國家精品課程巖土鉆掘工程學(xué)第5章-回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝

第五五章章回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鉆鉆進(jìn)進(jìn)工工藝藝1、鉆鉆進(jìn)進(jìn)效效果果指指標(biāo)標(biāo)及及鉆鉆進(jìn)進(jìn)規(guī)規(guī)程程參參數(shù)數(shù)2、硬硬質(zhì)質(zhì)合合金金鉆鉆進(jìn)進(jìn)工工藝藝3、金金剛剛石石鉆鉆進(jìn)進(jìn)工工藝藝4、鋼鋼粒粒鉆鉆進(jìn)進(jìn)工工藝藝5、牙牙輪輪鉆鉆進(jìn)進(jìn)工工藝藝6、全全面面鉆鉆頭頭鉆鉆進(jìn)進(jìn)工工藝藝國家家精精品品課課程程第一一節(jié)節(jié)鉆進(jìn)進(jìn)效效果果指指標(biāo)標(biāo)與與鉆鉆進(jìn)進(jìn)規(guī)規(guī)程程參參數(shù)數(shù)一、、鉆鉆進(jìn)進(jìn)效效果果指指標(biāo)標(biāo)（一一））概述述1、鉆進(jìn)進(jìn)效效果果指指標(biāo)標(biāo)的的定定義義是衡量量鉆鉆進(jìn)進(jìn)速速度度、、鉆鉆進(jìn)進(jìn)成成本本、、鉆鉆進(jìn)進(jìn)質(zhì)質(zhì)量量的的經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)技技術(shù)術(shù)指指標(biāo)標(biāo)。。鉆鉆進(jìn)進(jìn)速速度度、、鉆鉆進(jìn)進(jìn)成成本本、、鉆鉆進(jìn)進(jìn)質(zhì)質(zhì)量量之之間間有有著著密密切切的的聯(lián)聯(lián)系系。。2、鉆鉆進(jìn)進(jìn)效效果果指指標(biāo)標(biāo)內(nèi)內(nèi)容容鉆速速、、每每米米鉆鉆孔孔成成本本、、巖巖礦礦心心采采取取率率和和鉆鉆孔孔彎彎曲曲等等。。不可可控控影響響因素素（客客觀觀存存在在）），，地地層層巖巖性性及及其其埋埋深深等等可控控影響響因素素（可可人人工工調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)）），，鉆鉆頭頭類類型型、、沖沖洗洗液液性性能能、、鉆鉆壓壓、、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速和和泵泵量量等等。。10/26/2022中國國地地質(zhì)質(zhì)大大學(xué)學(xué)勘勘查查與與基基礎(chǔ)礎(chǔ)工工程程系系第一一節(jié)節(jié)鉆進(jìn)進(jìn)效效果果指指標(biāo)標(biāo)與與鉆鉆進(jìn)進(jìn)規(guī)規(guī)程程參參數(shù)數(shù)（二二））鉆鉆進(jìn)進(jìn)速速度度1、平平均均機(jī)機(jī)械械鉆鉆速速（m/h）2、回次次鉆鉆速速表示示從從鉆鉆具具開開始始下下入入鉆鉆孔孔，，進(jìn)進(jìn)行行鉆鉆進(jìn)進(jìn)，，直直到到把把鉆鉆具具從從鉆鉆孔孔提提出出的的工工序中中（（即即一一回回次次））單單位位時(shí)時(shí)間間的的進(jìn)進(jìn)尺尺。。t1———輔助助作作業(yè)業(yè)時(shí)時(shí)間間，鉆進(jìn)進(jìn)準(zhǔn)準(zhǔn)備備、、起起下下鉆鉆、、沖沖孔孔、、掃掃孔孔、、立立軸軸倒倒桿桿、、接接長長鉆鉆桿桿、、卡卡取取巖巖心心、、提提鉆鉆準(zhǔn)準(zhǔn)備備、、更更換換鉆鉆頭頭及及鉆鉆具具等等時(shí)時(shí)間間。。隨隨孔孔深深的的增增加加，，回回次次鉆鉆速速減減小小。。熟練操作、優(yōu)優(yōu)化鉆進(jìn)、實(shí)實(shí)現(xiàn)鉆具升降降機(jī)械化、自自動(dòng)化是提高高回次鉆速的的前提。（m/h）10/26/2022中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系第一節(jié)鉆進(jìn)效果指標(biāo)標(biāo)與鉆進(jìn)規(guī)程程參數(shù)3.技術(shù)鉆速一臺(tái)鉆機(jī)在一一個(gè)月期間內(nèi)內(nèi)用于完成基基本工序、輔助作業(yè)和其他補(bǔ)充作作業(yè)的總時(shí)間間與同期的鉆鉆進(jìn)進(jìn)尺H之比。技術(shù)鉆速取決決于機(jī)臺(tái)工作作的技術(shù)水平平、各項(xiàng)工作作的組織配合合及技術(shù)措施施等。(m/h)T1——一個(gè)月期間內(nèi)內(nèi)消耗在固孔孔、測量孔斜斜、地球物理理測井、孔內(nèi)注漿、人人工造斜等工工作中的補(bǔ)充作業(yè)時(shí)間間，h。10/26/2022中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系第一節(jié)鉆進(jìn)效果指標(biāo)標(biāo)與鉆進(jìn)規(guī)程程參數(shù)4、經(jīng)濟(jì)鉆速在國外叫做商商業(yè)鉆速，表示一臺(tái)鉆機(jī)機(jī)在一個(gè)月（（季）可計(jì)入入成本時(shí)間（基本工序時(shí)時(shí)間t、輔助工序時(shí)間間t1、補(bǔ)充作業(yè)時(shí)間間T1和非生產(chǎn)工序序所用的時(shí)間間T2）與同期鉆進(jìn)進(jìn)進(jìn)尺H之比。(m/h)T2——一個(gè)月（季））鉆機(jī)安裝、、大修、處理理孔內(nèi)事故等等非生產(chǎn)性作業(yè)的時(shí)時(shí)間，h。勞動(dòng)組織、動(dòng)動(dòng)力供給、物物資供應(yīng)、技技術(shù)狀況越好好，特別是無無事故，經(jīng)濟(jì)鉆速速就會(huì)越高。。臺(tái)月效率——vB×30×24。10/26/2022中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系第一節(jié)鉆進(jìn)效果指標(biāo)標(biāo)與鉆進(jìn)規(guī)程程參數(shù)5、循環(huán)鉆速循環(huán)鉆速指的的是從開孔到到終孔整個(gè)生生產(chǎn)大循環(huán)的的平均鉆速(m/h)式中：T3——用于安裝和拆拆卸鉆塔、起起拔套管、封封孔等開孔準(zhǔn)準(zhǔn)備和終孔作業(yè)業(yè)的時(shí)間，h。循環(huán)鉆速表示示鉆探工程技技術(shù)和組織管管理、協(xié)調(diào)的的總狀態(tài)。它它取決于經(jīng)濟(jì)鉆速速、安裝及運(yùn)運(yùn)輸、基地的的條件等。10/26/2022中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系第一節(jié)鉆進(jìn)效果指標(biāo)標(biāo)與鉆進(jìn)規(guī)程程參數(shù)二、鉆進(jìn)規(guī)程程（一）概述鉆進(jìn)規(guī)程是指指為提高鉆進(jìn)進(jìn)效率、降低低成本、保證證質(zhì)量所采取取的技術(shù)措施施，通常指可可由操作者人人為改變的參參數(shù)組合。