反井鉆進工藝  
反井鉆機可用于施工豎井和斜井甚至可以施工水平鉆孔，其主要施工工藝包括導孔鉆進和擴孔鉆進，在上部施工出反井鉆機平臺，澆筑鉆機基礎和其它輔助臨時設施，安裝鉆機，由上向下鉆進一小直徑導孔，導孔鉆頭后，將擴孔鉆頭運到下部，拆下導孔鉆頭，連接擴孔鉆頭，由下向上擴孔。導孔鉆進過程中破碎的巖石靠水泵或泥漿泵產(chǎn)生的壓力水或泥漿排到地面，擴孔時巖屑靠自重落到下水平，由裝載設備運出。 

一、 反井鉆機工藝原理  反井鉆進工藝（主要說明第一類反井鉆機），包括導孔鉆進和擴孔鉆進。反井鉆進工藝原理是通過鉆機的電機帶動液壓馬達，液壓馬達驅動水龍頭，并利用液壓動力將扭矩傳遞給鉆具系統(tǒng)，帶動鉆桿及鉆頭旋轉，導孔鉆頭或擴孔鉆頭上的滾刀在鉆壓的作用下，沿井底巖石工作面作純滾動和微量滑移。同時，主機油缸產(chǎn)生的軸向拉、壓力，也通過動力頭、鉆桿作用在導孔鉆頭或擴孔鉆頭上，使導孔鉆頭的滾刀在鉆壓作用下滾動，產(chǎn)生沖擊載荷，使?jié)L刀齒對巖石產(chǎn)生沖擊、擠壓和剪切作用，破碎巖石。被破碎的巖屑在導孔鉆進時被正循環(huán)的洗井液沖洗，巖屑沿著鉆桿與孔壁間的環(huán)形空間由洗井液提升到鉆孔外。在擴孔時巖屑靠自重直接落到下水平巷道內(nèi)，采用裝巖機和運輸設備及時清理運出。導孔鉆進時鉆桿不斷加長，從上水平到鉆透的下水平形成小直徑（200～300mm）的鉆孔。之后將導孔鉆頭卸下，裝上擴孔鉆頭。擴孔鉆進時不斷拆下鉆桿，直到鉆桿拆完，擴孔鉆頭從下水平拉到上水平為止。例如，鉆鑿Φ1.4m的井孔時，只需先鉆Φ216mm的導孔，直至導孔鉆透下水平巷道，將導孔鉆頭在此卸下，接上Φ1.4m的擴孔鉆頭，再由下往上擴孔鉆至上水平巷道即可。若需鉆進Φ2.0m的井孔，再將Φ1.4m鉆頭下放到下水平巷道拆掉，接上Φ2.0m擴孔 鉆頭，繼續(xù)由下往上鉆進，直至鉆頭露出。  好的反井鉆機只是鉆成高質量反井的必要條件，必須根據(jù)不同的條件確定不同的施工工藝。反井鉆機功能主要考慮的是滿足反井鉆進推進和旋轉的基本要求，以及其它方面的輔助工藝要求，還要由掌握 工藝技術的人員實施，才能達到應有的效果。  可見，反井鉆機在地下惡劣的環(huán)境、復雜的地質條件下鉆進地下工程，不但需要有可靠的設備，而且需要有適合的鉆進工藝，以便在達到一定的質量要求前提下，安全、高效、快速的完成施工任務。導孔的作用是將鉆具下放到下水平，以便連接擴孔鉆頭。導孔破巖量雖然只占總破巖量的2.5%或更小，但導孔鉆進關系到鉆孔的質量，是反井施工的關鍵。導孔的垂直度決定了鉆孔的偏斜率；導孔鉆進過程也是對地層探測的過程，可以了解巖石性質、地質構造等，對擴孔鉆頭破巖刀具的選擇及工程支護方式的選擇都有參考價值；還可以通過導孔，對穩(wěn)定性較差的地層進行預加固處理。導孔鉆進時一般要求推進速度較快、推進壓力大（有時需要上拉）、轉速高。
反井鉆機鉆進導孔施工工藝見圖4-1。  

圖4-1  反井鉆機導孔工藝  1- 動力水龍頭；2- 鉆桿；3- 導孔鉆頭；4- 從泥 漿泵壓入的泥漿；  5- 從環(huán)形空間返回的攜帶巖渣泥漿；6- 泥漿循環(huán)池；7- 泥漿泵


擴孔鉆進過程是大量破碎巖石的過程，需要根據(jù)巖石條件選擇破巖滾刀，布置擴孔鉆頭，制定相應的鉆進參數(shù)。擴孔鉆進一般要求推進速度較慢、推進力大（上拉力大）、轉速低，以達到鉆進效率最高。 
反井鉆機擴孔施工工藝見圖4-2。

