Horizontales Richtbohren ist ein intuitives Mittel zur geologischen Untersuchung

Horizontal directional drilling technology combines traditional geological survey core technology with horizontal directional drilling technology, 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.
Horizontal directional drilling technology originated in the petroleum drilling industry and is widely used in the construction of municipal pipelines and oil and gas pipelines. The world’s first horizontal directional drilling pipeline laying project appeared in 1971. In 1988, the rock-stratum horizontal directional drilling pipeline crossing construction was successfully realized for the first time. Horizontal directional drilling technology combines traditional geological survey core technology with horizontal directional drilling technology, ergänzt durch In-Hole-Testing-Technologie, die die widrigen geologischen Bedingungen vor dem Tunnelkopf intuitiv und genau verstehen können.
Zur Zeit, the horizontal directional drilling technology of foreign rock formations has been applied in site survey, Design der Lenkflugbahn, Aushub von Lenklöchern, Lenkverfahren und Bohrausrüstung. China introduced horizontal directional drilling technology late, und in den letzten Jahren wurde es in der theoretischen Forschung und der Geräteforschung und -entwicklung schnell verbessert, and domestic horizontal directional drilling rigs have reached the advanced level of foreign countries.

1. Overview of horizontal directional drilling technology

The application of horizontal directional drilling technology in tunnel engineering is to drill a horizontal survey hole parallel to the design axis of the tunnel, 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. Horizontal directional drilling is mainly based on comprehensive drilling, 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, use the “turbodrilling tool to drive diamond bit” compound drilling, Nutzung der Hochgeschwindigkeitseigenschaften des Turbobohrwerkzeugs für eine effiziente Gesteinsfragmentierung; or using the “screw drill + hydraulic hammer” two-in-one compound drilling to increase impact Load, 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. The horizontal directional drill obtains and adjusts the attitude angle information of the drilling tool in real time through the manual magnetic navigation directional drilling control system (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. Adaptability analysis of horizontal directional drilling technology

Unter komplexen geologischen Bedingungen, Der Erfassungsbereich und die Datengenauigkeit herkömmlicher fortschrittlicher geologischer Tunnelvorhersagetechnologie können die Anforderungen an die Bausicherheit nicht erfüllen. Based on horizontal directional drilling technology, miniaturized drilling rigs can be used to carry out advanced geological prediction of horizontal directional drilling in the emergency parking area of ​​tunnels, dies die technischen Einschränkungen herkömmlicher fortgeschrittener geologischer Vorhersagen ergänzt, ohne die normalen Tunnelbaubedingungen zu beeinträchtigen.
Horizontal directional drilling technology can accurately survey the surrounding rock information of the tunnel in detail, was sich vor allem in folgenden Aspekten widerspiegelt:
(1) Establish the correlation between horizontal directional drilling parameters and the surrounding rock of the borehole, 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) Combining traditional geological investigation and coring technology with horizontal directional drilling technology to achieve intermittent coring, 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.
Horizontal directional drilling technology has a certain impact on tunnel construction:
(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, horizontal directional drilling technology also has certain limitations:
(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) The technologies of ultra-long-distance horizontal directional drilling, kontinuierliche Entkernung, tief vergrabenes geologisches hochpräzises Bohrpositioniersystem, und die Steuerung der Lenkung müssen noch weiter erforscht werden.
Technisch wirtschaftlich, the economy of horizontal directional drilling technology is affected by comprehensive factors such as drilling conditions, 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. Application status of horizontal directional drilling technology

In den letzten Jahren, horizontal directional drilling technology has been researched and applied in the field of geological survey.
➤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. adopted horizontal directional drilling intermittent coring technology in the Tianshan Shengli Tunnel Project of Wuwei Expressway, 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. Combining traditional geological survey core technology with horizontal directional drilling technology, ergänzt durch In-Hole-Testing-Technologie, kann die widrigen geologischen Gegebenheiten vor der Tunnelwand bis zu einem gewissen Grad intuitiv und genau verstehen.