在回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中中主要的鉆進(jìn)進(jìn)參數(shù)有：鉆鉆壓、鉆具轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、沖洗介介質(zhì)的品質(zhì)、、單位時(shí)間內(nèi)內(nèi)沖洗介質(zhì)的的消耗量等工工藝參數(shù)。生產(chǎn)中有不同同的鉆進(jìn)規(guī)程程：最優(yōu)規(guī)程程、合理規(guī)程程、專用規(guī)程程10/26/2022中國地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第一節(jié)節(jié)鉆進(jìn)效效果指指標(biāo)與與鉆進(jìn)進(jìn)規(guī)程程參數(shù)數(shù)（二））鉆進(jìn)進(jìn)規(guī)程程的類類型1、最優(yōu)優(yōu)規(guī)程程在一定地質(zhì)條條件和和鉆進(jìn)進(jìn)方法法下，為保保證鉆鉆孔質(zhì)質(zhì)量，獲取最最高鉆鉆速或或最低低鉆進(jìn)進(jìn)成本本而選選擇的的鉆進(jìn)進(jìn)參數(shù)數(shù)搭配配叫最最優(yōu)規(guī)規(guī)程。。每米鉆鉆進(jìn)總總成本本(元/m)Cb—鉆頭價(jià)價(jià)格；；Cr—鉆機(jī)單單位時(shí)時(shí)間費(fèi)費(fèi)用；H—鉆頭進(jìn)進(jìn)尺。變換得得：(元/m)vm—機(jī)械鉆鉆速，，m/h；t—純鉆時(shí)時(shí)間，，h；k=t1/t、K1=T1/t、K2=T2/t；10/26/2022中國地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第一節(jié)節(jié)鉆進(jìn)效效果指指標(biāo)與與鉆進(jìn)進(jìn)規(guī)程程參數(shù)數(shù)對于一一定的的鉆孔孔、設(shè)設(shè)備和和孔深深，k、K1、K2基本上上為一一經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)值。。依據(jù)據(jù)C=f（vm），求出對對應(yīng)于于最低低成本本Cmin的最優(yōu)優(yōu)鉆速速vm優(yōu)，并由由此可可確定定最優(yōu)優(yōu)的鉆鉆壓、、轉(zhuǎn)速速等規(guī)規(guī)程參參數(shù)。。2、合理理規(guī)程程在給定定條件件下，，當(dāng)規(guī)規(guī)程參參數(shù)選選擇受受到某某種制制約時(shí)時(shí)（例例如設(shè)設(shè)備功功率不不足，，鉆具具強(qiáng)度度不夠夠、沖沖洗液液泵量量不足足等）），在在保證證鉆孔孔質(zhì)量量的同同時(shí)爭爭取最最大鉆鉆速的的鉆進(jìn)進(jìn)參數(shù)數(shù)組合合叫做做合理理規(guī)程程。3、專用用規(guī)程程為完成成特種種取心心，糾糾斜，，定向向鉆進(jìn)進(jìn)等任任務(wù)所所采用用的參參數(shù)組組合稱稱為專專用規(guī)規(guī)程。。10/26/2022中國地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第一節(jié)節(jié)鉆進(jìn)效效果指指標(biāo)與與鉆進(jìn)進(jìn)規(guī)程程參數(shù)數(shù)三、鉆鉆進(jìn)過過程中中各參參數(shù)間間的基基本關(guān)關(guān)系1、鉆壓壓對鉆鉆速的的影響響實(shí)際鉆鉆壓=給進(jìn)力力(鉆具質(zhì)質(zhì)量+正或負(fù)負(fù)的機(jī)機(jī)械施施加力力)-(沖洗液液浮力力+孔內(nèi)摩摩擦阻阻)。常用用的表表示鉆鉆壓的的方法法：（1）鉆壓壓P——整個(gè)鉆鉆頭上上的軸軸向載載荷，，受鉆鉆頭類類型、、口徑徑和切切削具具數(shù)量量影響響，可可比性性較差差；（2）鉆頭唇面面比壓p——切削具與巖巖石接觸單單位面積上上的軸向載載荷，涵蓋蓋了鉆頭口口徑和類型型的影響，，可比性較較好。10/26/2022中國地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第一節(jié)鉆進(jìn)效果指指標(biāo)與鉆進(jìn)進(jìn)規(guī)程參數(shù)數(shù)鉆壓在很大大的變化范范圍內(nèi)與鉆鉆速近似成成線性關(guān)系系；a點(diǎn)之前，鉆鉆壓太低，，鉆速很慢慢；b點(diǎn)之后，鉆鉆壓過大，，甚至切削削具完全吃吃入巖層，，孔底冷卻卻和排粉條條件惡化，，鉆頭磨損損也加劇，，鉆進(jìn)效果果變差鉆速:vm∝（P-W）,式中W—ab線在鉆壓軸軸上的截距距，相當(dāng)于于切削具開開始?jí)喝氲氐貙訒r(shí)的鉆鉆壓。在石石油鉆井中中稱為門限限鉆壓，取取決于巖層層性質(zhì)。10/26/2022中國地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第一節(jié)鉆進(jìn)效果指指標(biāo)與鉆進(jìn)進(jìn)規(guī)程參數(shù)數(shù)2、轉(zhuǎn)速對鉆鉆速的影響響鉆軟、塑性大、、研磨性小小的巖層時(shí)時(shí)（曲線Ⅰ），鉆速vm與轉(zhuǎn)速n基本呈線性性關(guān)系；鉆中硬、研研磨性較小小的巖層時(shí)時(shí)（曲線Ⅱ），鉆速vm與n開始呈直線關(guān)系，，但隨著n繼續(xù)增大而而逐漸變緩緩，轉(zhuǎn)速愈愈高，鉆速速增長愈慢慢；鉆中硬、研研磨性強(qiáng)的的巖層（曲曲線Ⅲ），開始類類似于曲線線Ⅱ，但vm隨n增大而增大大的速率緩緩慢，當(dāng)超超過某個(gè)極極限轉(zhuǎn)速n0后，鉆速還還有下降的的趨勢。10/26/2022中國地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第一節(jié)鉆進(jìn)效果指指標(biāo)與鉆進(jìn)進(jìn)規(guī)程參數(shù)數(shù)在其他鉆進(jìn)進(jìn)參數(shù)保持持不變的情情況下，鉆鉆速可表述述為vm∝nλλ為轉(zhuǎn)速指數(shù)數(shù)，一般小小于1，其數(shù)值大大小與巖性性有關(guān)。3、切削具的的磨損對鉆鉆速的影響響在鉆進(jìn)中隨隨著切削具具的磨鈍，，若此時(shí)鉆鉆值保持不不變，則機(jī)機(jī)械鉆速v也必然逐漸漸下降。實(shí)實(shí)質(zhì)是鉆頭頭唇面比壓壓p下降引起的的。4、水力因素素對鉆速的的影響一定鉆速下下，單位時(shí)時(shí)間鉆出的的巖屑量一一定，需要要一定的水功率才能完全清清除，低于于這個(gè)水功功率值，孔底凈化化就不完善善，則鉆速速降低。軟巖：高于于這個(gè)水功功率值水力力參加破巖巖，機(jī)械鉆鉆速升高。。但水浮力力增加，對對鉆速的提提高會(huì)造成成不利影響響(硬巖層中)。