鉆孔工程設(shè)計(jì)

1、鉆孔工程設(shè)計(jì)第一節(jié)鉆孔結(jié)構(gòu)一、概念鉆孔結(jié)構(gòu)是指開孔至終孔孔身口徑的變化。換徑次數(shù)愈多，鉆孔結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，反之越簡單。鉆孔結(jié)構(gòu)的選擇，要充分考慮礦區(qū)的巖石性質(zhì)、水文地質(zhì)條件、終孔口徑、鉆孔深度、鉆進(jìn)方法、鉆孔用途等因素。二、確定鉆孔結(jié)構(gòu)總的原則以終孔直徑做為擬定鉆孔結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)， 對照理想巖層剖面自下而上擬定各段的口徑和開孔直徑。 在保證鉆孔質(zhì)量和安全鉆進(jìn)的前提下，盡可能地采用泥漿護(hù)孔從而減少或不下套管和少換徑，最大限度地簡化鉆孔結(jié)構(gòu)。三、鉆孔結(jié)構(gòu)選擇示例勘探某金屬礦床時(shí)，設(shè)計(jì)孔深700 米， 采用金剛石鉆進(jìn)，地質(zhì)剖面包括以下層位：（1）0 至 100 米為可鉆性 1-7級的巖石，該段全漏水不循環(huán)；

2、（3）100 至 700 米為可鉆性 9 至 10 級的穩(wěn)定巖石；（ 4）地質(zhì)取樣要求以59mm終孔。試確定該鉆孔結(jié)構(gòu)。 分析 從已知條件，自160 米至終孔適于一徑到底，不下套管；分析地質(zhì)剖面，該鉆孔下孔口管和一層套管即可；為封閉漏失層，套管下放深度為 120-130 米，管鞋伸進(jìn)穩(wěn)定層 10 至 20 米，套管直徑為 73mm，因此該孔段須用 76mm鉆進(jìn)；孔口管長18至 20米。直徑 89mm，因此開孔取 91 或 110mm。據(jù)此可作出如上圖的鉆孔結(jié)構(gòu)圖。在礦區(qū)鉆探技術(shù)設(shè)計(jì)書中，值得注意的是應(yīng)該將礦區(qū)的鉆孔結(jié)構(gòu)劃分為簡單鉆孔結(jié)構(gòu)和復(fù)雜鉆孔結(jié)構(gòu)二種類型加以作圖說明，同時(shí)作圖時(shí)應(yīng)將各要素如

3、直徑、換徑深度等標(biāo)明。1第三節(jié)鉆進(jìn)方法目前巖心鉆探工作中，一般根據(jù)各礦區(qū)地層巖石力學(xué)特性、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造，結(jié)合鉆探設(shè)備與護(hù)壁堵漏措施等因素，常采用合金與金剛石分層鉆進(jìn)的方法。一般地，開孔采用合金鉆進(jìn)至完整巖面 3 至 5 米，然后擴(kuò)孔下孔口管隔離上部松散層、覆蓋層等不穩(wěn)定地層，然后改用金剛石鉆進(jìn)至終孔。因此，在此只介紹這二種鉆進(jìn)方法。一、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)1 概念 將具有一定強(qiáng)度和形狀的硬質(zhì)合金，按鉆進(jìn)要求固定于鉆頭上，在一定的技術(shù)條件下，作為切削具破碎巖石的一種鉆進(jìn)方法。2 鉆探對硬質(zhì)合金的要求合金鉆進(jìn)是靠固定在鉆頭體上的硬質(zhì)合金來破碎巖石的，而各種巖石都具有一定的強(qiáng)度和研磨性，鉆進(jìn)時(shí)鉆頭上受力也很復(fù)

4、雜，因此，所使用的硬質(zhì)合金應(yīng)具有如下性能： 硬度大且耐磨性強(qiáng)。便于鉆頭能有效地切入或壓入巖石，并能抵抗巖石對硬質(zhì)合金的磨蝕作用。 抗彎強(qiáng)度大且韌性好。便于能承受破碎巖石過程中各種變化的負(fù)荷而不至于崩刃和碎裂。 熱硬性好而導(dǎo)熱性高。鉆進(jìn)中孔底會(huì)產(chǎn)生很高的溫度，因此要求較高的熱硬性，而且在沖洗液中易于釋放熱量。成型性好，容易鑲焊在鉆頭體上。地質(zhì)勘探用的硬質(zhì)合金主要是鎢鈷合金，這類合金其性能滿足上述要求。3 硬質(zhì)合金鉆頭鉆探用的硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)合理與否直接影響到鉆進(jìn)效率、鉆頭壽命、鉆孔質(zhì)量以及材料成本，因此要認(rèn)真對待合金鉆頭的結(jié)構(gòu)要素的研究與選擇。它一般分為二大類：取心鉆頭和全面鉆頭。地質(zhì)勘探中一

