巖土鉆掘工程學(xué) 第7章ppt課件

1、國家精品課程 第七章第七章 土樣與巖礦心的采土樣與巖礦心的采取取 1 1、土樣的采取、土樣的采取 2 2、巖礦心采取、巖礦心采取 3 3、常用取心工具及方法、常用取心工具及方法 4 4、繩索取心工具、繩索取心工具 5 5、反循環(huán)鉆進(jìn)取心、反循環(huán)鉆進(jìn)取心 6 6、采集巖粉和補(bǔ)取巖樣、采集巖粉和補(bǔ)取巖樣國家精品課程國家精品課程第一節(jié)第一節(jié) 土樣的采取另一門課程將展開，自習(xí)土樣的采取另一門課程將展開，自習(xí)第二節(jié)第二節(jié) 巖礦心采取巖礦心采取鉆探工程是獲得實(shí)物地質(zhì)資料的獨(dú)一手段，直接影響著判別地質(zhì)鉆探工程是獲得實(shí)物地質(zhì)資料的獨(dú)一手段，直接影響著判別地質(zhì)構(gòu)造、巖層性質(zhì)、礦產(chǎn)資源及水文地質(zhì)與工程地質(zhì)的準(zhǔn)確性

2、構(gòu)造、巖層性質(zhì)、礦產(chǎn)資源及水文地質(zhì)與工程地質(zhì)的準(zhǔn)確性與可靠性。與可靠性。 對提交地質(zhì)調(diào)查及礦產(chǎn)儲量有重要意義；對提交地質(zhì)調(diào)查及礦產(chǎn)儲量有重要意義；工程地質(zhì)勘察中取巖土樣，了解地層的物理力學(xué)性質(zhì)；工程地質(zhì)勘察中取巖土樣，了解地層的物理力學(xué)性質(zhì)；抽心驗樁時，取心樣以檢查樁基的質(zhì)量；抽心驗樁時，取心樣以檢查樁基的質(zhì)量；硬巖層中鉆大直徑鉆孔時，為提高鉆速也可采取取心鉆進(jìn)以獲取硬巖層中鉆大直徑鉆孔時，為提高鉆速也可采取取心鉆進(jìn)以獲取比全面鉆進(jìn)更高的鉆進(jìn)效率。比全面鉆進(jìn)更高的鉆進(jìn)效率。因此，如何從鉆孔中取出、取全、取準(zhǔn)可靠的實(shí)物地質(zhì)樣品是鉆因此，如何從鉆孔中取出、取全、取準(zhǔn)可靠的實(shí)物地質(zhì)樣品是鉆探任務(wù)的關(guān)

3、鍵技術(shù)之一。探任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程一一 、巖礦心采取的根本要求、巖礦心采取的根本要求1 1、巖、巖( (礦礦) )心的采取率心的采取率巖巖( (礦礦) )心的采取率是指在回次鉆進(jìn)過程中，實(shí)踐取出的巖心的采取率是指在回次鉆進(jìn)過程中，實(shí)踐取出的巖( (礦礦) )心長度與實(shí)踐鉆進(jìn)進(jìn)尺的比值。心長度與實(shí)踐鉆進(jìn)進(jìn)尺的比值。對巖礦心采取率要求也不同，普通：巖心不低于對巖礦心采取率要求也不同，普通：巖心不低于6565，礦心不，礦心不低于低于7575，假設(shè)缺乏應(yīng)進(jìn)展補(bǔ)取。，假設(shè)缺乏應(yīng)進(jìn)展補(bǔ)取。2 2、完好性、完好性 取出的巖心、礦心要堅持其天然的構(gòu)

4、造和構(gòu)造。以便劃分礦石取出的巖心、礦心要堅持其天然的構(gòu)造和構(gòu)造。以便劃分礦石類型，察看其原生構(gòu)造和共生關(guān)系。在鉆進(jìn)取巖礦心盡量防類型，察看其原生構(gòu)造和共生關(guān)系。在鉆進(jìn)取巖礦心盡量防止人為的破碎、顛倒和擾動。止人為的破碎、顛倒和擾動。第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程3 3、純真性、純真性取上的巖礦心不受外污的浸蝕，以免影響礦石的檔次、物理性取上的巖礦心不受外污的浸蝕，以免影響礦石的檔次、物理性能等。能等。4 4、防止選擇性磨損、防止選擇性磨損選擇性磨損會使其內(nèi)在物質(zhì)成分發(fā)生變化，呵斥礦物人為的貧選擇性磨損會使其內(nèi)在物質(zhì)成分發(fā)生變化，呵斥礦物人為的貧化和富集。歪曲原來

5、的檔次和品級，喪失其代表性?；透患?。歪曲原來的檔次和品級，喪失其代表性。5. 5. 取心部位準(zhǔn)確取心部位準(zhǔn)確要求取上巖礦心的位置準(zhǔn)確，為了得到巖礦層準(zhǔn)確的埋藏深度、要求取上巖礦心的位置準(zhǔn)確，為了得到巖礦層準(zhǔn)確的埋藏深度、厚度和產(chǎn)狀、以準(zhǔn)確地計算厚度和產(chǎn)狀、以準(zhǔn)確地計算 礦產(chǎn)儲量和確定其地質(zhì)構(gòu)造。礦產(chǎn)儲量和確定其地質(zhì)構(gòu)造。 第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程二、影響巖礦心采取率與質(zhì)量的要素二、影響巖礦心采取率與質(zhì)量的要素1. 1. 自然要素自然要素 地質(zhì)要素主要有巖石的強(qiáng)度、硬度、完好度、膠地質(zhì)要素主要有巖石的強(qiáng)度、硬度、完好度、膠結(jié)性、研結(jié)性、研磨性和易溶度等。鉆