10/26/2022中國地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第一節(jié)鉆進(jìn)效果指指標(biāo)與鉆進(jìn)進(jìn)規(guī)程參數(shù)數(shù)對孕鑲和自自磨式鉆頭頭，若遇到到弱研磨性巖巖石，為保持鉆頭自自銳能力，必須須在孔底保存存一定的巖巖粉，過大的水水功率將導(dǎo)導(dǎo)致鉆速下下降，甚至至拋光鉆頭頭。5、沖洗液性性能對鉆速速的影響5.1沖洗液密度度對鉆速的的影響沖洗液密度度決定著孔孔內(nèi)液柱壓壓力與地層層孔隙壓力力之間的壓壓差孔底壓差對對剛破碎的的巖屑有壓壓持作用，，阻礙孔底底巖屑及時(shí)時(shí)清除，壓壓差增大將將使鉆速明明顯下降。。10/26/2022中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系第一節(jié)鉆進(jìn)效果指標(biāo)標(biāo)與鉆進(jìn)規(guī)程程參數(shù)5.2沖洗液粘度對對鉆速的影響響其他條件一定定時(shí)，沖洗液液粘度的增大大,將使孔底壓差差增大，浮力增大，并使使孔底鉆頭獲獲得的水功率率降低，從而而使鉆速降低低。5.3沖洗液固相含含量及其分散散性對鉆速的的影響固相含量、固固相顆粒的大大小和分散度對鉆速對鉆進(jìn)速度有明顯影響。。固相含量相同同時(shí)，分散性性沖洗液比不分散沖洗液液的鉆速低。。固相含量越少少，兩者的差差別越大。一般應(yīng)用固相相含量<4%的不分散沖洗洗液。10/26/2022中國地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第二節(jié)硬質(zhì)合金鉆鉆進(jìn)工藝重點(diǎn)是磨銳銳式硬質(zhì)合合金鉆頭鉆鉆進(jìn)，自磨磨式強(qiáng)調(diào)異異同點(diǎn)。一、鉆頭壓壓力的選擇擇鉆壓是決定定硬質(zhì)合金金鉆頭機(jī)械械鉆速的最最重要參數(shù)數(shù)。在圖5-1中，a點(diǎn)繼續(xù)增加加鉆壓，其其鉆速將呈呈直線增長長。不同巖石鉆鉆壓增大一一倍時(shí)鉆速速增長率是是不同的。。中硬—硬（Ⅵ~Ⅶ級(jí)）巖石最最敏感。Ⅳ~Ⅴ級(jí)巖石鉆壓壓過大，孔孔底排粉冷冷卻條件惡惡化，阻礙礙鉆速成比比例上升；；Ⅷ~Ⅸ級(jí)巖石不宜宜硬合金鉆鉆進(jìn)，在鉆鉆桿強(qiáng)度范范圍內(nèi)鉆壓壓不能使鉆鉆速直線增增長。10/26/2022中國地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第二節(jié)硬質(zhì)合金鉆鉆進(jìn)工藝應(yīng)充分發(fā)揮揮切削具初初刃的切入入優(yōu)勢。硬硬質(zhì)合金鉆鉆進(jìn)開始時(shí)時(shí)就應(yīng)以允允許的最大大初始鉆壓壓鉆進(jìn)。等等切削具磨磨鈍后，再再增大鉆壓壓也不可能能獲得好的的鉆效。從兩個(gè)方面面分析增加加鉆壓的意意義：巖石方面——鉆壓是產(chǎn)生生體積破碎碎的決定性性因素，尤尤其在中硬硬巖層中增增加鉆壓對對提高鉆速速更為有效效；在切削具方方面——初始鉆壓應(yīng)應(yīng)取合理的的最大值，，以充分發(fā)發(fā)揮切削具具初刃的優(yōu)優(yōu)勢。隨著著切削具被被磨鈍，應(yīng)應(yīng)逐漸補(bǔ)充充鉆壓。但在鉆進(jìn)過過程中頻繁繁調(diào)整鉆壓壓可能導(dǎo)致致巖心堵塞塞及鉆孔彎彎曲。同時(shí)時(shí)，由于孔孔內(nèi)鉆柱的的振動(dòng)等原原因，鉆頭頭上的實(shí)際際瞬時(shí)鉆壓壓值與地表表的測量值值有較大差差距。10/26/2022中國地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第二節(jié)硬質(zhì)合金鉆鉆進(jìn)工藝實(shí)際生產(chǎn)中中首先選擇擇每顆切削削具上的壓壓力值p，然后根據(jù)鉆鉆速的變化化情況適時(shí)時(shí)調(diào)整。巖巖石越硬、、研磨性越越強(qiáng)，p值取上限；；粘性軟巖巖取小值；；裂隙地層層也應(yīng)取小小值。鉆頭頭上的總壓壓力為P總=p×mYG8硬質(zhì)合金切切削具的單單位壓力推推薦值巖層切削具形狀單位壓力推薦值p

(kN/顆)

Ⅰ~Ⅳ級(jí)軟-部分中硬巖石片狀0.40~0.70Ⅴ~Ⅶ級(jí)中硬-部分硬巖石方柱狀中八角柱狀大八角柱狀0.80~1.200.90~1.401.50~1.80研磨性大的巖石方柱狀中八角柱狀1.20~1.401.20~1.7010/26/2022中國地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第二節(jié)硬質(zhì)合金鉆鉆進(jìn)工藝二、鉆頭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的選擇擇(必須考慮巖巖性和時(shí)間間因素的影影響)由于鉆頭直直徑不一，，切削具的的運(yùn)動(dòng)以線線速度更為為科學(xué)，(m/s)鉆軟巖↑轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的效果果最顯；而而另兩類巖巖石由于破破巖時(shí)間效效應(yīng)影響顯顯著，故鉆鉆速隨轉(zhuǎn)速速而增大的的趨勢下降降。時(shí)間效應(yīng)——巖石在切削削具作用下下，從發(fā)生生彈性變形形-形成剪切體體-跳躍式吃入入一定深度度，需要一一短暫時(shí)間間。切削具具要在巖面面停留短暫暫時(shí)間Δt，使裂隙發(fā)育育至自由面面形成剪切切體。如果轉(zhuǎn)速超超過臨界值值(n＞n0)切削具作用用于巖面時(shí)時(shí)間＜Δt，裂隙尚未發(fā)發(fā)育載荷便便移走了，，造成表面面破碎。10/26/2022中國地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第二節(jié)硬質(zhì)合金鉆鉆進(jìn)工藝硬質(zhì)合金切切削具的線線速度推薦薦值巖石性質(zhì)

線速度取值范圍(m/s)

軟的、弱研磨性巖石1.2~1.6中硬的、具有研磨性的巖石0.9~1.2中硬—硬的研磨性巖石0.6~0.8裂隙性巖石0.3~0.610/26/2022中國地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第二節(jié)硬質(zhì)合金鉆鉆進(jìn)工藝三、沖洗液液泵量及其其性能的選選擇沖洗液的排排粉、冷卻卻、潤滑和和護(hù)壁諸功功能中，以以排粉所需需的泵量最最大，故以以此為依據(jù)據(jù)來選擇泵泵量。液流的阻力力與流速平平方成正比比，如泵量量過大引起起的孔底脈脈動(dòng)舉離力力將抵消一一部分鉆壓壓；造成在在巖心管內(nèi)內(nèi)、外環(huán)間間隙中流速速過高，可可能沖毀巖巖心或孔壁壁。合理的泵量量值應(yīng)在滿滿足排粉前前提下兼顧顧其他工藝藝因素。(L/min)10/26/2022中國地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第二節(jié)節(jié)硬質(zhì)合合金鉆鉆進(jìn)工工藝孔內(nèi)巖巖屑顆顆粒的的上返返速度度主要要取決決于液液流的的上返返流速速、沖沖洗液液的性性能、、巖屑屑顆粒粒尺寸寸及其其密度度。