5、般都只采用取心鉆頭。 鉆頭體：它是鑲嵌切削具的基體，用 D35或 D45號無縫鋼管制成，針狀合金鉆頭的內(nèi)外出刃應(yīng)與相應(yīng)的金剛石鉆頭一致，鉆頭體長度不得短于 95mm，其中絲扣部分長度 40mm，鉆頭鋼體壁厚 7 至 9mm，過厚克取巖石面積大，消耗功率多，過薄影響強(qiáng)度而容易變形。壁厚在保證足夠強(qiáng)度與剛度的條件下力求減小，以使克取面積減少以提高鉆進(jìn)效率。2 合金鑲焊數(shù)目和排列形式：應(yīng)根據(jù)巖石性質(zhì)、鉆頭直徑、合金質(zhì)量、鉆具強(qiáng)度和設(shè)備功率等因素來確定。鉆頭直徑大、孔較深、巖石硬度大和研磨性較高時(shí)，合金數(shù)量要適當(dāng)增加。地質(zhì)勘探中常用的數(shù)量如下表所示。鉆頭規(guī)格（ mm）合金數(shù)量（個(gè)）3646597691

6、110130150巖石性質(zhì)研磨性較強(qiáng)的巖層3-43-44-666-88-1010-1412-14弱研磨性巖層3-43-444-666-8810在排列形式上一般采用均勻單環(huán)排列。 切削具的出刃：主要是底、內(nèi)、外三種出刃。其中底出刃起切入并破碎巖石的任務(wù)，大出刃利于破碎巖石和沖洗液流通，但過大容易造成崩刃與折斷；內(nèi)外出刃主要是形成環(huán)狀間隙，以保證沖洗液流通，較大的內(nèi)外出刃會(huì)導(dǎo)致鉆頭回轉(zhuǎn)阻力增大，容易崩刃折斷，但有利于排粉和減少巖心堵塞的機(jī)會(huì)，太小了則容易造成巖心堵塞和影響排粉效果甚至?xí)斐珊@等不良現(xiàn)象。因此，出刃的大小應(yīng)根據(jù)巖石性質(zhì)來考慮，實(shí)際工作中可參考下表進(jìn)行選擇。巖石性質(zhì)內(nèi)刃（ mm）外刃

7、（ mm）底刃（ mm）松軟、弱至中等研磨性1.5-2.52.5-32-3巖石中硬、強(qiáng)研磨性巖石1-21-21.5-2.53 鑲焊角：合金顆粒與鉆頭唇面的夾角，一般采用正前角鑲焊，這種鑲焊切削具有自磨作用也有利于排粉，但所需軸向壓力要較其他方法大些。 水口及水槽：起到?jīng)_洗液流通冷卻鉆頭和攜帶巖粉的作用，其形狀與大小應(yīng)根據(jù)巖層性質(zhì)、鉆頭結(jié)構(gòu)形式、沖洗液種類的不同而考慮。一般地，水口面積的總和要大于鉆頭與巖心之間或鉆頭與孔壁之間的環(huán)狀面積，以減少循環(huán)阻力。4 合金鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)合金鉆進(jìn)的技術(shù)參數(shù)主要包括鉆壓、轉(zhuǎn)速和沖洗液量。它們對鉆進(jìn)效率、鉆孔質(zhì)量、磨料消耗、施工安全等直接有關(guān)系。在操作過程中，應(yīng)根

8、據(jù)巖石的物理機(jī)械性質(zhì)、鉆頭結(jié)構(gòu)、鉆探設(shè)備和鉆具的可能性以及鉆孔質(zhì)量要求等條件來合理掌握，并通過實(shí)踐當(dāng)中進(jìn)行修正、總結(jié)出適合礦區(qū)的最優(yōu)鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)。 鉆壓：合理的鉆壓應(yīng)該既保證鉆頭耐久性又獲得最大的平均機(jī)械鉆速。在其它條件不變的情況下，在一定范圍內(nèi)，鉆速隨著鉆壓的增加而成比例地增加。實(shí)踐證明：鉆速的提高主要是依靠鉆頭壓力的增加來實(shí)現(xiàn)。但壓力過大會(huì)導(dǎo)致崩刃、鉆具折斷、鉆孔彎曲、軟巖層中容易燒鉆等事故。鉆壓可通過下式進(jìn)行計(jì)算：鉆頭總壓力 = 每顆切削具上應(yīng)加的壓力（如柱狀合金70-120kgf/ 顆） X 鉆頭上切削具的顆數(shù)實(shí)際工作中應(yīng)該根據(jù)所鉆的巖層性質(zhì)而選擇的合金切削具型式和鉆頭的排列與數(shù)目進(jìn)行

