巖土鉆進工藝學(xué)

巖土鉆進工藝學(xué)

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緒論巖土鉆進工藝學(xué)和其他學(xué)科一樣，是人類長期以來與自然界斗爭和協(xié)調(diào)發(fā)展的經(jīng)驗總結(jié)。它的研究對象及內(nèi)容是如何借助機械方式或化學(xué)方式(爆破能)破碎巖土層，在地下形成其規(guī)格和質(zhì)量符合設(shè)計要求的鉆孔或坑道，以達到尋找和開采礦產(chǎn)(固、液、氣態(tài))及其他工程建設(shè)的目的。巖土鉆進工藝學(xué)是勘查技術(shù)與工程專業(yè)（巖土鉆掘方向）本科學(xué)生必修專業(yè)課，該專業(yè)內(nèi)容主要包括工藝和設(shè)備兩大部分。這兩部分是相輔相成的，即首先是施工工藝的需求刺激了設(shè)備的發(fā)展，而設(shè)備的進步又促使工藝水平得以不斷提高。一、本課程的任務(wù)和目的，本課程的任務(wù)是講授有關(guān)巖土鉆進工藝學(xué)基本原理，綜合分析國內(nèi)外先進的鉆進技術(shù)及其成功的經(jīng)驗；介紹鉆進生產(chǎn)過程的基本規(guī)律、基本程序、施工組織與管理方面的知識與技能；了解和掌握本專業(yè)的新技術(shù)、新方法及其發(fā)展方向。目的能夠進行施工設(shè)計和組織施工。能夠運用所學(xué)知識和技能解決實際技術(shù)問題。

能夠積極研究、應(yīng)用和發(fā)展先進施工技術(shù)。二、鉆探工藝學(xué)的特點：它是一門實踐性很強應(yīng)用技術(shù)課程，敘述性和定性分析的內(nèi)容較多，學(xué)習(xí)中注意理論聯(lián)系實際。鉆探工藝學(xué)的理論體系不夠完善，其自身的理論正處于不斷發(fā)展和完善的過程中。明確這一點，有助于我們學(xué)好這門課并不斷努力完善這門課程體系。鉆探工藝學(xué)內(nèi)容涉及的知識領(lǐng)域十分廣泛的。學(xué)習(xí)前應(yīng)有必要的先修課程和知識：基礎(chǔ)課程（數(shù)、理、化基礎(chǔ)），專業(yè)基礎(chǔ)課程。三、鉆探工程的應(yīng)用范圍鉆探工程已廣泛應(yīng)用于：(1)礦產(chǎn)資源勘探和部分礦產(chǎn)的開采；(2)水文地質(zhì)勘探和水井鉆；(3)工程地質(zhì)勘查和生態(tài)，環(huán)境研究；(4)地質(zhì)災(zāi)害的防治與環(huán)境治理；(5)工民建和道路橋梁的基礎(chǔ)工程；(6)海洋研究及海運碼頭工程；(7)國防工程；(8)地球巖石圈、水圈的科學(xué)研究。

據(jù)統(tǒng)計，為探明1億噸鐵礦，需要完成10萬米的鉆探工作量；為生產(chǎn)1000萬噸石油，需投入幾百萬米的鉆井工程；為建設(shè)1km高架道路立交橋，要打上百根大口徑鉆孔灌注樁。

鉆探取樣技術(shù)礦產(chǎn)資源勘探——取巖樣，圈定儲量基礎(chǔ)工程勘查——取土樣，確定地基參數(shù)科學(xué)鉆探——取巖、土樣，純科學(xué)目的大陸科學(xué)鉆探計劃大洋科學(xué)鉆探計劃極地科學(xué)鉆探計劃…月球表面科學(xué)鉆探地質(zhì)鉆探地質(zhì)鉆探巖芯鉆探全貌