清水沖沖洗時(shí)時(shí)，液液流上上升速速度取取0.25～0.6m/s；泥漿沖沖洗液液時(shí)，，液流流上升升速度度取0.20～0.5m/s。為提高高鉆速速，在在可能能的條條件下下應(yīng)盡盡量選選用清清水作作沖洗洗液；；若用用泥漿漿其粘粘度和和密度度值宜宜小不不宜大大，并并盡量量用低低固相相不分分散泥泥漿。。10/26/2022中國地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第二節(jié)節(jié)硬質(zhì)合合金鉆鉆進(jìn)工工藝四、P、n、Q參數(shù)間間的合合理配配合在實(shí)際際鉆進(jìn)進(jìn)中P、n、Q都不是是單獨(dú)獨(dú)起作作用，，存在在交互互影響響。軟巖研研磨性性小易易切入入，應(yīng)應(yīng)重視視及時(shí)時(shí)排粉粉延長長鉆頭頭壽命命，應(yīng)應(yīng)取高高轉(zhuǎn)速速、低低鉆壓壓、大大泵量量的參參數(shù)配配合；；研磨性性較強(qiáng)強(qiáng)的中中硬及及部分分硬巖巖，為為防止止切削削具早早期磨磨鈍保保持較較高鉆鉆速，，應(yīng)取取大鉆鉆壓、、較低低轉(zhuǎn)速速、中中等泵泵量；；中等研研磨性性中軟軟巖，，應(yīng)取取兩者者參數(shù)數(shù)配合合的中中間狀狀態(tài)。。定性分分析的的原則則是：：鉆進(jìn)進(jìn)Ⅳ~ⅤⅤ級(jí)及以以下巖巖層，，以較較高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為為主；；鉆進(jìn)進(jìn)Ⅴ~ⅥⅥ級(jí)及及以上上巖層層，應(yīng)應(yīng)以較較大的的鉆壓壓為主主。10/26/2022中國地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第二節(jié)節(jié)硬質(zhì)合合金鉆鉆進(jìn)工工藝五、最最優(yōu)回回次鉆鉆程時(shí)時(shí)間的的確定定1.思路原原理磨銳式式鉆頭頭的瞬瞬時(shí)鉆鉆速隨隨切削削具磨磨鈍而而遞減減。當(dāng)瞬時(shí)時(shí)鉆速速下降降到什什么程程度起起鉆換換鉆頭頭最好好？確定最最佳回回次鉆鉆程時(shí)時(shí)間的的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)是回回次鉆鉆速達(dá)達(dá)最大大值。鉆頭在在t時(shí)間內(nèi)內(nèi)的累累計(jì)進(jìn)進(jìn)尺H為：代入到到回次次平均均鉆速速計(jì)算算公式式中，，可以以得到到：10/26/2022中國地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第二節(jié)節(jié)硬質(zhì)合合金鉆鉆進(jìn)工工藝令，，可求求出最最優(yōu)回回次鉆鉆程時(shí)時(shí)間：：，代入入上式式得最優(yōu)回回次鉆鉆速為為：據(jù)瞬時(shí)時(shí)鉆速速vm與進(jìn)尺尺H的關(guān)系系()，代入入t0，可求出此時(shí)時(shí)的瞬時(shí)鉆鉆速為為：在t0時(shí)刻，，瞬時(shí)時(shí)鉆速速與回回次鉆鉆速正正好相相等。。這便為為在現(xiàn)現(xiàn)場用用繪圖圖法確確定最最佳鉆鉆程時(shí)時(shí)間t0提供了了理論論依據(jù)據(jù)。10/26/2022中國地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第二節(jié)節(jié)硬質(zhì)合合金鉆鉆進(jìn)工工藝2.作圖法法確定定最優(yōu)優(yōu)回次次鉆程程時(shí)間間利用瞬瞬時(shí)鉆鉆速vm-t和vR-t兩曲線線的交交點(diǎn)來來確定定t0。在鉆進(jìn)進(jìn)中，，隨時(shí)時(shí)計(jì)算算vm＝△H/△t，vR=H/(t+T)。當(dāng)兩者者相等等時(shí)，，此時(shí)時(shí)間即即為最最優(yōu)鉆鉆程時(shí)時(shí)間t0。用回次次進(jìn)尺尺曲線線的切切點(diǎn)來來確定定t0。起下鉆鉆時(shí)間間為T，令OA＝T。當(dāng)斜率率直線線AB與H-t相切時(shí)時(shí)，tgθ為最大大值，，即vR為最大大值。。切點(diǎn)點(diǎn)對應(yīng)應(yīng)的時(shí)時(shí)間為為t0。10/26/2022中國地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第二節(jié)節(jié)硬質(zhì)合合金鉆鉆進(jìn)工工藝3.自動(dòng)確確定最最佳鉆鉆程時(shí)時(shí)間的的方法法在有鉆鉆參儀儀的情情況下下，鉆鉆進(jìn)過過程中中定期期檢測測進(jìn)尺尺量，，每7s由微機(jī)機(jī)計(jì)算算一次次瞬時(shí)時(shí)鉆速速和回回次鉆鉆速，，按不不等式式vR/vm＜Cm(Cm取值1.1~1.2)判斷是是否需需要終終止回回次鉆鉆程。。若不等等式能能滿足足，則則鉆進(jìn)進(jìn)過程程處于于圖5-6中t0點(diǎn)左邊邊或剛剛過，，可繼繼續(xù)鉆鉆進(jìn)。。如果果不滿滿足，，說明明已穩(wěn)穩(wěn)定地地超過過t0點(diǎn)。為了防防止偶偶然因因素造造成的的假象象，還還需繼繼續(xù)觀觀察5min。這時(shí)微微機(jī)系系統(tǒng)給給一個(gè)個(gè)鉆壓壓增量量ΔP，觀察瞬瞬時(shí)鉆鉆速vm是否繼繼續(xù)增增大而而重新新滿足足不等等式，，同同時(shí)每每秒測測算一一次Cm值，如如果不不滿足足不等等式的的次數(shù)數(shù)達(dá)60%，則發(fā)發(fā)出““起鉆鉆””的命命令。。應(yīng)用該該方法法曾使使回次次鉆速速提高高了10%~20%。10/26/2022中國地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第二節(jié)節(jié)硬質(zhì)合合金鉆鉆進(jìn)工工藝六、自自磨式式硬合合金鉆鉆頭的的規(guī)程程特點(diǎn)點(diǎn)自磨式式與磨磨銳式式鉆頭頭的主主要區(qū)區(qū)別：接觸面面積恒恒定，，回次次進(jìn)尺尺較長長，以以磨削削和微微剪切切碎巖巖為主主，要要求切切削具具能自磨磨出刃刃。（1）鉆壓壓：與與巖石石的接接觸面面積大大，總總鉆壓壓應(yīng)大大于磨磨銳式式20~25%；（2）轉(zhuǎn)速速：由由破巖巖機(jī)理理，必須采采用比比磨銳銳式更更高的的轉(zhuǎn)速速，以以提高高單位位時(shí)間間的破破巖次次數(shù)；；（3）泵量量：可可以采采用比比磨銳銳式略略小的的泵量量，但但為了了充分分冷卻卻（轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速較較高））和避避免重重復(fù)破破碎，，應(yīng)盡盡量采采用大大泵量量。隨隨著胎胎塊的的磨耗耗，過過水?dāng)鄶嗝鏈p減小需需及時(shí)時(shí)調(diào)小小泵量量，以以防蹩蹩泵。。