9、初步計(jì)算，同時(shí)在施工中不斷總結(jié)出最優(yōu)的鉆壓。 轉(zhuǎn)速：鉆具轉(zhuǎn)速有二種表示方法，一是鉆頭每分鐘的回轉(zhuǎn)數(shù)（轉(zhuǎn) / 分），另一個(gè)是用鉆頭的圓周速度 V（米 / 秒）來表示。 V = （D + D1） n / （2X60）生產(chǎn)實(shí)踐表明：在一定條件下，提高鉆頭轉(zhuǎn)速可增大鉆速，但超過最優(yōu)值后反而隨轉(zhuǎn)速的增高而使鉆速降低。一般情況下，在軟至中硬巖中鉆進(jìn)時(shí)，可采用較高的轉(zhuǎn)速；在堅(jiān)硬和強(qiáng)研磨性巖石或非均質(zhì)和裂隙發(fā)育的巖石中鉆進(jìn)，則應(yīng)降低轉(zhuǎn)速；深孔或大口徑鉆進(jìn)也應(yīng)降低轉(zhuǎn)速。4 沖洗液量 ：沖洗液量的大小應(yīng)根據(jù)巖石性質(zhì)和鉆孔直徑等因素而定。一般地，在軟巖層中鉆進(jìn)因進(jìn)尺快所產(chǎn)生的巖粉多而選擇較大的沖洗液量；在巖石顆粒粗

10、比重大的巖層鉆進(jìn)也應(yīng)相應(yīng)加大沖洗液量；在大直徑孔、深孔鉆進(jìn)時(shí)，鉆桿和孔壁滲漏多也應(yīng)加大沖洗液量；而在松散、破碎地層鉆進(jìn)，為防止沖蝕巖心和沖垮孔壁，應(yīng)選擇較小的沖洗液量。沖洗液量Q的大小一般用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算：Q= KDK經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（ 615l/cm.min ） D 鉆頭直徑（ cm）實(shí)際鉆進(jìn)工作當(dāng)中，各參數(shù)之間有著密切的聯(lián)系，要達(dá)到合理的配合，其配合關(guān)系大致如下：巖石鉆壓轉(zhuǎn)速?zèng)_洗液量研磨性大的硬巖石大小小裂隙巖層小小相應(yīng)地小軟巖小大相應(yīng)地大設(shè)計(jì)中可根據(jù)下面的技術(shù)參數(shù)表的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)根據(jù)礦區(qū)地層巖性特點(diǎn)加以選擇，同時(shí)應(yīng)在實(shí)際工作中摸索出適合礦區(qū)地層的最優(yōu)技術(shù)參數(shù)。不同巖層鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)范圍表鉆進(jìn)技術(shù)參

11、數(shù)鉆頭壓力巖石級別轉(zhuǎn)速泵量取心鉆頭刮刀鉆頭(rpm min)( Lmin)（ kg粒）（ kgcm）514 級50601001202003508056部分 7級8012012015015025080注：（ 1）針狀硬質(zhì)合金塊每塊能承受的壓力為150 200kg；（ 2） 100 型鉆機(jī)的泵量，以水泵最大有效排水量送給。（ 3）刮刀鉆頭單位壓力（ kgcm）中的 cm，系指鉆頭直徑。5 合金鉆進(jìn)注意事項(xiàng)采用合金鉆進(jìn)，除了合理選用鉆頭結(jié)構(gòu)和鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)外，還必須有正確的操作方法，才能達(dá)到提高鉆進(jìn)效率和鉆頭使用壽命的目標(biāo)。因此，應(yīng)注意以下幾方面： 新鉆頭入孔內(nèi)，應(yīng)離孔底 0.5 米以上并輕壓慢轉(zhuǎn)掃至

12、孔底，以防止新鉆頭被擠夾住。掃孔時(shí)速度要慢，以防止合金崩刃或因孔底有殘留巖心而堵塞。 要經(jīng)常保持孔底清潔。孔內(nèi)的巖粉、崩落的合金須及時(shí)撈取，孔內(nèi)有殘留巖心在0.5 米以上或有脫落巖心時(shí)不得下入新鉆頭。 為保持孔徑一致，鉆頭應(yīng)排隊(duì)使用。原則是先用外徑大內(nèi)徑小，后用外徑小內(nèi)徑大的。 正常鉆進(jìn)壓力要均勻，不得無故提動(dòng)鉆具，并隨著合金的磨鈍逐步加大壓力。發(fā)現(xiàn)巖心堵塞時(shí)要及時(shí)處理，無效時(shí)立即提鉆以防止孔內(nèi)事故。6 合理掌握好回次進(jìn)尺時(shí)間。合金鉆進(jìn)時(shí)因磨料逐漸磨鈍而出現(xiàn)鉆孔縮徑和鉆速逐步下降，因此，為避免下一回次的擴(kuò)孔、起下鉆時(shí)間和提高回次效率，應(yīng)當(dāng)確定合理的回次進(jìn)尺時(shí)間，這是提高鉆速的有效措施之一?？赏?/p>

13、過計(jì)算法或作圖法進(jìn)行現(xiàn)場確定，各礦區(qū)地層情況不一，在此無法具體給出數(shù)據(jù)?；卮毋@速 = （回次累計(jì)進(jìn)尺） / （鉆進(jìn)時(shí)間累計(jì)+ 起下鉆時(shí)間）二、金剛石鉆進(jìn)1 金剛石鉆進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)：與其它方法相比具有如下優(yōu)點(diǎn)： 鉆進(jìn)效率高； 鉆孔質(zhì)量好（采取率可達(dá) 90%以上，巖礦心代表性好，巖礦心光滑完整、無選擇性磨損和富礦流失、污染等現(xiàn)象，鉆孔彎曲?。?事故少； 勞動(dòng)強(qiáng)度低； 成本低； 應(yīng)用范圍廣。2 金剛石鉆頭在這里我們要了解和掌握金剛石鉆頭的組成、類型和規(guī)格及其結(jié)構(gòu)等知識，才能在進(jìn)行設(shè)計(jì)或?qū)彶樵O(shè)計(jì)時(shí)對礦區(qū)所選擇使用的鉆頭是否合理做出一個(gè)評價(jià)。 鉆頭的組成：由三個(gè)部分組成，即金剛石、胎體、鉆頭體。金剛石：分底