圖4-2 反井鉆機擴孔工 藝  1- 擴孔鉆頭；2- 下水平巷道；3- 擴孔自由落下的巖渣

二、 鉆進參數(shù)的選擇
（1）鉆壓  鉆壓是指鉆機施加給破巖滾刀上的壓力總和。但有效鉆壓應使巖石達到體積破碎，也就是能夠達到合理的鉆進速度（m/h）。 鉆進導孔時，鉆壓是鉆機對鉆具的推力和鉆具的重量之和。為了保證鉆孔的垂直度，要恒壓鉆進。開孔時要以小鉆壓鉆進，鉆壓的大小根據(jù)鉆孔直徑、破巖刀具類型、鉆進速度和地質條件而定。不同類型的巖石所需要的鉆壓也不同，一般情況下，對松軟地層和過渡地層巖石抗壓強度低，應采用低鉆壓，對堅硬巖石和穩(wěn)定地層宜采用高鉆壓。在導孔快要鉆透時，應逐漸降低鉆壓。施工直徑1.2m和2.0m的鉆孔時，在不同巖石中，鉆壓和鉆速的關系，可參照表4-1、表4-2 所示。 
表4-1  （D2 =1.2m）鉆速與鉆壓的關系

表4-2  （D2 =2.0m）鉆速與鉆壓的關系

（2）轉速  為了使巖石從巖體上破碎下來，必須使刀齒和巖石有足夠的接觸時間。因為鉆進過程中，鉆具的受力狀況十分復雜，刀齒和巖石接觸時間過短，破巖鉆壓主要消耗在使巖石發(fā)生變形，而使機械能損耗掉，只有適當?shù)慕佑|時間，破碎效率才高，所以轉速應滿足導孔鉆進和擴孔鉆進的需要。導孔鉆進鉆孔直徑小，為提高導孔鉆速和鉆孔精度，需要轉速高一些，采用三牙輪鉆頭，有相應的推薦轉速范圍，一般取推薦的下限。擴孔鉆進時要考慮邊刀的最大線速度和刀齒破巖需要和巖石接觸的最短時間，轉速要低一些，由于邊刀自轉速度限制，其大小主要根據(jù)擴孔直徑確定。對于軟巖滾刀刀齒接觸時間可取小值，相反則應取大值。一般認為接觸時間不快于0.02～0.03s之間比較適宜。對鑲齒滾刀的轉速（n），可用下式求得：
式中   n—轉速，（r/min）；  c—滾刀大端半徑，（cm）；  —同一排齒上兩齒之間的夾角（°）； Rt—破巖所需量的接觸時間，（s）；  Rb—鉆頭半徑，（cm）。  例如，當c=15cm，Rb=60、70、100cm；Rt=0.02～0.03s， =10°～20°時，其n值如表4-3：
表4-3  不同鉆頭直徑n值的變化
轉速（r/min）     鉆頭半徑（mm）  10°  15°  20°  600 13～20 20～31 27～41 700 11～17 17～26 23～35 1000  8～12 12～18 16～24 
（3）鉆速  鉆速是指單位時間內(nèi)鉆進長度，包括導孔鉆速和擴孔鉆速。它和鉆機推進和提拉速度不完全相同，與地層條件、排渣有關。 
（4）鉆孔傾角  鉆孔傾角是指鉆孔軸線和水平面的夾角。反井鉆機鉆孔傾角也是由工程需要確定，但一般要滿足擴孔過程破碎下來的巖屑靠自重可以
自動下落；另一方面，隨著鉆孔傾角的變小，鉆孔精度控制難度也在加大，綜合考慮，一般要求鉆孔傾角大于40°，這也可以滿足一般地下工程需要。但對于一些市政管網(wǎng)，不能采用其它方法施工時，反井鉆機也可以施工近水平孔，但工序復雜，要采取控制鉆孔精度的特 殊設備，施工成本較高。 
（5）鉆孔偏斜  鉆孔偏斜是指導孔鉆進開孔中心點和透孔中心點在垂直于鉆孔設計軸線的平面內(nèi)投影的最大偏移距離除以鉆孔設計長度的百分比。它是衡量鉆孔精度的重要依據(jù)。工程類型不同，對鉆孔精度要求也不同，如對于一些通風孔，鉆孔精度可要求低一些，但對于還要刷大的工程，鉆孔至少要在開挖荒徑內(nèi)，要求鉆孔精度高一些。鉆孔精度與鉆機和鉆具設計結構有關，對反井施工實際操作有更重要的關系，即是衡量鉆機性能和操作管理水平的重要指標。一些反井鉆機雖然標明 鉆孔偏斜率，但這并不是一個限定的指標，可作為參考。