10/26/2022中國國地地質(zhì)質(zhì)大大學(xué)學(xué)勘勘查查與與基基礎(chǔ)礎(chǔ)工工程程系系第三三節(jié)節(jié)金剛剛石石鉆鉆進(jìn)進(jìn)工工藝藝一、、合合理理選選擇擇金金剛剛石石鉆鉆頭頭金剛剛石石鉆鉆進(jìn)進(jìn)中中所所選選用用的的鉆鉆頭頭必必須須和和所所鉆鉆的的巖巖性性相相適適應(yīng)應(yīng)。。尤其其是是孕孕鑲鑲金金剛剛石石鉆鉆頭頭的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)參參數(shù)數(shù)較較為為復(fù)復(fù)雜雜，，選選擇擇時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)根根據(jù)據(jù)所所鉆鉆巖巖層層性性質(zhì)質(zhì)綜綜合合考考慮慮到到金金剛剛石石品品級(jí)級(jí)、、胎胎體體性性能能（（保保證證鉆鉆頭頭自自銳銳））、、唇唇面面形形狀狀、、內(nèi)內(nèi)外外徑徑補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)和和水水路路設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)等等因因素素。。二、、金金剛剛石石鉆鉆進(jìn)進(jìn)規(guī)規(guī)程程參參數(shù)數(shù)評定定金金剛剛石石鉆鉆進(jìn)進(jìn)規(guī)規(guī)程程的的主主要要依依據(jù)據(jù)是是：：鉆鉆速速、、鉆鉆頭頭總總進(jìn)進(jìn)尺尺和和單位位進(jìn)進(jìn)尺尺的的金金剛剛石石耗耗量量三三個(gè)個(gè)指指標(biāo)標(biāo)。。10/26/2022中國國地地質(zhì)質(zhì)大大學(xué)學(xué)勘勘查查與與基基礎(chǔ)礎(chǔ)工工程程系系第三三節(jié)節(jié)金剛剛石石鉆鉆進(jìn)進(jìn)工工藝藝1.鉆壓壓金剛剛石石鉆鉆進(jìn)進(jìn)分分：：表表面面研研磨磨破破碎碎、、疲疲勞勞破破碎碎、、體體積積破破碎碎隨鉆鉆壓壓的的增增加加，，單單位位進(jìn)進(jìn)尺尺的的金金剛剛石石耗耗量量也也增增長長很很快快。。過過大大的的鉆鉆壓壓使使金金剛剛石石耗耗量量急急劇劇增增大大，，導(dǎo)導(dǎo)致致鉆鉆速速下下降降。。鉆壓壓值值應(yīng)應(yīng)選選擇擇在在最最優(yōu)優(yōu)區(qū)區(qū)內(nèi)內(nèi)。。具具體體選選擇擇鉆鉆壓壓時(shí)時(shí)，，可可根根據(jù)據(jù)巖巖石石硬硬度度、、金金剛剛石石的的抗抗壓壓強(qiáng)強(qiáng)度度和和鉆鉆頭頭的的類類型型等等因因素素確確定定。。10/26/2022中國國地地質(zhì)質(zhì)大大學(xué)學(xué)勘勘查查與與基基礎(chǔ)礎(chǔ)工工程程系系第三三節(jié)節(jié)金剛剛石石鉆鉆進(jìn)進(jìn)工工藝藝1.1表鑲鑲金金剛剛石石鉆鉆頭頭的的鉆鉆壓壓P根據(jù)巖巖石硬硬度、、金剛剛石的的抗壓壓強(qiáng)度度確定定鉆壓壓：P=mp（N）m——工作金金剛石石的粒粒數(shù)=總粒數(shù)數(shù)的2/3~3/4；p——單粒金金剛石石壓力力，N/粒.細(xì)粒金金剛石石：p≈1~1.5dN/粒；中中粒金金剛石石：p≈1.5~2dN/粒；粗粗粒金金剛石石：p≈2~3dN/粒；特特優(yōu)質(zhì)質(zhì)級(jí)金金剛石石：p≈5dN/粒.1.2孕鑲金金剛石石鉆頭頭的鉆鉆壓W孕鑲鉆鉆頭金金剛石石粒多多、刃刃小，，鉆壓壓對金金剛石石強(qiáng)度度的影影響降降為次次要因因素，，主要要應(yīng)根根據(jù)巖巖石的的性質(zhì)質(zhì)確定定鉆壓壓W=Fq（N）F——鉆頭實(shí)實(shí)際面面積,mm2；q——單位面面積壓壓力。。中硬巖巖石4~5N/mm2；堅(jiān)硬或或高質(zhì)質(zhì)量金金剛石石6~7N/mm2。10/26/2022中國地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第三節(jié)節(jié)金剛石石鉆進(jìn)進(jìn)工藝藝3、選擇擇和施施加鉆鉆壓時(shí)時(shí)還應(yīng)應(yīng)注意意以下下幾點(diǎn)點(diǎn)：（1）巖石石性質(zhì)質(zhì)。軟巖層或破碎碎、非非均質(zhì)質(zhì)巖層層宜選選下限限鉆壓壓；（2）金剛剛石。。金剛石石質(zhì)量量好、、數(shù)量量多、、粒度度大時(shí)時(shí)，宜宜選用用上限限鉆壓，，反之之，則取取下限鉆鉆壓；（3）鉆頭頭類型型。鉆頭直直徑大大、壁壁厚、、巖石石接觸觸面積積大時(shí)時(shí)，宜宜選用上限限鉆壓壓。（4）注意意新鉆鉆頭與與孔底底的磨磨合。。在磨合合階段段應(yīng)使使用低低鉆壓壓、低低轉(zhuǎn)速，，使鉆頭唇唇面形形狀與與孔底底及巖巖心根根部逐逐漸相相吻合合。（5）孔底實(shí)實(shí)際鉆鉆壓。。鉆孔彎彎曲、、泵壓壓的脈脈動(dòng)和和巖性性不均均質(zhì)造造成鉆具振振動(dòng)，，使孔孔底實(shí)實(shí)際的的瞬時(shí)時(shí)動(dòng)載載可能能是地地表儀儀表指指示鉆鉆壓的的0～3倍。因因此，，對于于深孔孔、斜斜孔和和非均均質(zhì)巖巖層應(yīng)應(yīng)取較較小的的鉆壓壓。10/26/2022中國地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第三節(jié)節(jié)金剛石石鉆進(jìn)進(jìn)工藝藝2.轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速是是影響響金剛剛石鉆鉆頭鉆鉆速的的重要要因素素，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與與金剛剛石磨磨損的的關(guān)系系比較較復(fù)雜雜，若若其他他條件件不變變，鉆鉆頭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速存存在著著臨界界值，，即在在某一一轉(zhuǎn)速速下金金剛石石磨損損量最最小。。2.1表鑲金金剛石石鉆頭頭的線線速度度表鑲金金剛石石粒度度較大大出刃刃也較較大，，允許許有較較大的的切入入量，，轉(zhuǎn)速速應(yīng)低低于孕孕鑲鉆鉆頭。。推薦薦的線線速度度為1~2m/s。2.2孕鑲金金剛石石鉆頭頭的線線速度度孕鑲金金剛石石粒度度很小?。ㄒ灰话懔Ａ?.2mm）出刃刃微小小，主主要靠靠高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速來來獲取取鉆進(jìn)進(jìn)效率率。推推薦的的線速速度為為1.5~3m/s。10/26/2022中國地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第三節(jié)節(jié)金剛石石鉆進(jìn)進(jìn)工藝藝表鑲和和孕鑲鑲金剛剛石鉆鉆頭適適用的的轉(zhuǎn)速速單位：：r/min鉆頭直徑(mm)