14、刃、邊刃、側(cè)刃金剛石。底刃用于克取巖石，要選擇晶形較好的金剛石；邊刃主要用于克取巖石并要保內(nèi)外徑。因此要選擇質(zhì)量最好的金剛石；側(cè)刃僅用于保內(nèi)外徑，可選擇較次質(zhì)量的金剛石。胎體：是鉆頭底部包鑲金剛石的一圈假合金，采用粉末冶金法或電鍍法制成各種需要的形狀，用來包鑲金剛石顆粒并牢固地與鉆頭體焊接在一起。胎體部分開有水口，供沖洗液流通之用。金剛石鉆頭胎體硬度一般在 HRC2050 之間，要根據(jù)礦區(qū)巖性研磨性、破碎程度等因素來合理選擇鉆頭胎體硬度。7鉆頭體：鉆頭鋼體部分，用中碳鋼制作，上部車有絲扣，用來與擴(kuò)孔器連接。3、合理選擇金剛石鉆頭與磨料生產(chǎn)實(shí)踐證明，金剛石鉆頭并非能全部順利鉆進(jìn)各類巖石，在某些巖

15、層中鉆進(jìn)鉆速非常低甚至不進(jìn)尺（如俗稱的“打滑地層 ”）。因此，必須根據(jù)巖石的硬度、強(qiáng)度、研磨性、完整度進(jìn)行合理的選擇，做到鉆頭分層選用 “對號入座 ”，以充分發(fā)揮金剛石鉆進(jìn)的優(yōu)越性。如果選擇不當(dāng)，不但不能發(fā)揮其效能，相反會(huì)增加金剛石的消耗量使鉆探成本增加、事故增多、效率低、質(zhì)量差，因此必須在設(shè)計(jì)與實(shí)際工作中重視這項(xiàng)工作。3.1 分層鉆進(jìn)的選擇原則 在中硬至堅(jiān)硬巖層以及中、強(qiáng)研磨性巖層、破碎巖層中宜采用孕鑲鉆頭鉆進(jìn)。3.2 金剛石鉆頭選擇的基本原則鉆頭型式的選擇原則應(yīng)根據(jù)巖石研磨性、完整度和可鉆性進(jìn)行選擇。表鑲鉆頭適用于軟的、中硬完整巖層鉆進(jìn)；孕鑲鉆頭適用于硬的、堅(jiān)硬的、破碎的和軟硬不均的、裂隙

16、性的巖層鉆進(jìn)。鉆頭胎體的選擇原則：在研磨性強(qiáng)，很破碎、較軟、顆粒度粗的巖層鉆進(jìn)所選擇的胎體硬度應(yīng)大；反之，研磨性弱、均質(zhì)完整、硬度大、顆粒度細(xì)的巖層所選用的胎體硬度應(yīng)偏軟；而在研磨性強(qiáng)、硬度特硬的巖層不應(yīng)選用偏軟胎體，而是要選擇特硬的胎體，否則胎體很快被巖層磨損使鉆頭失去工作能力。具體選擇條件：根據(jù)上述原則，目前常用的人造孕鑲金剛石鉆頭的金剛石濃度、粒度和胎體硬度的具體設(shè)計(jì)和使用時(shí)可按下表從不同廠家生產(chǎn)的鉆頭中選擇適合礦區(qū)地層的鉆頭。8巖石性質(zhì)堅(jiān)硬中硬軟細(xì)粗金剛石粒度100 目8046 目46 目低高金剛石濃度50%5075%100%較軟較硬胎體硬度HRC30±HRC40HRC405

17、04 合理使用金剛石鉆頭與擴(kuò)孔器目的在于以最小的金剛石消耗量，取得最高的機(jī)械鉆速和最長的鉆頭使用壽命，達(dá)到降低成本。其原則是：先用外徑大的，后用外徑小的。同時(shí)也應(yīng)考慮先用內(nèi)徑小的，后用內(nèi)徑大的。這樣做的好處在于：4.1 使鉆頭的外徑與孔底部位的孔徑盡量吻合，避免掃孔；4.2 使鉆頭內(nèi)徑與卡簧內(nèi)徑和殘留巖心外徑盡量吻合，防止掃巖心而造成巖心堵塞或損壞鉆頭；4.3 防止鉆頭、擴(kuò)孔器下不到底被擠卡造成事故；4.4 可防止單個(gè)鉆頭連續(xù)進(jìn)行多回次鉆進(jìn)而形成“喇叭形 “鉆孔，造成長距離掃孔；94.5 可使鉆頭與擴(kuò)孔器均勻磨損以延長壽命，降低成本。5 鉆頭與擴(kuò)孔器、卡簧的配合5.1 擴(kuò)孔器外徑與鉆頭外徑的配

