车绳头连接,开动绞车脱掉护管,将排渗管留在坝体内。

方案评价:

优点:1、初期投资少,实施速度快。

2、整体护管蜕皮简便,施工速度快,减少停顿时间可防止护管在导向孔中抱死。

3、软体护管可沿随最佳设计走向。

不足:1、整体护管一次蜕皮受场地空间限制。

2、整体护管重量、体积大,搬运不便。

3、现场拉槽、钻孔、缠过滤网准备工作时间长。

2、钢制分节护管方案

准备材料:

护管:分节护管,采用Φ108mm石油钢管制作,每节长度2.4m,两端焊接螺纹端口。

钢制分节护管结构图

托管头:护管和转环连接的短节。

托管头、变头结构图

变头:钻杆、动力头和护管连接的短节。

排渗管:采用Φ75mm壁厚7mm的PE管材,径向均匀开12个沟槽,管外缠100目不锈钢金属网一层,木工骑马钉固定。每根长度9米到施工现场后再焊接成所需要的长度。

排渗管结构图

密封:采用聚乙烯透明塑料板制作,中间挖去Φ75mm的孔洞,塑料板厚度2mm。一共四道密封,间隔10mm。

密封装置结构图

施工工艺:

钻导向孔:在尾矿坝上的指定地点,利用水平定向钻机按设计深度、角度、方向钻孔,形成从坝体下部通向坝体上不的导向孔;并同时把钻杆铺设在尾矿坝的导向孔内。

托入护管:将坝体内的钻杆的一端连接扩孔器等,再用托管头连接护管,然后利用钻机将护管托入尾矿坝上钻出的孔道内,随着护管的拖入人工连接下一根护管,直至将全部护管拖入孔道内。

穿排渗管:全部护管拖入孔道后,护管前端在坝体下方的钻机处露头,再将连接好的排渗管人工从护管上方全部穿入护管内。同时对钻机的液压钳装置进行改造,拆掉钳牙块和钻杆护轮。

蜕皮:将排渗管的尾端固定,护管前端利用变头和钻机动力头连接,开动钻机逐节脱掉护管,将排渗管留在坝体内。

方案评价:

优点:1、分节护管脱皮时占用场地空间小。

2、分节护管便于操作,劳动强度较低。

3、钢制护管抗拉、抗压强度大。

不足:1、初次投资较大。

2、钢制护管可弯曲性能差,对排渗管走向设计及导向孔线路要求严格。

3、需要对钻机液压钳装置进行改造,以适应钢制护管。

4、护管拖入导向孔后至开始蜕皮之间停顿时间较长,存在护管在导向孔中抱死风险。

二、新方案设想:

1、钢丝复合分节护管法:

该方案是在以上两个方案基础上改进而成,就是用钢丝pe复合分节护管代替钢制分节护管,主要为了解决钢制护管的初期投资大、可弯曲性能差的两个不足及"中冶方案"的三个不足。

准备材料:

护管:分节护管,采用Φ110mm厚度7mm钢丝复合PE管材制作,每节长度2.8m,两端特殊方法连接螺纹端口,两侧加焊10×10mm方钢连接螺纹端口。

钢丝网复合PE管护管接头

钢丝复合分节护管图

排渗管:同"华冶方案"。

变头:同"华冶方案"。

施工工艺:

同"华冶方案"。

方案评价:

优点:1、可随设计走向弯曲,对导向孔曲率要求不严。

2、护管随导向孔弯曲,有效降低托管阻力

不足:1、需要对钻机液压钳装置进行改造,以适应护管。

2、护管拖入导向孔后至开始蜕皮之间停顿时间较长,存在护管在导向孔中抱死风险。

2、直接托管法:

该方案是省掉前两个方案的护管蜕皮工序,将特制的排渗管进行必要的防护和加固后,直接将排渗管按着设计线路埋入坝体中。

准备材料:

护管:采用Φ160mm壁厚10mm长度4米的钢丝复合PE管,一头和特制带管头连接另一头可安装密封圈。护管的作用是保护刚扩孔后的钻孔使之逐渐趋于稳定,孔壁光滑并且能够分散径向扭矩,从而起到保护排渗管的作用,可重复使用。

带管头:分为护管带管头和排渗管带管头,大小两个带管头组合一起使用,结构如图

带管头结构图

排渗管:采用Φ75-90mm壁厚7-8.2mm的PE管,均匀开8-12个沟槽,再用PE条料绕PE管均匀缠绕,外部先缠绕80目尼龙渗水滤网,再缠绕20目不锈钢保护网,用木工骑马钉固定。将做好的排渗管每间隔1米焊铁板箍,铁板箍两侧分别焊Φ8mm圆钢加固。每根长度9-12米,现场焊接到需要的长度,加大渗水面积,提高渗水速度。

螺旋槽孔排渗管方案对比

排渗管加固保护结构图

排水管:采用Φ75-90mm壁厚4mm的PE管,长度根据现场条件而定。一头用特制接头和排渗管连接,另一头至集中排水沟内。

施工工艺:

钻导向孔:在尾矿坝上的指定地点,利用水平定向钻机按设计深度、角度、方向钻孔,并在指定的位置出孔,形成从坝体下部通向坝体上不的导向孔;并同时把钻杆铺设在尾矿坝的导向孔内。

托管:将坝体内的钻杆的一端连接扩孔器等,再连接护管(内含排渗管),在排渗管上间每隔20米安装扶孔器,然后利用钻机将护管及排渗管托入尾矿坝上钻出的孔道内。

托管连接工艺示意图

分离:将护管和排渗管分离,拉出护管。

清洗:如果在托管过程中排渗管滤网部分被矿砂堵塞,可利用水平钻机高压泵对排渗网进行高压水清洗。

滤网渗水原理图

方案评价:

优点:1、工序简单,施工速度快。

2、不受管径限制(最大可铺设Φ110mm排渗管),渗水面积大,排渗效果好。

3、施工劳动强度低。

不足:1、直接拖排渗管会对滤网有一定的损伤。(损伤程度需要试验后得出结论)

2、排渗成本略有增加。


相关标签:河北非开挖工程,北京管道穿越,拉管施工

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