364659(56)6675(76)91表鑲鉆頭650~1300500~1000400~800350~650300~550250~500孕鑲鉆頭1000~2000750~1500600~1200500~1000400~850350~700選擇合合理轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速時(shí)時(shí)：(1)巖性。。如巖巖層破破碎、、軟硬硬不均均、孔孔壁不不穩(wěn)，，宜選選下限限轉(zhuǎn)速速。(2)鉆孔。。如鉆鉆孔結(jié)結(jié)構(gòu)簡簡單、、環(huán)空空小、、孔深深不大大，應(yīng)應(yīng)選高高轉(zhuǎn)速速。(3)設(shè)備和和鉆具具。實(shí)實(shí)際工工作中中常因因鉆機(jī)機(jī)的能能力和和鉆桿桿柱的的質(zhì)量量限制制了選選用高高轉(zhuǎn)速速。10/26/2022中國地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第三節(jié)金剛石鉆進(jìn)進(jìn)工藝3.沖洗液泵量量在金剛石鉆鉆進(jìn)中沖洗洗液除了完完成排粉、、冷卻、護(hù)護(hù)壁外，還還起潤滑鉆鉆具、幫助助孕鑲鉆頭頭自銳的作作用。Q=6vF(L/min)。v—環(huán)空上返流流速，要求求v≥0.3~0.5m/s。金剛石鉆頭頭環(huán)隙很小小，沖洗液液的流動(dòng)阻阻力很大，，泵量過大大不僅增大大工作泵壓壓，容易沖沖蝕孔壁和巖心，，還會(huì)過量量抵消鉆壓壓，引起鉆鉆具的振蕩蕩。泵壓是反映映孔底工況況的敏感參參數(shù)之一。。例如，鉆鉆進(jìn)中突然然鉆速降低低而泵壓猛猛增時(shí)，可可能是發(fā)生生巖心堵塞塞或“燒鉆”的預(yù)兆；泵泵壓逐漸下下降則可能能是鉆桿裂裂紋并正在在逐漸擴(kuò)大大。10/26/2022中國地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第三節(jié)金剛石鉆進(jìn)進(jìn)工藝選擇沖洗液液量時(shí)應(yīng)考考慮以下因因素：巖性：堅(jiān)硬致密巖巖巖粉量少少，選擇下下限泵量；；強(qiáng)研磨性性巖，摩擦擦功較大需需大泵量冷冷卻，但防止沖蝕胎胎體使金剛石脫落落。鉆頭：孕鑲出刃微微小，多水水口循環(huán)，，高轉(zhuǎn)速，，宜用較大大泵量防燒燒鉆。表鑲鑲出刃較大大，排粉和和冷卻較好好，可選較較小泵量。。防燒鉆(尤其孕鑲)：試驗(yàn)表明明，滿足冷冷卻胎體只只需每厘米米鉆頭直徑徑0.2~0.3L/min就可。但轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為800r/min，鉆頭唇面壓壓力為10MPa時(shí)，鉆頭每每轉(zhuǎn)一圈胎胎體溫升1.73°°C。所以鉆進(jìn)中中沖洗液停停止循環(huán)1~2min，便可能造成成燒鉆的惡惡性事故。。金剛石鉆進(jìn)進(jìn)常用泵量量值:鉆頭36~91(mm)泵量20~70(L/min)10/26/2022中國地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第三節(jié)金剛石鉆進(jìn)進(jìn)工藝三、金剛石石鉆進(jìn)的臨臨界規(guī)程在臨界規(guī)程程下鉆頭胎體體急劇溫升升，功耗劇劇增，甚至至燒鉆。1、胎體溫度度與鉆壓P和轉(zhuǎn)速n的關(guān)系當(dāng)P×n達(dá)臨界值胎胎體溫度由由100~200°C急升至600~700°C對具體巖石石而言P×n的臨界值基基本上是常常量。10/26/2022中國地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第三節(jié)金剛石鉆進(jìn)進(jìn)工藝2、功耗、機(jī)機(jī)械鉆速與與鉆進(jìn)規(guī)程程的關(guān)系鉆進(jìn)功耗、、機(jī)械鉆速速也與臨界界規(guī)程有直直接關(guān)系。。規(guī)律與胎體體溫升的趨趨勢一致，，與胎體溫溫升同步進(jìn)進(jìn)入臨界狀狀態(tài)，在同同一臨界值值，功耗、、機(jī)械鉆速速激增。用孕鑲金剛剛石鉆頭鉆鉆進(jìn)某花崗崗巖時(shí)，最最高鉆速不不得超過臨臨界值37mm/min，否則將出現(xiàn)現(xiàn)胎體溫度度劇增的嚴(yán)嚴(yán)重后果。。10/26/2022中國地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第三節(jié)金剛石鉆進(jìn)進(jìn)工藝3、胎體溫度度與沖洗液液的關(guān)系試驗(yàn)表明，，當(dāng)鉆進(jìn)過過程進(jìn)入臨臨界狀態(tài)后后，沖洗液液的冷卻效效果有限度度，單純依依靠增大泵泵量不解決決問題。表5-8數(shù)據(jù)表明泵泵量增大一一倍時(shí)，胎胎體溫度和和功率消耗耗雖有某種種程度的降降低，但并并不能使鉆鉆進(jìn)過程從從臨界轉(zhuǎn)為為正常規(guī)程程。10/26/2022中國地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第三節(jié)金剛石鉆進(jìn)進(jìn)工藝4、鉆頭磨損損與鉆進(jìn)規(guī)規(guī)程的關(guān)系系當(dāng)由正常規(guī)規(guī)程轉(zhuǎn)入臨臨界規(guī)程時(shí)時(shí)，鉆頭磨磨耗都是突突然急劇增增大。曲線Ⅱ的磨耗量比比曲線Ⅰ高3倍，可能是是生產(chǎn)條件件下孔內(nèi)動(dòng)動(dòng)載使金剛剛石強(qiáng)度和和胎體硬度度降低。10/26/2022中國地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第三節(jié)金剛石鉆進(jìn)進(jìn)工藝綜上所述，，可以得出出兩點(diǎn)結(jié)論論：（1）金剛石鉆鉆進(jìn)，每種種巖石都存存在臨界規(guī)規(guī)程，其P·n值基本是個(gè)個(gè)常數(shù)；P和n之間存在著著明顯的交交互影響，，必須同時(shí)時(shí)考慮它們們的取值；；進(jìn)入臨界界規(guī)程的主主要表現(xiàn)是是胎體溫度度急升，鉆鉆頭嚴(yán)重磨磨耗，雖然然此時(shí)鉆速速也很高，，但可能導(dǎo)導(dǎo)致燒鉆。。因此，必必須保證鉆鉆進(jìn)生產(chǎn)工工藝處在小小于臨界規(guī)規(guī)程的狀態(tài)態(tài)下。（2）鉆進(jìn)中胎胎體溫度和和鉆頭磨耗耗是重要的的孔內(nèi)工況況指標(biāo)，但但不便于測測量。而功功耗是同步步進(jìn)入臨界界規(guī)程，便便于在地表表檢測，因因此可通過過測量鉆進(jìn)進(jìn)功率來判判斷鉆進(jìn)過過程是否正正常。10/26/2022中國地質(zhì)質(zhì)大學(xué)勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系第四節(jié)鋼粒鉆進(jìn)進(jìn)工藝一、影響響鋼粒鉆鉆進(jìn)效果果的因素素1.鋼粒規(guī)格格對鉆進(jìn)進(jìn)效果及及質(zhì)量的的影響鋼粒粒度度大要求求鋼粒鉆鉆頭的壁壁厚加大大，導(dǎo)致致巖心過過細(xì)，孔孔徑擴(kuò)大大，對取取心和防防斜不利利。常用直徑徑3mm的切制鋼鋼粒，鉆鉆頭壁厚厚為粒徑徑的3~4倍。