Horizontales Richtbohren ist ein intuitives Mittel zur geologischen Untersuchung

Die Horizontal-Richtbohrtechnologie kombiniert die traditionelle geologische Untersuchungskerntechnologie mit der horizontalen Richtbohrtechnologie, 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.
Die horizontale Richtbohrtechnologie stammt ursprünglich aus der Erdölbohrindustrie und wird häufig beim Bau von kommunalen Pipelines sowie Öl- und Gaspipelines eingesetzt. Das weltweit erste horizontale Richtbohr-Pipeline-Verlegungsprojekt wurde in 1971. In 1988, Der Bau der horizontalen Richtbohrung von Fels-Stratum wurde erstmals erfolgreich realisiert. Die Horizontal-Richtbohrtechnologie kombiniert die traditionelle geologische Untersuchungskerntechnologie mit der horizontalen Richtbohrtechnologie, ergänzt durch In-Hole-Testing-Technologie, die die widrigen geologischen Bedingungen vor dem Tunnelkopf intuitiv und genau verstehen können.
Zur Zeit, Die horizontale Richtbohrtechnologie von Fremdgesteinsformationen wurde bei der Standortuntersuchung angewendet, Design der Lenkflugbahn, Aushub von Lenklöchern, Lenkverfahren und Bohrausrüstung. China führte die horizontale Richtbohrtechnologie spät ein, und in den letzten Jahren wurde es in der theoretischen Forschung und der Geräteforschung und -entwicklung schnell verbessert, und inländische horizontale Richtbohranlagen haben das fortgeschrittene Niveau des Auslands erreicht.

1. Überblick über die Horizontalspülbohrtechnik

Die Anwendung der Horizontalspülbohrtechnik im Tunnelbau besteht darin, ein horizontales Vermessungsloch parallel zur Entwurfsachse des Tunnels 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. Horizontales Richtbohren 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 die “Turbobohrwerkzeug zum Antrieb von Diamantbohrern” Verbundbohren, Nutzung der Hochgeschwindigkeitseigenschaften des Turbobohrwerkzeugs für eine effiziente Gesteinsfragmentierung; oder über die “Schraubbohrer + hydraulischer Hammer” Zwei-in-Eins-Verbundbohren zur Erhöhung der Schlaglast, 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. Der horizontale Richtbohrer erhält und passt die Lagewinkelinformationen des Bohrwerkzeugs in Echtzeit über das manuelle magnetische Navigations-Richtbohrsteuerungssystem an (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 der Horizontalspülbohrtechnik

Unter komplexen geologischen Bedingungen, Der Erfassungsbereich und die Datengenauigkeit herkömmlicher fortschrittlicher geologischer Tunnelvorhersagetechnologie können die Anforderungen an die Bausicherheit nicht erfüllen. Basierend auf der Horizontalspülbohrtechnologie, Miniaturisierte Bohrgeräte können verwendet werden, um fortschrittliche geologische Vorhersagen von horizontalen Richtbohrungen im Notparkbereich von Tunneln durchzuführen, dies die technischen Einschränkungen herkömmlicher fortgeschrittener geologischer Vorhersagen ergänzt, ohne die normalen Tunnelbaubedingungen zu beeinträchtigen.
Die horizontale Richtbohrtechnik kann die umgebenden Gesteinsinformationen des Tunnels genau im Detail vermessen, was sich vor allem in folgenden Aspekten widerspiegelt:
(1) Stellen Sie die Korrelation zwischen den Parametern des horizontalen Richtbohrens und dem umgebenden Gestein des Bohrlochs her, 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 traditioneller geologischer Untersuchungs- und Kernbohrtechnik mit horizontaler Richtbohrtechnik, um intermittierende Kernbohrungen zu erreichen, 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.
Die Horizontalspülbohrtechnik 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, Die Horizontalspülbohrtechnik hat auch gewisse 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 des Ultralangstrecken-Horizontalspülbohrens, kontinuierliche Entkernung, tief vergrabenes geologisches hochpräzises Bohrpositioniersystem, und die Steuerung der Lenkung müssen noch weiter erforscht werden.
Technisch wirtschaftlich, Die Wirtschaftlichkeit der Horizontalspülbohrtechnik wird von umfassenden Faktoren wie den 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. Anwendungsstatus der Horizontalspülbohrtechnik

In den letzten Jahren, Die Horizontalspülbohrtechnologie 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. Einführung der intermittierenden Bohrtechnologie für horizontales Richtbohren im Tianshan Shengli-Tunnelprojekt 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 Untersuchungskerntechnologie mit horizontaler Richtbohrtechnologie, ergänzt durch In-Hole-Testing-Technologie, kann die widrigen geologischen Gegebenheiten vor der Tunnelwand bis zu einem gewissen Grad intuitiv und genau verstehen.