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Horizontales Richtbohren ist ein intuitives Mittel zur geologischen Untersuchung

September 8, 2021

Direktionale Horizontalbohrungen Technologie kombiniert traditionelle geologische Kerntechnologie mit horizontales Richtbohren Technologie, ergänzt durch In-Hole-Testing-Technologie, die die widrigen geologischen Bedingungen vor dem Tunnelkopf intuitiv und genau verstehen können. Zur Zeit, Diese Technologie wurde bei der geologischen Untersuchung von Tunneln im In- und Ausland eingesetzt, es hat aber auch Nachteile, wie z.B. die Beeinträchtigung der Tunnelbautechnik, die Unfähigkeit, einige kleine Fehler und große durchdringende Gelenke vorherzusagen, und die Schwierigkeit beim Bohren von gebrochenen Gesteinsmassen.
Direktionale Horizontalbohrungen Technologie hat ihren Ursprung in der Erdölbohrindustrie und wird häufig beim Bau von kommunalen Pipelines und Öl- und Gaspipelines eingesetzt. Die erste der Welt horizontales Richtbohren Pipeline-Verlegungsprojekt erschien in 1971. In 1988, die Gesteinsschicht horizontales Richtbohren Bau von Rohrleitungskreuzungen erstmals erfolgreich realisiert. Direktionale Horizontalbohrungen Technologie kombiniert traditionelle geologische Kerntechnologie mit horizontales Richtbohren Technologie, ergänzt durch In-Hole-Testing-Technologie, die die widrigen geologischen Bedingungen vor dem Tunnelkopf intuitiv und genau verstehen können.
Zur Zeit, das horizontales Richtbohren Technologie von fremden Gesteinsformationen wurde in der Standortuntersuchung angewendet, Design der Lenkflugbahn, Aushub von Lenklöchern, Lenkverfahren und Bohrausrüstung. China eingeführt horizontales Richtbohren Technologie spät, und in den letzten Jahren wurde es in der theoretischen Forschung und der Geräteforschung und -entwicklung schnell verbessert, und Inland horizontales Richtbohren Bohrinseln haben das fortgeschrittene Niveau des Auslands erreicht.