四、鉆探工程概述

1、劃分鉆探工程→鉆探工藝、鉆探設(shè)備。鉆探設(shè)備→鉆機、水泵、動力機、鉆塔。（地表以上部分）鉆探工藝→破碎巖石、沖洗鉆孔、鉆桿柱、及鉆孔結(jié)構(gòu)等。（地表以下部分）2、鉆探設(shè)備作用動力機是驅(qū)動工作機械（鉆機、水泵等）的動力源。鉆機→鉆桿柱→鉆具→破碎巖石。水泵→沖洗液→鉆桿柱→鉆具→排粉、冷卻鉆頭、護壁。鉆塔和絞車→升降鉆具。3、鉆探工作內(nèi)容鉆進、排粉、護壁、采取巖芯、測斜和防斜等。4、鉆探施工工序基本作業(yè)工序→鉆進、升降鉆具。輔助性作業(yè)工序→設(shè)備的搬運、安裝及維修、沖洗液的制備、測斜、水文觀測、下入和起拔套管、事故處理等。5、鉆探工作進展速度指標鉆探工作進展速度指標是一個系統(tǒng)性的技術(shù)指標，它取決于一系列的因素。它與鉆進方法、鉆進工具、鉆進工藝參數(shù)、組織與管理、及鉆探人員的技能和素質(zhì)有關(guān)。不同的指標有不同的含義，考察內(nèi)容不同則采用的指標不同。機械鉆速

機械鉆速是反映所用的碎巖方法，所鉆的巖石性質(zhì)、所用的鉆進工藝和技術(shù)狀況的一個指標。它以單位純鉆進時間內(nèi)所鉆鉆孔的進尺來表示。其計算式為V=H/tm/hV—機械鉆速；H—鉆孔的進尺；t—純鉆進時間?；卮毋@速

回次鉆速表示從鉆具開始下入鉆孔，進行鉆進，直到把鉆具從鉆孔提出的工序中(即所謂一回次工作)單位時間的進尺。即

VR=HR/(t+t1)t1—起下鉆時間及完成一回次的其他非鉆進時間。該指標放映了機械鉆速所放映的狀況外，還放映了設(shè)備的能力、鉆探人員的技能和素質(zhì)。技術(shù)鉆速

技術(shù)鉆速表示一臺工作鉆機在一個月期間內(nèi)完成基本工序和操作以及其他輔助工序和操作所花費的時間，與鉆孔的進尺量相比，即

VT=HT/(t+T+T1)mT1—一個班用于輔助工序和操作（如固孔、堵漏、孔內(nèi)各種測量、人工造斜、糾斜小修機器、更換鉆具等。注意：不包含搬運、停待、處理事故）所花費的時間。技術(shù)鉆速放映了一個機臺工作的技術(shù)水平，設(shè)備工具的維修及運轉(zhuǎn)狀態(tài)，各項工作的組織配合及技術(shù)措施等。經(jīng)濟鉆速（商業(yè)鉆速）經(jīng)濟鉆速表示一臺工作鉆機在一個月期間(用于基本工序，輔助工序和非生產(chǎn)工序所用的時間)內(nèi)的鉆孔進尺量。即VE=Hm/（t+T+T1+T2)mT2—一個臺班期間用于非生產(chǎn)工作所消費的時間(停待，事故)；M—一個月期間臺班數(shù)。勞動組織、動力供給、物資供應(yīng)、技術(shù)狀況越好，經(jīng)濟鉆速就會越高。循環(huán)鉆速

循環(huán)鉆速表示一個工作機臺從設(shè)備搬遷到鉆完一孔后轉(zhuǎn)移他孔的整個循環(huán)時間內(nèi)所鉆進的鉆孔深度。即Vc=Hh/TsHh—完成鉆孔總深；Ts—完成從鉆探設(shè)備搬遷、安裝到拆卸和封孔所有工作的總時間消耗。循環(huán)鉆速表示了鉆探鉆速，安裝及運輸技術(shù)狀態(tài)，基地的條件等。五、我國鉆探工程發(fā)展簡史我國是世界上最早開始鉆探工程的國家（稱之為我國五大發(fā)明之一）。最早的文字記載是二千二百多年前為了在內(nèi)陸吸取鹵水，而在四川地區(qū)“鑿井求鹽”，采用沖擊法鉆進。解放前，我國的鉆井技術(shù)在近一千年中，并未得到應(yīng)有的發(fā)展