6、進(jìn)鞏固、致密、完好的巖礦時，磨性和易溶度等。鉆進(jìn)鞏固、致密、完好的巖礦時，巖礦心巖礦心不怕沖刷、振動，取出的巖礦心完好，采心率高，不怕沖刷、振動，取出的巖礦心完好，采心率高，能堅持其能堅持其原生構(gòu)造。鉆進(jìn)松散、破碎、節(jié)理發(fā)育的巖礦時，原生構(gòu)造。鉆進(jìn)松散、破碎、節(jié)理發(fā)育的巖礦時，取出的巖取出的巖礦心多呈粒狀、塊狀和粉狀，不僅原生構(gòu)造遭到破礦心多呈粒狀、塊狀和粉狀，不僅原生構(gòu)造遭到破壞，而且壞，而且?guī)r礦心的采取率也低，甚至取不上巖礦心；鉆進(jìn)強(qiáng)巖礦心的采取率也低，甚至取不上巖礦心；鉆進(jìn)強(qiáng)研磨性地研磨性地層，切削具易磨鈍，鉆進(jìn)效率低，回次時間長，巖層，切削具易磨鈍，鉆進(jìn)效率低，回次時間長，巖礦心受外礦

7、心受外力作用時間也長，影響巖礦心采取的品級和采取率。力作用時間也長，影響巖礦心采取的品級和采取率。第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程2. 2. 人為要素人為要素 2.1 2.1 鉆進(jìn)方法選擇不合理鉆進(jìn)方法選擇不合理鋼粒鉆進(jìn)鋼粒鉆進(jìn)巖礦心細(xì)巖礦心細(xì)對巖礦心的磨損作用；對巖礦心的磨損作用；硬合金鉆進(jìn)硬合金鉆進(jìn)磨損細(xì)微；金剛石鉆進(jìn)磨損細(xì)微；金剛石鉆進(jìn)磨損最小。磨損最小。2.22.2鉆具構(gòu)造選用不合理鉆具構(gòu)造選用不合理不合理的具組合不合理的具組合離心力和程度振動，使巖心受損破壞。離心力和程度振動，使巖心受損破壞。2.3 2.3 鉆進(jìn)規(guī)程不當(dāng)鉆進(jìn)規(guī)程不當(dāng)壓力壓力鉆具彎曲振動鉆

8、具彎曲振動破壞巖心；壓力破壞巖心；壓力。轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速鉆具振動鉆具振動巖心破壞加?。晦D(zhuǎn)速巖心破壞加??；轉(zhuǎn)速 泵量泵量沖刷力沖刷力沖毀和磨耗巖心。循環(huán)方式不當(dāng)沖毀和磨耗巖心。循環(huán)方式不當(dāng)。第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程2.4 2.4 操作方法不正確操作方法不正確盲目追求進(jìn)尺提鉆不及時，添加巖礦心在孔底被破壞的能盲目追求進(jìn)尺提鉆不及時，添加巖礦心在孔底被破壞的能夠性夠性 ；提動鉆具過猛或采心方法不當(dāng)，那么易呵斥巖礦心零落；提動鉆具過猛或采心方法不當(dāng)，那么易呵斥巖礦心零落；退心時過分敲打易呵斥巖礦心的人為破碎和上下順序顛倒，退心時過分敲打易呵斥巖礦心的人為破碎和上下順序顛倒

9、，影響巖礦心的完好性，歪曲巖礦心的層次。影響巖礦心的完好性，歪曲巖礦心的層次。三、巖礦心取心難度分類三、巖礦心取心難度分類根據(jù)我國目前鉆探任務(wù)所遇到的巖礦層，可大致分為五類。根據(jù)我國目前鉆探任務(wù)所遇到的巖礦層，可大致分為五類。是研討選用取心方法和工具的根據(jù)表是研討選用取心方法和工具的根據(jù)表7-27-2。第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程 第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取第三節(jié)第三節(jié) 常用取心工具及方法常用取心工具及方法一、卡取巖心的方法一、卡取巖心的方法1.1.卡料卡取法卡料卡取法 回次終了時從地面投入卡料回次終了時從地面投入卡料( (小碎石、鐵絲

10、、鋼粒小碎石、鐵絲、鋼粒) )，卡緊扭斷巖礦心。適于硬、中硬、完好巖礦層硬合卡緊扭斷巖礦心。適于硬、中硬、完好巖礦層硬合金和鋼粒鉆進(jìn)。金和鋼粒鉆進(jìn)。2. 2. 卡簧卡取法卡簧卡取法 卡簧也稱提斷器卡取法在回次終了稍上提鉆具，卡簧也稱提斷器卡取法在回次終了稍上提鉆具，把巖心卡住并拉斷。適于硬和中硬、巖心完好、直把巖心卡住并拉斷。適于硬和中硬、巖心完好、直徑均勻巖礦層的金剛石鉆進(jìn)，取心方便可靠，但對徑均勻巖礦層的金剛石鉆進(jìn)，取心方便可靠，但對巖心直徑與卡簧的配合精度要求較高。巖心直徑與卡簧的配合精度要求較高。國家精品課程第二節(jié)第二節(jié) 單層巖心管取心工具單層巖心管取心工具國家精品課程圖圖1 常用卡芯