1. Überblick über horizontales Richtbohren Technologie

Die Anwendung von horizontales Richtbohren Technologie im Tunnelbau besteht darin, parallel zur Auslegungsachse des Tunnels eine horizontale Vermessungsbohrung zu bohren, und Führen Sie Die Entkernung durch, Fracking, umfassende Protokollierung und Intra-Hole-TV und andere damit verbundene Tests in der Bohrung, mit umfangreichen Prüfmethoden Es kann die lithologischen Veränderungen des umgebenden Gesteins auf der Bemessungsachse des Tunnels genau dividieren, der Verteilungsbereich der Bruchzone, und der Wassereinbruchzustand des Tunnels, um die geologische Vorhersage des umgebenden Gesteins des Tunnels zu realisieren. Die Technologie umfasst hauptsächlich fünf Kerntechnologien: Bohrung, Entkernung, Lenkung, Messung beim Bohren, und umfassende Protokollierung.
(1) Bohrtechnik. Direktionale Horizontalbohrungen basiert hauptsächlich auf umfassenden Bohrungen, und das spezifische Entkernungsintervall wird entsprechend dem geologischen Design und den Arbeitsbedingungen bestimmt. Die umfassenden Bohrungen basieren hauptsächlich auf der Leistung des unteren Lochs (Schraubenbohrwerkzeug) angetriebenes Walzen-Meißel-Compound-Bohren. Für extrem harte Formationen, Verwenden Sie das "Turbobohrwerkzeug zum Antrieb von Diamantbohrern", Nutzung der Hochgeschwindigkeitseigenschaften des Turbobohrwerkzeugs für eine effiziente Gesteinsfragmentierung; oder mit dem "Schraubenbohrer" + Hydraulikhammer" Zwei-in-Eins-Verbundbohrung zur Erhöhung der Schlagbelastung, Verbesserung der Effizienz der Gesteinsfragmentierung.
(2) Entkernungstechnik. Die Entkernungstechnologie kann in Seilbohrkern und Bohrkern unterteilt werden. Seilbohrung bedeutet, dass, wenn der Kern mit dem Innenrohr gefüllt ist, Das Innenrohr wird mit einer Seilrückgewinnungsvorrichtung aus dem Bohrrohr herausgenommen, ohne den Bohrer anzuheben, um den Kern zu erhalten. Seilbohrungen sind aufgrund ihrer erheblichen Vorteile wie der hohen Bohreffizienz weit verbreitet, hohe Kernakzeptanzrate, geringe Arbeitsintensität, und niedrige Bohrkosten. Wenn der Bohrer den Kernpunkt erreicht, alle Bohrwerkzeuge im Loch sind komplett herausgehoben, ersetzt durch Kernbohrwerkzeuge, und für Kernbohrungen gebohrt. Nachdem der Kern fertiggestellt ist, Nehmen Sie alle Bohrwerkzeuge im Loch wieder heraus, wenn es die Oberfläche erreicht, Es wird durch einen voll gerichteten Bohrer ersetzt, um das Richtbohren fortzusetzen, Und so weiter, bis alle Kernbohrpläne abgeschlossen sind.
(3) Orientierungstechnik. Die horizontaler Richtbohrer erhält und justiert die Lagewinkelinformationen des Bohrwerkzeugs in Echtzeit über das manuelle magnetische Navigations-Richtbohrsteuerungssystem (drahtlos) und die verdrahtete Lenkung beim Messen während des Bohrens, inkl. Tiefe, Dip, Azimut und Werkzeuggesichtswinkel, Etc., und kann auf basis dieser Lage- und Winkelinformationen die Vorwärtsrichtung des Bohrwerkzeugs in Echtzeit steuern, um sicherzustellen, dass das Bohrwerkzeug entlang der Tunnelachse gebohrt und vermessen wird.
(4) Messung in der Bohrtechnik. Messen von Near-Bit-Parameterinformationen durch Sensoren: Richtungsdaten (Neigungswinkel, Azimutwinkel, Werkzeug-Gesichtswinkel), Formationseigenschaften (Gammastrahl, Protokollierung des spezifischen Widerstands), Bohrparameter (Druck des unteren Lochs, Drehmoment, Geschwindigkeit), etc.. , Verwenden des Bohrlochsenders zum Senden des Signals an die Oberfläche über den Signaltelemetriekanal (Hartdrahtverfahren, Elektromagnetische Wellenmethode, Bohrflüssigkeitspulsverfahren) um eine Parametermessung beim Bohren zu erreichen.
(5) Umfassende Protokollierung. Nachdem jede Kernbohrung abgeschlossen ist, Ein hydraulischer Frakturierungstest wird unter Verwendung der Kernbohrung durchgeführt, um die Größe und Richtung der In-situ-Spannung zu messen. Nachdem das Vermessungsloch bis zur vorgesehenen Lochtiefe gebohrt wurde, Der Bohrer wird ohne Kabelspeicher-Protokollierungswerkzeuge angehoben und installiert, und die Lithologie, Lochtemperatur, Dichte, Permeabilität, und der Wassergehalt des umgebenden Gesteins der Bohrung werden mit Hilfe von Schallwellen gemessen, natürliche Gammastrahlen, Widerstandsgröße, etc.. Und andere Parameter zum Testen. Es kann auch batteriespeichernde Videoerkennungsgeräte in das Loch installieren, um die Lithologie im Loch zu bestimmen.