2.鉆頭硬度度和水口口形狀的的影響為了有效效地帶動(dòng)動(dòng)鋼粒在在孔底翻翻滾破巖巖，要求求鉆頭與與鋼粒之之間有水水平聯(lián)系系力。這這種聯(lián)系系力靠鉆鉆頭唇面面的變形形和摩擦擦。聯(lián)系系力應(yīng)大大于鋼粒粒翻滾時(shí)時(shí)的阻力力。鉆頭底唇唇硬度應(yīng)應(yīng)略低于于鋼粒硬硬度，才才能帶動(dòng)動(dòng)鋼粒翻翻滾。10/26/2022中國地質(zhì)質(zhì)大學(xué)勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系第四節(jié)鋼粒鉆進(jìn)進(jìn)工藝選擇鋼粒粒鉆頭水水口形狀狀的原則則具有良好好的“導(dǎo)砂”性能，能能保持較較穩(wěn)定的的孔底過過水?dāng)嗝婷?；鉆頭磨損損后唇面面壓砂面面積變化化幅度較較小，水水口加工工方便。。雙斜邊和和雙弧形形水口有有利于順順利導(dǎo)砂砂，在水水口高度度磨短后后，鉆頭頭唇面面面積變化化相對較較小，可可保持軸軸向壓力力基本不不變。10/26/2022中國地質(zhì)質(zhì)大學(xué)勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系第四節(jié)鋼粒鉆進(jìn)進(jìn)工藝二、鋼粒鉆進(jìn)進(jìn)的規(guī)程選擇擇鋼粒鉆進(jìn)要求求孔內(nèi)有一定定量的鋼粒，，規(guī)程中除P、n、Q外，還包括投投砂方法與投投砂量兩個(gè)規(guī)規(guī)程參數(shù)。投砂方法及投投砂量1.1一次投砂法回次開始前，，把回次進(jìn)尺尺所需要的鋼鋼粒一次投入入孔內(nèi)。投砂量取決于于巖性和回次次長短。投砂量不足將將造成鉆速低低、鉆孔縮徑徑，擠卡鉆具具的事故。投砂過多不利利于排粉和孔孔底的鋼粒分分選，也影響響鉆速和取心心質(zhì)量。10/26/2022中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系第四節(jié)鋼粒鉆進(jìn)工藝藝估算鉆進(jìn)Ⅷ~Ⅹ級(jí)巖石的一次次投砂量G=KD(kg)1.2結(jié)合投砂法回次開始前先先投入所需鋼鋼粒的50%~60%，待到確認(rèn)孔孔底鋼粒已消消耗得差不多多時(shí)，再從鉆鉆桿中分1～2次補(bǔ)投其余的的鋼粒?？摄@性達(dá)Ⅺ、Ⅻ級(jí)或強(qiáng)研磨性性巖石宜采用用結(jié)合投砂法法可適當(dāng)延長長回次純鉆進(jìn)進(jìn)時(shí)間。10/26/2022中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系第四節(jié)鋼粒鉆進(jìn)工藝藝2.鉆壓的選擇鉆壓是孔底碎碎巖的必要條條件，并影響響碎巖方式；；鉆壓是鉆頭牽牽動(dòng)鋼粒聯(lián)系系力的主要依依據(jù)。總的鉆壓值實(shí)踐證明，隨隨著單位壓力力增大機(jī)械鉆鉆速上升，但但當(dāng)達(dá)pmax值后，鋼?？煽赡鼙粔核榛蚧颉扒度搿便@鉆頭唇面，，鉆速明顯下下降。影響pmax的因素：鋼粒粒鉆頭唇面硬硬度、鋼粒粒強(qiáng)度、巖石石可鉆性和鉆鉆頭轉(zhuǎn)速。巖巖石愈硬，鋼鋼粒相對強(qiáng)度度和耐磨能力力↓，則所所需的pmax也↓；隨轉(zhuǎn)速速加快鋼粒在在孔底翻滾頻頻率↑，對提提高鉆速有利利，所以，當(dāng)當(dāng)轉(zhuǎn)速較快時(shí)時(shí)pmax值↓。10/26/2022中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系第四節(jié)鋼粒鉆進(jìn)工藝藝3.轉(zhuǎn)速的選擇鋼粒在孔底翻翻滾受到孔壁壁和巖心限制制，其速度滯滯后于鉆頭的的線速度。鋼粒鉆進(jìn)主要要用于脆性巖巖石，破巖的的時(shí)間效應(yīng)不不明顯，鋼粒粒可在孔底自自動(dòng)分選與補(bǔ)補(bǔ)給。所以可可采用較高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。實(shí)踐證明，只只要鉆頭外環(huán)環(huán)狀空間鋼粒粒柱的高度不不小于水口高高度，水口又又能保證及時(shí)時(shí)導(dǎo)砂，則適適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速速不會(huì)出現(xiàn)“高轉(zhuǎn)速的離心心力會(huì)把鋼粒粒甩出鉆頭唇唇面”。選擇轉(zhuǎn)速應(yīng)綜綜合考慮鉆頭頭口徑、鋼粒粒的強(qiáng)度、孔孔深和鉆桿強(qiáng)強(qiáng)度等因素。。其中鋼粒的的相對抗壓碎碎強(qiáng)度與巖石石硬度及孔底底的脈動(dòng)頻率率有關(guān)，所以以在堅(jiān)硬巖石石中宜采用較較低的轉(zhuǎn)速。。10/26/2022中國地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第四節(jié)節(jié)鋼粒鉆鉆進(jìn)工工藝110mm鋼粒鉆鉆頭的的轉(zhuǎn)速速選擇擇參考考表巖石級(jí)別Ⅶ~Ⅸ＞Ⅹ孔深(m)0~200200~400＞4000~300＞300轉(zhuǎn)速(r/min)180~250180140~180180150~1804.泵量的的選擇擇鋼粒鉆鉆進(jìn)泵泵量除除了排排粉、、冷卻卻的功功能外外，還還在孔孔底鋼鋼粒的的補(bǔ)給給、分分選中中起主主要作作用。。泵量存存在著著最優(yōu)優(yōu)值。。若不不足無無法正正常地地排屑屑和碎碎鋼粒粒，使使完整整鋼粒粒的翻翻滾阻阻力增增大，，甚至至較少少接觸觸孔底底，故故鉆速速很低低。10/26/2022中國地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第四節(jié)節(jié)鋼粒鉆鉆進(jìn)工工藝泵量過過大，，會(huì)把把孔底底完整整鋼粒粒沖上上來，，既破破壞了了鉆頭頭唇面面附近近鋼粒粒動(dòng)平平衡，，又將將加劇劇巖心心管的的磨損損，導(dǎo)導(dǎo)致鉆鉆速下下降甚甚至釀釀成巖巖心管管折斷斷或鋼鋼?？ㄣ@的的惡性性事故故。泵量的的選擇擇取決決于巖巖性、、鋼粒粒規(guī)格格、鉆鉆頭直直徑、、水口口尺寸寸、鉆鉆壓和和轉(zhuǎn)速速的大大小、、沖洗洗液性性能及及一次次投砂砂量等等因素素。Q=q0D(L/min)清水q0=3~5L/min·cm，泥漿時(shí)時(shí)q0=1.5~3L/min·cm。巖石級(jí)級(jí)別較較高、、鉆鉆頭水水口較較小、、鉆壓壓較低低、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速較較高、、孔底底存砂砂量較較少時(shí)時(shí)取下下限，，反之之亦然然。。生產(chǎn)中中隨進(jìn)進(jìn)尺增增加水水口將將逐漸漸被磨磨短，，水口口處的的流速速加快快；這這時(shí)孔孔底鋼鋼粒也也被磨磨小，，鉆頭頭處工工作鋼鋼粒數(shù)數(shù)量減減少。。因此此，在在整個(gè)個(gè)回次次鉆程程中應(yīng)應(yīng)分段段逐次次改小小泵量量，稱稱為“改水”。