11、工具的構(gòu)造簡圖常用卡芯工具的構(gòu)造簡圖圖圖2.俄羅斯公用卡心工具俄羅斯公用卡心工具-1國家精品課程圖圖3 俄羅斯公用卡心工具俄羅斯公用卡心工具-2圖4 公用卡心工具-3國家精品課程 對卡簧及卡心操作的要求對卡簧及卡心操作的要求卡簧應(yīng)有足夠強(qiáng)度和彈性。用彈簧鋼卡簧應(yīng)有足夠強(qiáng)度和彈性。用彈簧鋼65錳及調(diào)質(zhì)鋼錳及調(diào)質(zhì)鋼40鉻加工，鉻加工，硬度硬度HRC4550。卡簧自在內(nèi)徑鉆頭內(nèi)徑卡簧自在內(nèi)徑鉆頭內(nèi)徑0.3mm，自在內(nèi)徑過大卡不牢巖心，自在內(nèi)徑過大卡不牢巖心中途零落。自在內(nèi)徑過小中途零落。自在內(nèi)徑過小巖心堵塞。巖心堵塞。檢查卡簧自在內(nèi)徑適宜否的方法，將卡簧套在巖心上既有一定檢查卡簧自在內(nèi)徑適宜否的方法

12、，將卡簧套在巖心上既有一定抱緊力，又能在巖心上被悄然推進(jìn)。抱緊力，又能在巖心上被悄然推進(jìn)。為減少殘留巖心，卡簧安放位置應(yīng)盡量接近鉆頭底部。為減少殘留巖心，卡簧安放位置應(yīng)盡量接近鉆頭底部。正常鉆進(jìn)時不能提動鉆具，否那么會過早提斷巖心，呵斥巖心正常鉆進(jìn)時不能提動鉆具，否那么會過早提斷巖心，呵斥巖心堵塞。堵塞。第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程3.干鉆卡取法 回次終了停水干鉆一段，讓巖粉聚集孔底塞住巖心即可提鉆。但有埋、燒鉆的危險，適用于硬合金鉆軟或粘性巖層。 4.沉淀卡取法 回次終了停頓循環(huán)讓管內(nèi)巖屑碎渣沉淀擠塞卡牢巖心。適用軟、脆、碎的巖層反循環(huán)鉆進(jìn)。常與干鉆法結(jié)合運(yùn)

13、用。 5.楔斷器卡取法 回次終了將鉆具提出孔外，下入楔斷器，利用吊錘沖擊楔子將巖心楔斷，再下入夾具將巖心提出。該法適用于大直徑和巖石比較鞏固、完好的巖礦層鉆進(jìn)。 第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程二、單層巖心管鉆具二、單層巖心管鉆具最簡單的取心鉆具最簡單的取心鉆具為為采取率在單管鉆具中添加分水投球接頭采取率在單管鉆具中添加分水投球接頭和分水帽。鉆進(jìn)時沖洗液經(jīng)過分水接頭中和分水帽。鉆進(jìn)時沖洗液經(jīng)過分水接頭中心孔直接進(jìn)入巖心管內(nèi)，活動分水帽呈傘心孔直接進(jìn)入巖心管內(nèi)，活動分水帽呈傘形維護(hù)巖心不受沖洗液直接沖刷，且隨巖形維護(hù)巖心不受沖洗液直接沖刷，且隨巖心一同上移。心一同上

14、移。提鉆前投入球閥封鎖中心水道，在水壓作用提鉆前投入球閥封鎖中心水道，在水壓作用下球閥下移超越小卡時通水孔被翻開，使下球閥下移超越小卡時通水孔被翻開，使孔底構(gòu)成干鉆條件?？椎讟?gòu)成干鉆條件。第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程三、雙管鉆具三、雙管鉆具為抑制單管鉆進(jìn)時沖洗液對巖礦心的沖蝕。在為抑制單管鉆進(jìn)時沖洗液對巖礦心的沖蝕。在巖心管內(nèi)設(shè)置內(nèi)管包容巖心，沖洗液從二管巖心管內(nèi)設(shè)置內(nèi)管包容巖心，沖洗液從二管之間流動，防止對巖心的直接沖刷，維護(hù)巖之間流動，防止對巖心的直接沖刷，維護(hù)巖礦心。礦心。鉆進(jìn)時雙管假設(shè)同步轉(zhuǎn)動，內(nèi)管仍能夠與巖心鉆進(jìn)時雙管假設(shè)同步轉(zhuǎn)動，內(nèi)管仍能夠與巖心相

15、對轉(zhuǎn)動，對巖心呵斥的損害。相對轉(zhuǎn)動，對巖心呵斥的損害。內(nèi)管在鉆進(jìn)時不隨外管轉(zhuǎn)動，既防止了沖洗液內(nèi)管在鉆進(jìn)時不隨外管轉(zhuǎn)動，既防止了沖洗液對巖心的沖刷，又防止了鉆具轉(zhuǎn)動對巖心呵對巖心的沖刷，又防止了鉆具轉(zhuǎn)動對巖心呵斥的不良影響。在難取心地層或高速回轉(zhuǎn)的斥的不良影響。在難取心地層或高速回轉(zhuǎn)的金剛石鉆進(jìn)中，往往能獲得較高的取心質(zhì)量。金剛石鉆進(jìn)中，往往能獲得較高的取心質(zhì)量。第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程 雙管鉆具構(gòu)造特點(diǎn)雙管鉆具構(gòu)造特點(diǎn) 為減弱機(jī)械力對巖心為減弱機(jī)械力對巖心破壞，鉆具中設(shè)置破壞，鉆具中設(shè)置避振緩沖安裝避振緩沖安裝.為減輕對巖心沖刷作為減輕對巖心沖刷作用，鉆