2. Anpassungsfähigkeitsanalyse von horizontales Richtbohren Technologie

Unter komplexen geologischen Bedingungen, Der Erfassungsbereich und die Datengenauigkeit herkömmlicher fortschrittlicher geologischer Tunnelvorhersagetechnologie können die Anforderungen an die Bausicherheit nicht erfüllen. Aufgrund horizontales Richtbohren Technologie, Miniaturisierte Bohrgeräte können verwendet werden, um fortschrittliche geologische Vorhersagen von horizontales Richtbohren im Notfallparkplatz von Tunneln, dies die technischen Einschränkungen herkömmlicher fortgeschrittener geologischer Vorhersagen ergänzt, ohne die normalen Tunnelbaubedingungen zu beeinträchtigen.
Direktionale Horizontalbohrungen Technologie kann die umgebenden Gesteinsinformationen des Tunnels im Detail genau vermessen, was sich vor allem in folgenden Aspekten widerspiegelt:
(1) Stellen Sie die Korrelation her zwischen horizontales Richtbohren Parameter und das umgebende Gestein des Bohrlochs, Untersuchung der Beziehung zwischen dem Gesteinsbruchmechanismus des Bohrers und der Festigkeit des umgebenden Gesteins des Tunnels, und bieten echte und zuverlässige Datenunterstützung für Bau und Aushub.
(2) Kombination von traditioneller geologischer Untersuchung und Kernbohrtechnologie mit horizontales Richtbohren Technologie zur Erzielung intermittierender Kernbohrungen, grundlegende physikalische Tests wie Druckfestigkeit des Kerns, detaillierte Analyse der physikalischen Grundeigenschaften der Lithologie entlang des Tunnels, und das umgebende Gestein des Tunnels Klassifikation liefert präzise lithologische Parameter.
(3) Die Lithologie des umgebenden Gesteins im horizontalen Vermessungsloch wird mittels Wasserdruck-zu-Riss-Test klassifiziert, akustische Welle, natürliches Gamma, Widerstandsgröße, und In-Hole-Tv in der umfassenden Logging-Technologie, und die Spannungseigenschaften, Temperatur, Dichte, Permeabilität, Rissentwicklungsgrad, etc.. ausgewertet werden.
Direktionale Horizontalbohrungen Technologie hat einen gewissen Einfluss auf den Tunnelbau:
(1) Das Bohren von Vermessungslöchern in der Tunnelwand kann die geologischen Bedingungen des umgebenden Gesteins direkt und genau verstehen, aber es wird den Bau des Bohr- und Sprengtunnels ernsthaft beeinträchtigen, und es ist schwierig, sich an den Tunnelfrontbetrieb des TBM-Tunnels anzupassen, was eine lange Bauzeit erfordert. Arbeitszeit beeinträchtigt die Baueffizienz erheblich;
(2) Bohren von Vermessungsbohrungen parallel zur Bemessungsachse des Tunnels in den Quergängen des Tunnels, Notparkspuren und andere Orte haben wenig Einfluss auf den Tunnelbau.
Zur gleichen Zeit, horizontales Richtbohren Technologie hat auch bestimmte Einschränkungen:
(1) Der Vorhersageeffekt ist unter komplexen geologischen Bedingungen schlecht, und es ist schwierig, die kleinen Verwerfungen und großen durchdringenden Fugen vor der Tunnelfront vorherzusagen, insbesondere die Strukturebene parallel zur Tunnelachse;
(2) Es ist leicht, in der gebrochenen Gesteinsmasse zu kleben, Die Bohrvorgangsgeschwindigkeit ist langsam, und die Gefahr eines Locheinsturzes besteht;
(3) Die Technologien der Ultra-Long-Distanz horizontales Richtbohren, kontinuierliche Entkernung, tief vergrabenes geologisches hochpräzises Bohrpositioniersystem, und die Steuerung der Lenkung müssen noch weiter erforscht werden.
Technisch wirtschaftlich, die Wirtschaft von horizontales Richtbohren Die Technologie wird durch umfassende Faktoren wie die Bohrbedingungen beeinflusst, geologische Bedingungen, Ausstattungsfähigkeit, Geschwindigkeit des Filmmaterials, Kernanforderungen, Feldtest- und Protokollierungseffizienz, und Tunnelbaugeschwindigkeit. Durch Geräteauswahl und Bohrplanoptimierung, die sinnvolle Abstimmung von Bohreffizienz und Baukosten kann realisiert werden.

