将斜井施工偏斜率控制在0.3%以内

中国煤炭科工集团北京中煤攻克偏斜率控制难题——

将斜井施工偏斜率控制在0.3%以内

斜井钻进现场

日前，由中国煤炭科工集团北京中煤矿山工程有限公司(简称北京中煤)承建的重庆蟠龙抽水蓄能电站引水斜井工程顺利完工。工程全部采用北京中煤自主研发的反井钻机装备及工艺施工，偏斜率控制在0.3%以内，过程管理规范，组织有序，工期缩短了30%，为蟠龙抽水蓄能电站顺利蓄水发电提供了保障。

斜井控制精度国际领先

蟠龙抽水蓄能电站位于重庆市綦江区西南部中峰镇境内，是重庆市第一座抽水蓄能电站，也是国家实施大规模“西电东送”主通道的中继电源，主要承担重庆电力系统的调峰、填谷、调频、调相和事故紧急备用等任务。该电站装机容量120万千瓦，以500千伏电压接入重庆电网，工程投资71.2亿元，将在2022年竣工投用。

蟠龙抽水蓄能电站由上水库、输水系统、地下厂房系统、下水库以及地面开关站等组成。其中，输水系统采用“两洞四机”方式布置，立面采用三级斜井布置，主要建筑物包括上水库进/出水口、引水上平洞、1级斜井、引水中平洞、2级斜井、3级斜井、引水下平洞等。

北京中煤承担的是引水压力管道斜井及调压竖井工程，包括6口斜井、2口竖井，总工程量1501米，成井直径2.5米，其中有4口斜井斜长近300米，施工难度大，质量要求高。

“引水斜井是抽水蓄能电站的咽喉。”蟠龙抽水蓄能电站副总经理郑德湘表示，工程能否顺利完工直接决定着抽水蓄能电站能否按时蓄水发电。

中国煤炭科工集团首席科学家、北京中煤原副总经理刘志强介绍，施工中最大的技术难点在于偏斜率的控制。竖井施工时，依靠设备自重，作业人员可以轻松控制偏斜率，保证竖井垂直。而在斜井施工中，设备在地球引力的作用下，会偏离目标倾角位置，产生偏斜。反井成井后还需要人工刷大直径至6米，对透孔精度要求非常高，且偏斜率不能高于0.6%。

为保证引水斜井施工精度和质量，北京中煤采用自主研发的斜井钻机和泥浆脉冲随钻测斜仪进行施工。无线随钻测量系统可以随时监测，在任意一点上皆可停泵测量井眼轨迹参数，全过程实时监控先导孔。

另外，纠偏还不能过度，以免出现狗腿度。狗腿度指从井眼内的一点到另一点方向变化而产生弯曲的角度，通常用来测量井眼弯曲程度或变化快慢。“角度弯曲像狗的腿一样，所以叫狗腿度。”北京中煤钻井所所长程守业说。

为了避免产生狗腿度，现场施工人员每5米就要测量一次偏斜率，及时纠偏。

斜井测量偏斜率和纠偏工作需要一个很重要的指标——当地的磁偏角。由于建设方没有相关数据，项目部多次走访綦江区相关单位进行查询，但依然空手而回。现场技术人员并没有因此而气馁。他们通过咨询石油方面的专家，阅读查询相关论文和书籍，摸索出了一套磁偏角计算方法，采集周边地区数据，套用合理的计算方法及参数，计算出当地的磁偏角。

实际应用也验证了计算的准确性。第一口斜井偏斜率为0.4%，通过分析复合钻井效果，对原计算的磁偏角又进行了修正，使得随后施工的井筒偏斜率均低于0.3%。

经现场测量计算，6口反井斜井平均偏斜率为0.29%，远低于行业标准要求，斜井控制精度达到国际领先水平。

程守业介绍，地质条件复杂是本次施工中遇到的另一项挑战。项目引水隧洞岩石以泥岩为主，局部为砂岩，部分岩层倾角大，岩石软硬交替频繁，施工中多次出现一根1米长的钻杆穿过特软、特硬、中软3种不同岩石的情况，且同一扩孔水平面也存在岩石软硬不均，卡钻、磨钻杆等现象。

卡钻指钻孔施工过程中，破碎带或突然掉落的岩块卡住钻头、钻杆，造成钻具无法转动、钻进。“这种情况处理起来非常困难。”程守业介绍，轻者需要处理几天，延误工期，严重时钻具无法拔出，使得正在施工的钻孔无法使用，需要重新开孔施工，甚至钻头、钻杆被埋在孔内无法取出而报废。

工程项目经理李英全介绍，在1号上斜井施工时，现场就出现过卡钻险情。现场人员连续2天不眠不休，土方法、洋招数轮番上阵，先后采用旋转松动、草酸软化等手段处理钻具，最终结合振动器成功解决了卡钻问题。

克服多重困难，提前完成施工

外部环境给施工带来的困难也不少。

蟠龙抽水蓄能电站建设初期，施工现场、营地以及仓库之间的距离较远，要走大量的盘山公路。路况极差，又多雨多雾，塌方滑坡时有发生。雨天行车打滑，交通事故频发，经常一堵就是一天。

今年，綦江遭遇了80年以来最大的洪水，使施工现场的生产生活条件更加恶劣。为了减少下山采购生活用品的次数，避免断粮，现场准备的都是不易腐烂的土豆、白菜、萝卜，每天换着法子吃。

重庆山区夏天湿热多雨，冬天湿冷多雨。以北方人居多的项目团队成员身上不同程度长了湿疹，八九月就用上了电热毯、电暖气。施工现场手机没有信号，当工地发生设备事故及其他情况时，他们需要徒步爬到山顶有信号的地方，才能和营地取得联系。

工作环境恶劣，每口井何时开工还要根据总体工区进度而定，施工期间又遇到新冠肺炎疫情，施工难度进一步增加。

针对各种不利因素，项目部科学安排工期进度，做好材料和资金计划、人员流动管理与疫情防控，保障工期进度。经过不断努力，反井扩孔施工平均每天进尺25米。

自2019年7月15日开始施工以来，每口井的施工进度均提前于合同工期。2020年6月，北京中煤完成了全部合同约定的内容，比约定工期提前了近4个月，工期缩短了30%。

近年来，随着新一轮抽水蓄能电站建设高峰的到来，电站规模越来越大，施工条件愈加复杂，工程难度不断增加，北京中煤继续推进反井技术和装备升级，解决了一个又一个技术难题，有力保障了抽水蓄能电站建设。目前，他们正在福建厦门抽水蓄能电站施工，第一口斜井偏斜率仅为0.2%。