16、具中設(shè)置隔用，鉆具中設(shè)置隔水和分流安裝水和分流安裝.l 為防止或緩解巖礦心互磨，雙管鉆具中添加減磨防磨安裝為防止或緩解巖礦心互磨，雙管鉆具中添加減磨防磨安裝. .l 為防止巖礦心污染，設(shè)置隔漿活塞、壓入式內(nèi)管鉆頭、密封為防止巖礦心污染，設(shè)置隔漿活塞、壓入式內(nèi)管鉆頭、密封安裝等安裝等. . l 為防止巖礦心零落，設(shè)置爪簧、壓卡安裝、隔水球閥等為防止巖礦心零落，設(shè)置爪簧、壓卡安裝、隔水球閥等. .國家精品課程 1、雙動雙管、雙動雙管 由雙管接頭，內(nèi)、外巖心管、鉆頭和止逆閥組成。普通由雙管接頭，內(nèi)、外巖心管、鉆頭和止逆閥組成。普通用于鉆進(jìn)用于鉆進(jìn)I一一級的松散、易坍塌和怕沖刷的巖礦層。級的松散、易坍

17、塌和怕沖刷的巖礦層。 為維護(hù)巖礦心根部不被沖刷，鉆具的內(nèi)鉆頭大都超前于為維護(hù)巖礦心根部不被沖刷，鉆具的內(nèi)鉆頭大都超前于外鉆頭，普通為外鉆頭，普通為2050mm，巖層越松散，膠結(jié)性越差，巖層越松散，膠結(jié)性越差，超前超前間隔就越大。間隔就越大。 第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程 2 2、單動雙管鉆具、單動雙管鉆具由異徑接頭、外管、內(nèi)管、單動安裝和卡心安裝等組成。由異徑接頭、外管、內(nèi)管、單動安裝和卡心安裝等組成。單動軸承套與內(nèi)管銜接，內(nèi)管下端與短節(jié)和卡簧座采用插接方式銜接。利用單動軸承套與內(nèi)管銜接，內(nèi)管下端與短節(jié)和卡簧座采用插接方式銜接。利用心軸上端的螺紋調(diào)理卡簧座與鉆

18、頭內(nèi)臺階的間隙。心軸上端的螺紋調(diào)理卡簧座與鉆頭內(nèi)臺階的間隙。卡心安裝包括卡簧和卡簧座?？ㄐ陌惭b包括卡簧和卡簧座。第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程q 沖洗液由內(nèi)外管間隙到達(dá)卡簧座與鉆頭內(nèi)臺階部分分流。沖洗液由內(nèi)外管間隙到達(dá)卡簧座與鉆頭內(nèi)臺階部分分流。巖心進(jìn)入內(nèi)管后，內(nèi)管中的液體經(jīng)單向閥排到內(nèi)、外管之巖心進(jìn)入內(nèi)管后，內(nèi)管中的液體經(jīng)單向閥排到內(nèi)、外管之間。間。q 回次終了稍上提鉆具，卡簧相對下移卡緊巖心，卡簧座下回次終了稍上提鉆具，卡簧相對下移卡緊巖心，卡簧座下移并抵在鉆頭內(nèi)臺階上。此時外管接受拉力，并提斷巖心移并抵在鉆頭內(nèi)臺階上。此時外管接受拉力，并提斷巖心q 適用于

19、為適用于為7 71212級的完好、微裂隙或不均質(zhì)、中等裂隙的級的完好、微裂隙或不均質(zhì)、中等裂隙的巖礦層。巖礦層。 第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程 3. 3.活塞單動雙管鉆具活塞單動雙管鉆具 由分水接頭、單動安裝、半合管、活塞和階梯鉆由分水接頭、單動安裝、半合管、活塞和階梯鉆頭等組成。嚴(yán)密防止沖洗液接觸、污染和沖刷頭等組成。嚴(yán)密防止沖洗液接觸、污染和沖刷巖礦心。巖礦心。半合管堅持巖礦心的原生構(gòu)造；活塞使巖礦心與半合管堅持巖礦心的原生構(gòu)造；活塞使巖礦心與泥漿隔絕。鉆進(jìn)中巖礦心頂著活塞進(jìn)入半合管，泥漿隔絕。鉆進(jìn)中巖礦心頂著活塞進(jìn)入半合管，起刮漿和減振作用，提高了巖礦心

20、的純真度和起刮漿和減振作用，提高了巖礦心的純真度和取心的可靠性。取心的可靠性。階梯鉆頭體開有斜水口，沖洗液不沖刷孔底。階梯鉆頭體開有斜水口，沖洗液不沖刷孔底。在鉆頭水口下部與半合管間設(shè)有密封圈，防止巖在鉆頭水口下部與半合管間設(shè)有密封圈，防止巖礦心遭到污染。礦心遭到污染。 第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程q 下鉆先送水將活塞推究竟部再開車掃孔。下鉆先送水將活塞推究竟部再開車掃孔。q 掃孔終了后投入鋼球。掃孔終了后投入鋼球。q 鉆進(jìn)中水壓推進(jìn)球閥向下翻開通水孔，改動液鉆進(jìn)中水壓推進(jìn)球閥向下翻開通水孔，改動液流方向，使活塞上部免受動水壓力，防止孔底流方向，使活塞上部免受