18、合擴(kuò)孔器外徑過大，形成 “ 臺階式 ”鉆進(jìn)，擴(kuò)孔器易崩刃或過早磨損，導(dǎo)致鉆進(jìn)效率低；而擴(kuò)孔器外徑過小就起不到擴(kuò)孔的作用導(dǎo)致鉆頭過早磨損。因此，擴(kuò)孔器的外徑與鉆頭外徑的合理配合尺寸為：擴(kuò)孔器外徑比鉆頭外徑大0.3 0.5mm，在堅(jiān)硬巖層中不得大于0.3mm。5.2 鉆頭內(nèi)徑與卡簧自由內(nèi)徑的合理配合卡簧內(nèi)徑是巖心進(jìn)入內(nèi)管的第一道“關(guān)口 ”，若卡簧內(nèi)徑過大，則取不上或卡不住巖心而造成巖心脫落或殘留孔底過長；而卡簧內(nèi)徑過小，則會(huì)造成巖心堵塞或巖心頂死卡簧被迫提鉆。因此，它們間的配合尺寸是：卡簧自由內(nèi)徑比鉆頭內(nèi)徑小 0.3 0.4mm?，F(xiàn)場機(jī)臺使用時(shí)應(yīng)有 2 至 3 種規(guī)格的卡簧供機(jī)臺選擇，在使用時(shí)先用

19、內(nèi)徑小的后用大的。值得注意的是短節(jié)與卡簧座為過渡配合，卡簧座的下端與鉆頭內(nèi)臺階應(yīng)有 45mm的間隙（防止巖心堵塞）。6 金剛石鉆進(jìn)常見事故的預(yù)防措施6.1 如何防止巖心堵塞實(shí)際鉆進(jìn)中，當(dāng)巖層節(jié)理發(fā)育、巖石破碎或因工藝規(guī)程不合理及操作不當(dāng)，鉆具配合不好等因素存在時(shí)，將容易導(dǎo)致巖心堵塞。采取單動(dòng)雙管鉆具鉆進(jìn)或?qū)ｉT的取心工具來進(jìn)行預(yù)防。單動(dòng)雙管的內(nèi)管有扶正巖心、減少鉆具曠動(dòng)和容納巖心的作用，同時(shí)卡簧座與鉆頭內(nèi)臺階必須有 3 至 4mm的間隙，以保證內(nèi)管自由扶正巖心從而防止堵塞；而在節(jié)理發(fā)育、破碎傾角大的巖礦層中應(yīng)設(shè)計(jì)帶容納管的或活塞式的等專門取心工具。另外要保證巖心順利進(jìn)入內(nèi)管，主要的措施有：內(nèi)管光

20、滑平直；雙管內(nèi)設(shè)減振機(jī)構(gòu)或加半合管；良好的卡簧自由內(nèi)徑和鉆頭內(nèi)徑的配合；精心操作，技術(shù)參數(shù)穩(wěn)定，不無故提動(dòng)鉆具等。6.2 如何防止燒鉆事故10當(dāng)井底鉆頭得不到充分冷卻時(shí)將會(huì)發(fā)生燒鉆，燒鉆事故嚴(yán)重時(shí)會(huì)伴隨惡性卡鉆和斷鉆桿等孔內(nèi)事故，因此應(yīng)該做好預(yù)防工作。燒鉆事故主要原因 ：鉆桿中途滲漏，到達(dá)孔底沖洗液量不足；水泵工作不正常；巖心堵塞不及時(shí)提鉆；孔底巖層漏水；鉆速過快巖粉沒及時(shí)排清等方面的原因都會(huì)引起燒鉆事故。事故征兆 ：泵壓突然增高，返水變??；回轉(zhuǎn)阻力增加，進(jìn)尺變慢或不進(jìn)尺；機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不正常；柴油機(jī)聲音異?；螂妱?dòng)機(jī)電流表值增高等均是發(fā)生燒鉆事故的征兆。預(yù)防措施 ：要防止沖洗液從鉆桿漏失?？稍谔徙@時(shí)

21、認(rèn)真檢查鉆桿磨損情況，不合格都及時(shí)更換；下鉆時(shí)鉆桿接頭絲扣纏棉紗等措施。 要防止泵量不足?？赏ㄟ^經(jīng)常檢查水泵、使用變量泵和抗震性能好的抗震壓力表和隨時(shí)檢查水眼、水路是否暢通來實(shí)現(xiàn)； 較軟地層控制鉆速，不得盲目加壓追求進(jìn)尺。地層由硬變軟時(shí)，壓力要隨之改小。 經(jīng)常修磨水口、水槽。要求水口高度不小于3mm，水槽深不小于1.5mm。 精心操作。操作者隨時(shí)觀察泵壓表、孔底壓力表、電流表（使用電動(dòng)機(jī)時(shí)），孔內(nèi)返水情況，觀察進(jìn)尺速度和動(dòng)力機(jī)的負(fù)荷變化，發(fā)現(xiàn)異常立即提鉆。 下鉆不能一次到孔底，必須離孔底0.5m 以上開泵送水待循環(huán)暢通后再慢速回轉(zhuǎn)下放鉆具到孔底。 發(fā)現(xiàn)巖心堵塞或蹩泵時(shí)，應(yīng)立即提鉆。不得用加大壓