10/26/2022中國地質(zhì)質(zhì)大學(xué)勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系第四節(jié)鋼粒鉆進(jìn)進(jìn)工藝三、鉆進(jìn)進(jìn)規(guī)程合合理性的的判斷1、根據(jù)鉆鉆頭磨損損的情況況判斷（1）正常磨磨損的鉆鉆頭，其其底唇呈呈圓弧形形麻痕均均勻，說說明投砂砂量和沖沖洗液恰恰當(dāng)。（2）鉆頭底底唇面光光滑明亮亮、沒有有麻痕，，說明鉆鉆頭下面面沒有鋼鋼粒。（3）鉆頭底底端磨成成喇叭口口形，且且內(nèi)周沒沒有麻痕痕。說明明沖洗液液量過大大，鉆頭頭底內(nèi)沒沒有鋼粒粒，直接接與巖心心摩擦。。（4）鉆頭底底磨成外外錐形，，錐面光光滑。說說明沖洗洗液量過過小，鉆鉆頭外周周與巖粉粉和孔壁壁磨損所所至。10/26/2022中國地質(zhì)質(zhì)大學(xué)勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系第四節(jié)鋼粒鉆進(jìn)進(jìn)工藝（5）鉆頭外外麻痕過過高超過過水口，，說明孔孔底鋼粒粒偏多水水量過大大。麻痕痕高度基基本上與與水口齊齊平或略略低于水水口，則則砂量正正常，送送水合適適。2、根據(jù)巖巖心變化化情況判判斷（1）巖心直直徑上下下基本一一致，說說明鋼粒量和沖洗洗液掌握握適當(dāng)；；（2）巖心直直徑過粗粗，說明明沖洗液液過大或或孔底鋼鋼粒偏少少；（3）巖心直直徑過細(xì)細(xì)，說明明沖洗液液量過小小，或孔孔底鋼粒粒過多；；（4）巖心粗粗細(xì)上下下不均一一，沖洗洗液時(shí)大大時(shí)小或或投砂不不均所致致；（5）巖心上上細(xì)下粗粗，回次次初投鋼鋼粒量多多水小，，回次末末水偏大大。10/26/2022中國地質(zhì)質(zhì)大學(xué)勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系第五節(jié)牙輪鉆進(jìn)進(jìn)工藝一、牙輪輪鉆進(jìn)的的鉆速方方程牙輪鉆進(jìn)進(jìn)鉆速vm與鉆壓、、轉(zhuǎn)速、、牙輪磨磨損、壓壓差和水水力因素素間的關(guān)關(guān)系式(m/h)式中：P—鉆壓kN；W—門限鉆壓壓kN；n—轉(zhuǎn)速r/min；K—地層可鉆鉆性；λ—轉(zhuǎn)速指數(shù)數(shù)(<1)；C2—與齒形和和巖性有有關(guān)的牙牙齒磨損損系數(shù)；；CH—孔底水力力凈化系系數(shù)CH≤1；CP—差壓影影響系系數(shù)CP≤1；h——牙齒相相對磨磨損量量,新鉆頭頭h=0，全磨損損h=1。W、K、λ、C2在巖性性、鉆鉆頭類類型、、沖洗洗液和和水力力參數(shù)數(shù)一定定時(shí)是是常量量，可可通過過現(xiàn)場場鉆進(jìn)進(jìn)試驗(yàn)驗(yàn)和鉆鉆頭資資料確確定。。10/26/2022中國地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第五節(jié)節(jié)牙輪鉆鉆進(jìn)工工藝二、鉆鉆頭磨磨損方方程鉆壓對對牙齒齒磨損損速度度的影影響牙齒磨磨損速速度式中:D1和D2—鉆壓影影響系系數(shù)與與牙輪輪鉆頭頭尺寸寸有關(guān)關(guān)。鉆鉆壓=D2/D1時(shí)，牙牙齒的的磨損損速度度無限限大，，即D2/D1是該鉆鉆頭的的極限限鉆壓壓。2.轉(zhuǎn)速對對牙齒齒磨損損速度度的影影響鉆壓一一定時(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速速↑牙牙齒的的磨損損速度度也↑↑。式中：：Q1和Q2——由鉆頭頭類型型決定定的系系數(shù)。。10/26/2022中國地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第五節(jié)節(jié)牙輪鉆鉆進(jìn)工工藝3.牙齒磨磨損狀狀態(tài)對對牙齒齒磨損損速度度的影影響楔形齒齒的面面積將將隨著著齒高高的磨磨損不不斷增增大，，磨損損速度度也隨隨著齒齒高的的磨損損而下下降。。牙齒磨磨損速速度方方程式中：：C1—牙齒磨磨損減減慢系系數(shù)；；Af—地層研研磨性性系數(shù)數(shù)。三、鉆鉆進(jìn)方方程中中有關(guān)關(guān)參數(shù)數(shù)的確確定(自習(xí))四、鉆鉆頭最最優(yōu)磨磨損量量、最最優(yōu)鉆鉆壓和和最優(yōu)優(yōu)轉(zhuǎn)速速確定定(自習(xí))五、水水力參參數(shù)的的優(yōu)選選(自習(xí))10/26/2022中國地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第六節(jié)全全面鉆頭鉆鉆進(jìn)工藝一、硬質(zhì)合合金全面鉆鉆頭的規(guī)程程選擇1、翼片（刮刮刀）式全全面鉆頭的的規(guī)程選擇擇（1）泵量：Q=vF（L/min）（2）鉆頭轉(zhuǎn)速：n=120~300（r/min）（3）軸向載荷：P=qcmD（N）（4）大直徑鉆進(jìn)進(jìn)為防鉆桿桿彎曲與折折斷，在鉆鉆柱的下部部加接鉆鋌鋌的合理長長度：h=kP/qT（m）k=1.25~1.4。刮刀式鉆頭頭鉆進(jìn)時(shí)推推薦的規(guī)程程參數(shù)如表表5-13所列。10/26/2022中國地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第六節(jié)全全面鉆頭鉆鉆進(jìn)工藝2.干式螺旋鉆鉆的規(guī)程選選擇2.1轉(zhuǎn)速在長螺旋鉆鉆進(jìn)中，鉆鉆屑是依靠靠鉆桿旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)的離心心力甩到螺螺旋葉片外外側(cè)輸送上上來（主動(dòng)動(dòng)），否則只有被被隨后的鉆鉆屑推著向向上走（被被動(dòng)），這這容易造成成堵塞?！唷嗦菪D(zhuǎn)速速是關(guān)鍵參參數(shù)。臨界轉(zhuǎn)速的的概念轉(zhuǎn)速低鉆屑屑的離心力力小，孔壁壁對鉆屑的的摩擦力不不足以使鉆鉆屑與葉片片之間產(chǎn)生生相對運(yùn)動(dòng)動(dòng)，鉆屑只只能隨葉片片旋轉(zhuǎn)而不不上升。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速增大，，孔壁對鉆鉆屑的摩擦擦力也增大大，轉(zhuǎn)速超超過某一臨臨界值后，，孔壁對鉆鉆屑的摩擦擦力足以使使鉆屑與螺螺旋葉片之之間產(chǎn)生相相對運(yùn)動(dòng)，，鉆屑就會(huì)會(huì)上升。這這稱為臨界轉(zhuǎn)速。。10/26/2022中國地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第六節(jié)全全面鉆頭鉆鉆進(jìn)工藝（2）臨界轉(zhuǎn)速速的計(jì)算取單顆鉆屑屑為研究對對象，以臨臨界轉(zhuǎn)速nk（ωk）旋轉(zhuǎn)時(shí)，顆顆粒隨螺旋旋葉片旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)而不上升升，鉆屑顆顆粒處于臨臨界平衡狀狀態(tài)。受重力mg，離心慣性力力F1，孔壁對顆粒粒的法向反反力（慣