21、動水壓力，防止孔底缺水燒鉆。缺水燒鉆。q 嚴(yán)禁提動鉆具，以免污染礦心。嚴(yán)禁提動鉆具，以免污染礦心。q 適于可鉆性為適于可鉆性為4 46 6級的松散、粉狀、節(jié)理發(fā)育、級的松散、粉狀、節(jié)理發(fā)育、怕污染的巖礦層。在滑石、石墨礦中取心效果怕污染的巖礦層。在滑石、石墨礦中取心效果尤其顯著。尤其顯著。第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程第四節(jié) 繩索取心工具繩索取心：鉆進(jìn)中巖心充溢巖心管后不需提鉆，借助繩索和公用打撈工具從鉆桿中把內(nèi)管及巖心提至地表的取心方法。極大地減少了起下鉆具時間，機(jī)械化程度高，添加純鉆進(jìn)時間，雖然繩索取心鉆頭壁更厚，機(jī)械鉆速略低于普通鉆頭。總的鉆效提高了，且這

22、種趨勢隨孔深的增大而增大。巖心堵塞后能即時報警，巖心采取率高，地質(zhì)效果好。 減少了提鉆次數(shù)，鉆桿與孔壁間隙小，鉆頭回轉(zhuǎn)平穩(wěn)，鉆頭壽命比普通鉆頭壽命高一倍左右。 降低鉆探本錢。第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程q 缺陷：鉆桿的內(nèi)徑大而管壁薄，鉆頭壁較厚，鉆進(jìn)時碎巖功缺陷：鉆桿的內(nèi)徑大而管壁薄，鉆頭壁較厚，鉆進(jìn)時碎巖功率耗費(fèi)較大。率耗費(fèi)較大。q 繩索取心鉆具配套設(shè)備較多，一次性投資較大。繩索取心鉆具配套設(shè)備較多，一次性投資較大。q 地質(zhì)條件：適于各種地層，在地質(zhì)條件：適于各種地層，在69級中硬巖層中效果最好。級中硬巖層中效果最好。普通不宜鉆普通不宜鉆1012級巖石。這時

23、鉆效極低，鉆頭極易磨損，級巖石。這時鉆效極低，鉆頭極易磨損，不能充分發(fā)揚(yáng)繩索取心鉆進(jìn)的優(yōu)越性。不能充分發(fā)揚(yáng)繩索取心鉆進(jìn)的優(yōu)越性。q 繩索取心與液動沖擊器相配合，鉆進(jìn)硬地層有良好的前景。繩索取心與液動沖擊器相配合，鉆進(jìn)硬地層有良好的前景。q 繩索取心普通在深孔中采用。通常鉆孔越深其經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果繩索取心普通在深孔中采用。通常鉆孔越深其經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果越好越好,但最大深度受鉆桿強(qiáng)度制約。但最大深度受鉆桿強(qiáng)度制約。 q 假設(shè)繩索取心鉆頭壽命短，便失去了繩索取心的意義。假設(shè)繩索取心鉆頭壽命短，便失去了繩索取心的意義。第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程繩索取心鉆具的規(guī)格和型號繩索取

24、心鉆具的規(guī)格和型號第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程一、繩索取心單動雙層巖心管一、繩索取心單動雙層巖心管由外管總成和內(nèi)管總成組成由外管總成和內(nèi)管總成組成外管總成：彈卡擋頭外管總成：彈卡擋頭1、 彈卡室彈卡室7、穩(wěn)定接頭、穩(wěn)定接頭23上擴(kuò)孔器、上擴(kuò)孔器、外管外管46和鉆頭和鉆頭52。內(nèi)管總成：撈矛、彈卡定位、懸掛內(nèi)管總成：撈矛、彈卡定位、懸掛 、到位報訊、巖心堵塞報警、到位報訊、巖心堵塞報警、單動、內(nèi)管維護(hù)和調(diào)理機(jī)構(gòu)。單動、內(nèi)管維護(hù)和調(diào)理機(jī)構(gòu)。 第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程(1) 撈矛機(jī)構(gòu)由撈鋒芒撈矛機(jī)構(gòu)由撈鋒芒2和回收管和回收管4等

25、組成。取心時打撈器在鉆桿等組成。取心時打撈器在鉆桿內(nèi)下放到內(nèi)管總成上端內(nèi)下放到內(nèi)管總成上端 ，打撈鉤抓住撈矛，向上提升打撈器，打撈鉤抓住撈矛，向上提升打撈器使回收管上移，并向內(nèi)緊縮彈卡使回收管上移，并向內(nèi)緊縮彈卡6使其收攏，于是內(nèi)管使其收攏，于是內(nèi)管 總成總成和外管總成脫離，從而把內(nèi)管總成提升上來。和外管總成脫離，從而把內(nèi)管總成提升上來。 第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程(2) 彈卡定位機(jī)構(gòu)：彈卡6、張簧5和彈卡座10。內(nèi)管總成在鉆桿內(nèi)下放時 彈卡外張，一旦到達(dá)外管的彈卡室 7，彈卡兩翼貼附在彈卡室內(nèi)壁。彈卡室擋頭即可防止內(nèi)管向上串動，又可帶動內(nèi)管總成軸承上部與外