22、力或加快轉(zhuǎn)速的辦法來處理。 保持孔內(nèi)清潔，殘留孔底巖粉不得超過0.3m。同時(shí)也要經(jīng)常清除清除沖洗液凈化系統(tǒng)內(nèi)的雜物異物和沉渣。8 金剛石鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)11在正確選擇金剛石鉆頭的情況下，金剛石鉆進(jìn)效率取決于鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)的合理調(diào)節(jié)，即鉆頭軸向載荷、鉆頭轉(zhuǎn)速和沖洗液量。許多可變因素對規(guī)程參數(shù)均有直接影響，如巖石物理機(jī)械性質(zhì)、鉆頭類型、鉆孔直徑和深度、所用設(shè)備與鉆具等。金剛石鉆進(jìn)所采用的是以高轉(zhuǎn)速為主體的鉆進(jìn)規(guī)程，轉(zhuǎn)速參數(shù)的變化影響鉆進(jìn)效果非常明顯。評價(jià)所選擇的鉆進(jìn)規(guī)程的合理性，主要是根據(jù)鉆速、鉆頭進(jìn)尺和單位進(jìn)尺金剛石的消耗量（克拉 / 米），其中以單位進(jìn)尺金剛石消耗量和鉆頭進(jìn)尺尤為重要。在實(shí)際工作中應(yīng)

23、結(jié)合以下的分別論述根據(jù)礦區(qū)地層巖性特點(diǎn)和選擇的設(shè)備、孔徑和深度等因素，綜合選定出自己所在礦區(qū)施工的技術(shù)參數(shù)范圍，而不是盲目在設(shè)計(jì)中套用規(guī)程參數(shù)。8.1 鉆壓是指鉆進(jìn)過程中直接加在鉆頭上的軸向壓力。合適的鉆壓可保證金剛石鉆頭有效地破碎巖石，效率高、進(jìn)尺多、金剛石消耗量少。鉆壓低于巖石抗壓強(qiáng)度時(shí)，金剛石無法克取巖石而在巖石上滑動(dòng)并迅速被拋光；鉆壓過大會(huì)造成孔底巖屑聚集而使鉆頭胎體磨損過快，金剛石消耗量大，導(dǎo)致鉆速不高甚至糊鉆和燒鉆。選擇壓力時(shí)要根據(jù)巖石的可鉆性、研磨性、完整程度、鉆頭類型、金剛石的質(zhì)量、數(shù)量和粒度以及鉆頭克取巖石的環(huán)狀面積等，籠統(tǒng)地按鉆頭直徑推薦鉆壓是不夠全面的。一般地，從巖石性質(zhì)

24、的角度在軟或弱研磨性巖層中用較小的鉆壓；在完整、中硬到堅(jiān)硬或中等研磨性的巖層中適當(dāng)加大鉆壓；在破碎裂隙和非均質(zhì)的巖層中應(yīng)視裂隙程度適當(dāng)減小鉆壓（減少 2550%）。從鉆頭類型上看，口徑大、壁厚、胎體較硬時(shí)，用較大的鉆壓，反之用較小的鉆壓，值得注意的是如果用表鑲鉆頭時(shí)所采用的鉆壓要較孕鑲鉆頭大，以利于金剛石能壓入所鉆巖石產(chǎn)生體積破碎。從鉆頭的成份看，當(dāng)所有的鉆頭金剛石品級高、質(zhì)量好，量多、粒度大時(shí)，鉆壓應(yīng)大些，反之應(yīng)小些。同時(shí)，在實(shí)際工作中，確定鉆壓時(shí)也應(yīng)考慮鉆頭的新舊程度和估計(jì)好鉆壓在孔底的損失，新鉆頭在初磨階段應(yīng)用較小的鉆壓（ 200300kgf ）等正常出刃后方可用正常鉆進(jìn)壓力；孔底損失主

25、要是受孔深與泵壓的影響，隨著孔深的增加，鉆柱與孔壁間的磨擦及泵壓的增大抵消了部分鉆壓，因此也要相應(yīng)地加大鉆壓以保證鉆頭有效地破碎巖石。設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)下列公式進(jìn)行計(jì)算：表鑲鉆頭的壓力： P = （ 0.66 0.76 ） g m p12式中 P表鑲鉆頭總壓力（ kgf ）；g鉆頭上的金剛石的克拉數(shù)；m金剛石粒度（粒 / 克拉）；p經(jīng)驗(yàn)單位壓力（ 1.5 2.5kgf/ 粒）；0.66 0.76 是系數(shù)，表示實(shí)際克取巖石的金剛石數(shù)量為鉆頭總克拉數(shù)的6676%。孕鑲鉆頭壓力的計(jì)算：P = F p式中： P 鉆頭總壓力（ kgf ）； F 鉆頭環(huán)狀克取面積（ cm2）， F=/4（D2 d2）D 鉆頭