3. Bewerbungsstatus von horizontales Richtbohren Technologie

In den letzten Jahren, horizontales Richtbohren Technologie wurde im Bereich der geologischen Untersuchung erforscht und angewendet.
➤In 2013, Die Xi'an Research Institute of China Coal Science and Industry Group hat in der Goldmine des Landkreises Taibai einen endgültigen Lochdurchmesser von 78,5 mm und eine endgültige Bohrlochtiefe von 401,8 mm abgeschlossen, Baoji, Shaanxi, mit einem ZDY1000G vollhydraulischen Hochgeschwindigkeitsbohrgerät und einem φ75mm Tunnelseilkernbohrwerkzeug. Der Vor-Ort-Test der horizontalen Kernbohrungen in China ist die Aufzeichnung der Tiefe der horizontalen Seilkernbohrungen in China zu dieser Zeit;
➤Im Oktober 2019, während der Erkundung und Bohrung des Chada-Tunnels auf dem Luolong-Abschnitt der Sichuan-Tibet-Eisenbahn, die nordwestlichen NE-Metalle 713 Das Team nutzte das tragbare Bohrgerät XDQ-1200 der Shaanxi West Exploration Geological Equipment Co., Ltd. Durchführung horizontaler fortgeschrittener geologischer Vorhersagebohrungen, mit einem Durchmesser von 75mm und einem Finale Die Lochtiefe beträgt 750,5m, Einstellung des häuslichen Tiefenrekords für horizontales Bohren von tragbaren Bohrgeräten.
➤Im Januar 4, 2020, die Golden Diamond Company of Team 402 des Sichuan Geological and Mineral Bureau absolvierte erfolgreich eine 903,28 m lange (75mm Durchmesser) horizontale Kernbohrungen in einer Tunnelvermessung im Südwesten, Erstellung einer Aufzeichnung ähnlicher Bohrtiefen in inländischen technischen Untersuchungen.
➤Im Mai 30, 2020, Shaanxi Zhongke Trenchless Technology Co., Ltd. angenommen horizontales Richtbohren intermittierende Kernbohrtechnologie im Tianshan Shengli Tunnel Projekt der Wuwei Schnellstraße, und extrahierte erfolgreich den Kern der Boa-Verwerfungszone auf 1900 m, mit der letzten Bohrebene Die Bohrlänge beträgt 2271m, Erneutes Festlegen eines neuen Datensatzes.
➤Ausland, die Massachusetts Water Resources Administration (MWRA) nutzte das richtungsweisende Kernbohrsystem für den 28,3 km langen U-Bahn-Wasserversorgungstunnel der Stadt im komplexesten geologischen Teil, Nutzung einer 533 m langen Bohrung in einem Winkel von 30 Grad zum Boden. Biegen Sie das Bohrloch in eine horizontale Position und nehmen Sie den Kern parallel zur Oberseite des Tunnels mit einer Tiefe von 63 m. Der Kern dient zur Vorhersage der geologischen Bedingungen des Tunnels.
Es gibt eine große Anzahl von Tunneln im neuen Abschnitt der Sichuan-Tibet-Eisenbahn von Ya'an nach Linzhi, und die geologische Umgebung ist komplex, und die Sicherheitsrisiken des Tunnelbaus sind relativ hoch. Kombination traditioneller geologischer Kerntechnologie mit horizontales Richtbohren Technologie, ergänzt durch In-Hole-Testing-Technologie, kann die widrigen geologischen Gegebenheiten vor der Tunnelwand bis zu einem gewissen Grad intuitiv und genau verstehen.

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