26、管一同旋轉(zhuǎn)，以免因相對運(yùn)動呵斥彈卡磨損。 第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程(3) 懸掛機(jī)構(gòu)：內(nèi)管懸掛機(jī)構(gòu)：內(nèi)管懸掛環(huán)懸掛環(huán)21與外管與外管座環(huán)座環(huán)22的直徑相的直徑相差差0.51.0mm。內(nèi)管總成下降到內(nèi)管總成下降到外管彈卡室時，外管彈卡室時，懸掛環(huán)座在座環(huán)懸掛環(huán)座在座環(huán)上，使內(nèi)管總成上，使內(nèi)管總成下端卡簧座下端卡簧座51與與鉆頭鉆頭52內(nèi)臺階內(nèi)臺階24mm的間隙，的間隙，保證內(nèi)管單動。保證內(nèi)管單動。 第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程(4) 到位報信機(jī)構(gòu)：沖到位報信機(jī)構(gòu)：沖洗液下送內(nèi)管總成洗液下送內(nèi)管總成時，沖洗液由內(nèi)管時，沖洗液由內(nèi)

27、管外環(huán)間隙經(jīng)過；內(nèi)外環(huán)間隙經(jīng)過；內(nèi)管坐在懸掛機(jī)構(gòu)上管坐在懸掛機(jī)構(gòu)上時，沖洗液通道被時，沖洗液通道被堵泵壓明顯升高堵泵壓明顯升高(0.51MPa)，闡明，闡明內(nèi)管已到位。此時內(nèi)管已到位。此時閥堵閥堵39翻開，泵壓翻開，泵壓恢復(fù)正常，可以正恢復(fù)正常，可以正常鉆進(jìn)。常鉆進(jìn)。 第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程(5) 巖心堵塞報警機(jī)巖心堵塞報警機(jī)構(gòu)：鉆進(jìn)中發(fā)生構(gòu)：鉆進(jìn)中發(fā)生巖心堵塞或裝滿巖心堵塞或裝滿內(nèi)管時，巖心對內(nèi)管時，巖心對內(nèi)管產(chǎn)生的頂推內(nèi)管產(chǎn)生的頂推力緊縮碟簧，使力緊縮碟簧，使滑套滑套24上移堵塞上移堵塞接頭接頭38的通水孔，的通水孔，呵斥泵壓升高，呵斥泵壓升高，告誡

28、操作者應(yīng)停告誡操作者應(yīng)停頓鉆進(jìn)，撈取巖頓鉆進(jìn)，撈取巖心心 。 第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程(6) 單動機(jī)構(gòu)：兩副推力軸承單動機(jī)構(gòu)：兩副推力軸承29、31使內(nèi)管不隨外管轉(zhuǎn)動。使內(nèi)管不隨外管轉(zhuǎn)動。(7) 內(nèi)管維護(hù)緩沖機(jī)構(gòu)：拉斷內(nèi)管維護(hù)緩沖機(jī)構(gòu)：拉斷巖心時內(nèi)管及卡簧座下移至鉆巖心時內(nèi)管及卡簧座下移至鉆頭內(nèi)臺階上，拉力由鉆頭傳至頭內(nèi)臺階上，拉力由鉆頭傳至外管，內(nèi)管不受損壞。外管，內(nèi)管不受損壞。(8) 調(diào)理機(jī)構(gòu)：內(nèi)外管組裝時，調(diào)調(diào)理機(jī)構(gòu)：內(nèi)外管組裝時，調(diào)理卡簧座與鉆頭內(nèi)臺階之間隙理卡簧座與鉆頭內(nèi)臺階之間隙030mm。 第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國

29、家精品課程二、打撈器二、打撈器由打撈和平安脫卡機(jī)構(gòu)組由打撈和平安脫卡機(jī)構(gòu)組成成打撈機(jī)構(gòu)：打撈鉤打撈機(jī)構(gòu)：打撈鉤1 1、打撈鉤架、打撈鉤架3 3、重錘、重錘7 7和鋼絲繩接頭。取心時，用鋼絲繩把和鋼絲繩接頭。取心時，用鋼絲繩把打撈器放入鉆桿內(nèi)靠重錘以打撈器放入鉆桿內(nèi)靠重錘以1.52.0 1.52.0 m/sm/s的速度下降，當(dāng)它到達(dá)內(nèi)管總成上的速度下降，當(dāng)它到達(dá)內(nèi)管總成上端時，能準(zhǔn)確鉤住撈鋒芒，把內(nèi)管總端時，能準(zhǔn)確鉤住撈鋒芒，把內(nèi)管總成提升上來。成提升上來。(2) (2) 平安脫卡機(jī)構(gòu)：需脫卡時將內(nèi)徑比重平安脫卡機(jī)構(gòu)：需脫卡時將內(nèi)徑比重錘稍大的錘稍大的1m1m長套管長套管( (壁上開有斜口壁上開