26、外徑（ cm）d 鉆頭內(nèi)徑（ cm）8.2 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速是主要技術(shù)參數(shù)之一，金剛石鉆進(jìn)破碎巖石時(shí)切入深度小（百分之一到千分之一毫米），想獲得高的鉆速就必須采用較高的轉(zhuǎn)速。生產(chǎn)試驗(yàn)研究表明，在一定范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速越高，鉆速也越高。因此，在實(shí)際工作當(dāng)中，當(dāng)巖層比較完整、管材有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性、配有潤滑劑、設(shè)備能力允許的情況下，應(yīng)該選用較高的轉(zhuǎn)速。值得注意的是，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過一定的限度時(shí)鉆速會(huì)下降且嚴(yán)重影響鉆頭壽命，國內(nèi)長壽命鉆頭一般均在800rpm/min 下獲得。一般地，孕鑲鉆頭出刃很小，切入巖石的深度更小，為獲得較高鉆速，要求線速度達(dá)到 1.5 3.0m/s ；表鑲鉆頭的出刃較孕鑲鉆頭大，轉(zhuǎn)速過高時(shí)容易

27、引起振動(dòng)而損傷金剛石，因此表鑲鉆頭的線速度要求在1.0 2.0m/s 。13轉(zhuǎn)速的選擇應(yīng)從鉆孔深度、設(shè)備能力、鉆孔結(jié)構(gòu)及巖石性質(zhì)等方面綜合考慮。深孔鉆進(jìn)時(shí)，鉆具重量大受力情況復(fù)雜，鉆具回轉(zhuǎn)所消耗的功率也大，受功率和鉆具強(qiáng)度的限制以及在泵壓和泵量不足時(shí)，轉(zhuǎn)速應(yīng)該降低；淺孔鉆進(jìn)可選用較高的轉(zhuǎn)速；鉆孔結(jié)構(gòu)簡單，鉆具級配合理時(shí)，適當(dāng)采用高轉(zhuǎn)速；反之，鉆孔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鉆桿與孔壁間隙大時(shí)，鉆具穩(wěn)定性差，則不宜開高轉(zhuǎn)速。在完整巖層應(yīng)采用高轉(zhuǎn)速；在巖層破碎、裂隙發(fā)育、軟硬不均時(shí)鉆具振動(dòng)大，容易損壞金剛石，應(yīng)降低轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速的劃分為高、中、低三個(gè)范圍，高轉(zhuǎn)速一般在 700800rpm/min 甚至 1000rpm/

28、min 以上；中轉(zhuǎn)速一般在 400600rpm/min；低轉(zhuǎn)速一般在 200300rpm/min ，最低速100rpm/min 左右。那么在設(shè)計(jì)和實(shí)際工作中，可根據(jù)上面的這些選擇原則，先確定采用多大的線速度，通過 V = Dn/60 進(jìn)行換算出轉(zhuǎn)速 n，式中： V 是線速度（ m/s）、D鉆頭平均直徑（ m）、n 是鉆頭轉(zhuǎn)數(shù) (rpm/min) 。同時(shí)根據(jù)鉆孔深度、設(shè)備能力和巖石性質(zhì)等因素綜合考慮后確定合理的轉(zhuǎn)速。8.3 沖洗液量一般地說，金剛石鉆進(jìn)要求不大的泵量和較高的泵壓，同時(shí)也要求泵量均勻連續(xù)，有較高的流速。其原因在于孔底與孔壁間隙小加之巖粉顆粒細(xì)，必須要有較高的上返流速和較大的沖洗液壓

29、力才能克服流動(dòng)阻力。因此，鉆探工作中要求使用變量泵作為沖洗液的輸送設(shè)備。確定泵量時(shí)考慮因素是巖石性質(zhì)、鉆桿與鉆孔的環(huán)狀間隙、鉆頭類型、金剛石粒度、胎體性能等主要因素。泵量的確定原則如下：從巖石性質(zhì)角度看：鉆進(jìn)堅(jiān)硬、顆粒細(xì)的巖層時(shí)，因鉆速低、顆粒細(xì)巖粉少，可用較小的沖洗液量；軟的、中硬、顆粒粗的巖層。因鉆速較高，沖洗液早應(yīng)用大些；在裂隙、輕微漏失的巖層中鉆進(jìn)，為補(bǔ)償一些漏失應(yīng)用較大的沖洗液量；鉆進(jìn)研磨性高的巖層摩擦產(chǎn)生的熱量多，用較大的沖洗液量，但注意如果太大會(huì)在強(qiáng)烈的液流作用下沖蝕鉆頭胎體而使金剛石顆粒過早暴露導(dǎo)致崩刃脫落。從鉆頭類型看：孕鑲鉆頭鉆進(jìn)時(shí)用大的沖洗液量，原因是轉(zhuǎn)速高需要及時(shí)冷卻胎

