[理學(xué)]巖心鉆探鉆進(jìn)方法4-沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)(已修改)
2024-12-20 00:51 本頁(yè)面
【正文】 2022/1/4 工程鉆探 1 1 沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝原理 2 常用沖擊器分類、結(jié)構(gòu)及工作原理 3 沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)用鉆頭 4 沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)規(guī)程 5 沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)應(yīng)用范圍 巖心鉆探鉆進(jìn)方法 4沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn) 2022/1/4 工程鉆探 2 ● 最早的雛形為手持釬桿人工錘擊鑿巖，嗣后發(fā)展為在回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)基礎(chǔ)上增加沖擊器，形成以縱向沖擊和回轉(zhuǎn)切削共同破碎巖石的鉆進(jìn)方法。 ● 目前有兩大類沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)：頂驅(qū)式和潛孔式。 ● 潛孔式?jīng)_擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的核心器具是沖擊器，根據(jù)驅(qū)動(dòng)介質(zhì)類型可分為液動(dòng)沖擊器、氣動(dòng)沖擊器、機(jī)械沖擊器等。 ● 液動(dòng)沖擊器以高壓水或泥漿作為驅(qū)動(dòng)介質(zhì)。 1887年就獲得專利，但實(shí)際到 20世紀(jì) 50年代，前蘇聯(lián)和中國(guó)才開始研究并在地質(zhì)取心鉆探中廣泛采用。 ● 氣動(dòng)沖擊器也稱為風(fēng)動(dòng)潛孔錘，是用壓縮空氣作為驅(qū)動(dòng)介質(zhì)，多用于全面鉆進(jìn)。 2022/1/4 工程鉆探 3 1 沖擊回轉(zhuǎn) 鉆進(jìn)工藝原理 沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)是鉆頭在 靜壓作用 下進(jìn)行 回轉(zhuǎn) ，同時(shí)施加縱向 沖擊動(dòng)載 ，從而形成以回轉(zhuǎn)切削和縱向沖擊相結(jié)合的碎巖鉆進(jìn)方法。 1. 定義： 一些沖擊鉆進(jìn)（如鋼繩沖擊鉆進(jìn)）中雖然有孔內(nèi)鉆具或鉆頭的回轉(zhuǎn)，但未主動(dòng)施加回轉(zhuǎn)外載荷，只是變換沖擊位置。所以將其劃分為純粹的沖擊鉆進(jìn)。 鋼粒、硬合金和金剛石鉆進(jìn)中，也會(huì)因各種原因產(chǎn)生振動(dòng)，但未主動(dòng)施加沖擊外載，所以是純粹的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。 2022/1/4 工程鉆探 4 2. 與沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)有關(guān)的巖石破碎機(jī)理研究結(jié)論 ① 沖擊動(dòng)載作用下巖石易產(chǎn)生大剪切破碎，這對(duì)硬巖（特別是粗顆粒硬巖）效果更為明顯； ② 在有一定預(yù)壓下沖擊破碎巖石，巖石的強(qiáng)度要降低 50— 80%； 實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)同種巖石，沖擊載荷破碎的坑穴遠(yuǎn)大于靜壓載荷破碎的坑穴。這可用巖石的剪切強(qiáng)度只是抗壓強(qiáng)度的 1/6— 1/12進(jìn)行解釋。 實(shí)驗(yàn)證明，同樣是沖擊破碎巖石，有預(yù)壓條件比無預(yù)壓條件的強(qiáng)度要低的多。 2022/1/4 工程鉆探 5 ④ 切削具在動(dòng)載作用時(shí)與巖石接觸時(shí)間短，磨損小。 ③ 巖石在動(dòng)載作用下脆性增加，有利于裂隙發(fā)育和脆性破碎； 實(shí)驗(yàn)證明，靜載作用下不產(chǎn)生破碎坑穴的巖石，如孔隙性石灰?guī)r，在動(dòng)載作用下產(chǎn)生了破碎坑穴，說明巖石脆性增加。 ⑤ 巖石在動(dòng)載下強(qiáng)度、硬度和破碎比功都增加。 磨損量與摩擦功成正比，摩擦功與摩擦?xí)r間成正比，所以，摩擦?xí)r間越長(zhǎng)，磨損量越大。 大量試驗(yàn)證明，巖石的動(dòng)硬度高于靜硬度。 2022/1/4 工程鉆探 6 3. 沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)碎巖過程 圖 (a)：靜壓回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。 鉆頭在靜壓和回轉(zhuǎn)兩種外力作用下向下螺旋鉆進(jìn)。 圖 (b)：沖擊鉆進(jìn)。 鉆頭在唯一沖擊力作用下上下運(yùn)動(dòng)。 圖 (c)：沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。 鉆頭在靜壓力、回轉(zhuǎn)扭矩和沖擊力三種外載共同作用下向下螺旋鉆進(jìn)。 最優(yōu)沖擊夾角 2022/1/4 工程鉆探 7 ◆ 在堅(jiān)硬、脆性的巖石中鉆進(jìn)，巖石破碎 主要是沖擊力的結(jié)果 。 沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆遇巖石性質(zhì)不同時(shí)，靜壓力、回轉(zhuǎn)扭矩和沖擊力三種外載荷在碎巖過程中發(fā)揮的作用不同。 靜壓力因?yàn)椴豢赡苓_(dá)到壓入破碎巖石的應(yīng)力要求，所以，它主要的作用是克服沖擊反彈，保證沖擊能量的傳遞。 回轉(zhuǎn)扭矩所起的作用是將裂隙發(fā)育的巖石剪切掉，同時(shí)變換切削具的沖擊位置。 2022/1/4 工程鉆探 8 ◆ 在中硬、塑性的巖石中鉆進(jìn)，巖石破碎 主要是靜壓力和回轉(zhuǎn)扭矩的結(jié)果 。 在塑性巖石中鉆進(jìn)，因?yàn)闆_擊器的沖擊能量大部分被巖石塑性變形所吸收，所以，它不可能對(duì)巖石破碎起到主要作用。 這時(shí)靜壓力使切削具吃入巖石，回轉(zhuǎn)扭矩使切削具剪切巖石，沖擊力只起到促進(jìn)巖石裂隙發(fā)育、脆性增加的輔助碎巖效果。 2022/1/4 工程鉆探 9 由于在 兩類巖石中 三種外載荷 各自發(fā)揮的作用不同 ，決定了在兩類巖石 鉆進(jìn)
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