30、有斜口) )套套入鋼絲繩入鋼絲繩, ,靠自重下降，撞擊并罩住打靠自重下降，撞擊并罩住打撈鉤尾部，迫使其向內(nèi)收縮，端部張撈鉤尾部，迫使其向內(nèi)收縮，端部張開，從而使打撈開，從而使打撈 器與內(nèi)管總成脫離。器與內(nèi)管總成脫離。 第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程 三、繩索取心附屬工具三、繩索取心附屬工具1、鉆桿、鉆桿內(nèi)外平包括接頭、強(qiáng)度、同心、垂直。內(nèi)外平包括接頭、強(qiáng)度、同心、垂直。2、繩索取心絞車：公用于下放打撈器和打撈巖心管。、繩索取心絞車：公用于下放打撈器和打撈巖心管。3、鉆桿夾持器：用于夾持外平的繩索取心鉆桿、鉆桿夾持器：用于夾持外平的繩索取心鉆桿 的夾持器有腳踏夾持

31、器的夾持器有腳踏夾持器(木馬夾持器木馬夾持器)和球卡和球卡 夾持器兩種型式。夾持器兩種型式。第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程四、工藝過程本卷須知四、工藝過程本卷須知打撈器究竟可緩慢提動鋼絲繩。假設(shè)有沖洗液由鉆桿中溢出打撈器究竟可緩慢提動鋼絲繩。假設(shè)有沖洗液由鉆桿中溢出闡明打撈能夠勝利，否那么需再次下打撈器。闡明打撈能夠勝利，否那么需再次下打撈器。當(dāng)判明外管和鉆桿內(nèi)無巖心時，將備用內(nèi)管從孔口下入鉆桿當(dāng)判明外管和鉆桿內(nèi)無巖心時，將備用內(nèi)管從孔口下入鉆桿內(nèi)。此時可開機(jī)緩慢轉(zhuǎn)動并開泵沖送，加快內(nèi)管下降速度。內(nèi)。此時可開機(jī)緩慢轉(zhuǎn)動并開泵沖送，加快內(nèi)管下降速度。假設(shè)打撈不勝利

32、，那么應(yīng)提鉆處置。假設(shè)打撈不勝利，那么應(yīng)提鉆處置。干孔中不能直接投內(nèi)管，在鉆桿柱內(nèi)注入沖洗液，然后迅速干孔中不能直接投內(nèi)管，在鉆桿柱內(nèi)注入沖洗液，然后迅速投入內(nèi)管。投入內(nèi)管。確認(rèn)內(nèi)管曾經(jīng)到位才開場掃孔鉆進(jìn)。確認(rèn)內(nèi)管曾經(jīng)到位才開場掃孔鉆進(jìn)。第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程第五節(jié)第五節(jié) 反循環(huán)鉆進(jìn)取心反循環(huán)鉆進(jìn)取心 一、孔底部分反循環(huán)取心一、孔底部分反循環(huán)取心1. 1. 無泵反循環(huán)鉆具無泵反循環(huán)鉆具在鉆進(jìn)中關(guān)水泵利用孔內(nèi)的靜水柱在鉆進(jìn)中關(guān)水泵利用孔內(nèi)的靜水柱壓力和上下提動鉆具在孔底構(gòu)成壓力和上下提動鉆具在孔底構(gòu)成部分反循環(huán)沖洗孔底鉆進(jìn)。部分反循環(huán)沖洗孔底鉆進(jìn)。 2.

33、2. 放射式孔底反循環(huán)鉆具放射式孔底反循環(huán)鉆具放射式孔底反循環(huán)鉆具噴反鉆具不用頻繁提動鉆具，而是放射式孔底反循環(huán)鉆具噴反鉆具不用頻繁提動鉆具，而是利用射流泵任務(wù)原理構(gòu)成孔底反循環(huán)。利用射流泵任務(wù)原理構(gòu)成孔底反循環(huán)。噴反鉆具是在普通鉆具上增設(shè)噴反元件，噴反元件由噴嘴、混噴反鉆具是在普通鉆具上增設(shè)噴反元件，噴反元件由噴嘴、混合室、喉管、分散管、分水接頭等組成。合室、喉管、分散管、分水接頭等組成。 第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程q 任務(wù)原理：高壓沖洗液沿鉆桿進(jìn)入噴嘴任務(wù)原理：高壓沖洗液沿鉆桿進(jìn)入噴嘴4 4，高，高速速315m/s315m/s射入分散管射入分散管5 5。

34、噴嘴與分散管周圍的。噴嘴與分散管周圍的液體被射流帶走一部分而構(gòu)成負(fù)壓區(qū)。液體被射流帶走一部分而構(gòu)成負(fù)壓區(qū)。q 在壓差作用下，下部巖心管在壓差作用下，下部巖心管8 8中液體被抽吸到中液體被抽吸到放射器里，高速液流和吸入的液體在混合室放射器里，高速液流和吸入的液體在混合室1 1 2 2內(nèi)混合，進(jìn)展能量傳送和交換后流入喉管內(nèi)混合，進(jìn)展能量傳送和交換后流入喉管1313；再經(jīng)分散管和出水孔再經(jīng)分散管和出水孔1111或彎管排出?；驈澒芘懦?。q 排出的沖洗液一部分沿鉆桿外環(huán)前往地面；一排出的沖洗液一部分沿鉆桿外環(huán)前往地面；一部分在負(fù)壓下流向孔底，沖洗孔底。部分在負(fù)壓下流向孔底，沖洗孔底。q 改動沖洗液量或調(diào)