30、體避免金剛石損傷和防止胎體磨損過快。表鑲鉆頭出刃量較孕鑲鉆頭大，排粉和冷卻條件好，沖洗液量較孕鑲鉆頭小。從環(huán)狀間隙看：鉆孔環(huán)狀間隙內(nèi)巖粉的下沉速度一般在0.1m/s ，沖洗液的上返流速超過下沉速度時(shí)方可攜帶巖粉至孔口。因此，金剛石鉆進(jìn)時(shí)要求沖洗液上返流速在 0.3 0.5m/s 。當(dāng)沖洗液上返流速超過 0.5m/s 時(shí)，會(huì)沖刷巖石和孔壁上不穩(wěn)固的巖石，容易導(dǎo)致事故的發(fā)生。14從鉆孔深度看：孔深的增加，鉆桿接頭處的滲漏也增加，泵量應(yīng)適當(dāng)增加。泵量的計(jì)算可用經(jīng)驗(yàn)公式：Q = K D式中： Q 泵量（ l/min ）； D 鉆頭直徑 (cm) ；K 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取 5 至 8。根據(jù)上述，在設(shè)計(jì)或?qū)嶋H工

31、作中，可先從直徑大小初步計(jì)算出沖洗液量，再結(jié)合所在礦區(qū)的鉆進(jìn)巖石性質(zhì)、鉆孔深度、采用的鉆頭類型、鉆具級配等方面綜合考慮確定合理的沖洗液量。關(guān)于泵壓問題：金剛石鉆進(jìn)鉆孔環(huán)狀間隙小，鉆頭水口窄，過水?dāng)嗝嫘?，因此流?dòng)阻力大從而泵壓較高。泵壓的損失包括地表管路、鉆桿內(nèi)孔、雙管、鉆頭和環(huán)狀間隙幾部分，其中地表管路（包括高壓膠管、水龍頭、主動(dòng)鉆桿等）、雙管和鉆頭的壓力損失大約 8 個(gè)大氣壓；每百米鉆桿約損失 2 個(gè)大氣壓。設(shè)計(jì)時(shí)在設(shè)備選擇中應(yīng)該將這些因素考慮在內(nèi)。同時(shí)，在實(shí)際工作中，可根據(jù)泵壓的變化來判斷孔內(nèi)情況作出相應(yīng)的處理對策。一般地，鉆進(jìn)過程中泵壓發(fā)生小幅度的上升或下降現(xiàn)象，是孔底換層的征兆，這時(shí)要

32、注意進(jìn)尺情況和鉆具響聲，必要時(shí)可調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)（包括三個(gè)參數(shù)），以防巖心堵塞；泵壓如果大幅度增高，是發(fā)生嚴(yán)重堵塞的反映，要盡快將鉆具提高孔底以防止發(fā)生燒鉆；如果泵壓大幅度下降，多半是鉆桿折斷或脫扣，應(yīng)立即停車檢查。因此，鉆進(jìn)過程中經(jīng)經(jīng)常觀察泵壓的變化，嚴(yán)防送水中斷和中途泄漏，同時(shí)也要配備性能良好的泵壓表，以便幫助迅速地判斷孔內(nèi)情況。8.4 技術(shù)參數(shù)的合理配合鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵量三者間是相互配合與相互制約的一種關(guān)系。在一定條件下存在最優(yōu)的配合關(guān)系，這種最優(yōu)關(guān)系稱最優(yōu)鉆進(jìn)規(guī)程。只有在最優(yōu)的規(guī)程下鉆進(jìn)。才能在以最小的金剛石消耗量獲得最高和鉆速和較長的鉆頭壽命，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效、低成本和安全的目的。一般地，在

33、較軟地層鉆進(jìn)，采用高轉(zhuǎn)速、大泵量和適當(dāng)?shù)膲毫Γ辉趫?jiān)硬的研磨性強(qiáng)的巖層鉆進(jìn)，則采用大鉆壓和適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速和泵量；在裂隙發(fā)育的破碎巖層和研磨性強(qiáng)的巖層鉆進(jìn)，則采用最小限度的鉆壓、轉(zhuǎn)速中低和適當(dāng)?shù)谋昧浚辉?“打滑層 ”中鉆進(jìn)，應(yīng)用大鉆壓、中低轉(zhuǎn)速和適當(dāng)?shù)谋昧??？傊鲄?shù)的合理配合要結(jié)合實(shí)際情況加以摸索、總結(jié)，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，逐步豐富和完善礦區(qū)的鉆進(jìn)工藝規(guī)程。15繩索取心鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)較普通金剛石鉆進(jìn)參數(shù)大些，這主要取決于鉆頭唇面的不同而引起的，其鉆壓較普通外頭大些，轉(zhuǎn)速在動(dòng)力條件允許情況下宜選擇高轉(zhuǎn)速，而水量因環(huán)狀間隙很小應(yīng)采用比普通雙管要?。ㄒ话?535 升/ 分），具體在此就不講了。9 鉆具的的選擇目前我區(qū)鉆探中除了開孔使用單管外，換徑后一般均采用雙管鉆具進(jìn)行