35、理放射器元件參數(shù)，就能控改動沖洗液量或調(diào)理放射器元件參數(shù)，就能控制孔底反循環(huán)沖洗的強(qiáng)弱。制孔底反循環(huán)沖洗的強(qiáng)弱。 第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程二、全孔反循環(huán)取心二、全孔反循環(huán)取心 1. 1. 全孔反循環(huán)分類：氣舉反循環(huán)、泵吸反循環(huán)、泵壓反循環(huán)。全孔反循環(huán)分類：氣舉反循環(huán)、泵吸反循環(huán)、泵壓反循環(huán)。2. 2. 全孔反循環(huán)任務(wù)原理全孔反循環(huán)任務(wù)原理沖洗液經(jīng)雙管水龍頭進(jìn)入雙層鉆桿內(nèi)外管環(huán)隙，到達(dá)孔底分流，沖洗液經(jīng)雙管水龍頭進(jìn)入雙層鉆桿內(nèi)外管環(huán)隙，到達(dá)孔底分流，大部分進(jìn)入內(nèi)管中，以反循環(huán)方式向上流動把巖心及巖屑攜大部分進(jìn)入內(nèi)管中，以反循環(huán)方式向上流動把巖心及巖屑攜帶到水

36、龍頭處，經(jīng)過軟管將巖心排至巖心搜集器內(nèi)；帶到水龍頭處，經(jīng)過軟管將巖心排至巖心搜集器內(nèi)；另一小部沖洗液從鉆桿外環(huán)以正循環(huán)方式緩慢向上流，穩(wěn)定孔壁另一小部沖洗液從鉆桿外環(huán)以正循環(huán)方式緩慢向上流，穩(wěn)定孔壁和光滑鉆具用。和光滑鉆具用。改動所用鉆頭方式可分別得到巖心和巖屑。取心鉆頭在鉆具內(nèi)管改動所用鉆頭方式可分別得到巖心和巖屑。取心鉆頭在鉆具內(nèi)管下部裝有巖心切斷器，巖心成段地延續(xù)從孔底輸至地表。假下部裝有巖心切斷器，巖心成段地延續(xù)從孔底輸至地表。假設(shè)采用牙輪鉆頭，那么得到的就是巖屑被輸至地表。設(shè)采用牙輪鉆頭，那么得到的就是巖屑被輸至地表。 第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程第

37、七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取全孔反循環(huán)延續(xù)取心的優(yōu)點(diǎn)全孔反循環(huán)延續(xù)取心的優(yōu)點(diǎn)無需提鉆減少了輔助時間，鉆效高。無需提鉆減少了輔助時間，鉆效高。巖心采取率達(dá)巖心采取率達(dá)95以上，取心質(zhì)量好。以上，取心質(zhì)量好。巖粉及時被排出孔底干凈，減少孔底反復(fù)巖粉及時被排出孔底干凈，減少孔底反復(fù)破碎大幅度提高時效，延伸鉆頭壽命。破碎大幅度提高時效，延伸鉆頭壽命。易于穿過坍、漏、破碎等復(fù)雜地層。易于穿過坍、漏、破碎等復(fù)雜地層。單位本錢低。一樣地層條件下，反循環(huán)延單位本錢低。一樣地層條件下，反循環(huán)延續(xù)取心鉆進(jìn)的本錢，僅為普通取心鉆進(jìn)的續(xù)取心鉆進(jìn)的本錢，僅為普通取心鉆進(jìn)的1/51/3。國家精品課程u

38、 目前存在的問題目前存在的問題u 1 1鉆進(jìn)深度和巖層有一定的局限性，遠(yuǎn)不能完全取代鉆進(jìn)深度和巖層有一定的局限性，遠(yuǎn)不能完全取代u 普通巖心鉆探；普通巖心鉆探；u 2 2碎屑狀的巖樣破壞了地層的原狀構(gòu)造，難以直接獲碎屑狀的巖樣破壞了地層的原狀構(gòu)造，難以直接獲u 得所鉆地層的真實(shí)屬性；得所鉆地層的真實(shí)屬性；u 3 3鞏固巖層，巖心難以切斷或巖心切斷器磨損嚴(yán)重；鞏固巖層，巖心難以切斷或巖心切斷器磨損嚴(yán)重；u 4 4另外鉆探設(shè)備和附屬工具過于笨重，一次性投資大。另外鉆探設(shè)備和附屬工具過于笨重，一次性投資大。u 這些問題嚴(yán)重影響了它的推行。這些問題嚴(yán)重影響了它的推行。 第七章第七章 土樣及巖礦心的采取土樣及巖礦心的采取國家精品課程第六節(jié)第六節(jié) 采集巖粉和補(bǔ)取巖樣采集巖粉和補(bǔ)取巖樣 一、采集巖粉一、采集巖粉 正循環(huán)鉆進(jìn)時采集的巖粉只作為輔助樣品；孔底部分反循環(huán)巖正循環(huán)鉆進(jìn)時采集的巖粉只作為輔助樣品；孔底部分反循環(huán)巖粉搜集安裝獲得的巖粉才具有代表性。粉搜集安裝獲得的巖粉才具有代表性。1. 1. 巖粉沉淀槽：巖粉沉淀槽坡度巖粉沉淀槽：巖粉沉淀槽坡度11251125保證液流速度低于臨保證液流速度低于臨界值，設(shè)有隔板便于巖粉沉淀。界值，設(shè)有隔板便于巖粉沉淀。 2. 2. 旋流分別器：含巖粉的沖洗液以切線方向進(jìn)入分散器作旋旋流分別器：含巖粉的沖洗液以切線方向進(jìn)入分散