【正文】 工藝 110mm鋼粒鉆頭的轉(zhuǎn)速選擇參考表 巖石級別 Ⅶ ~Ⅸ ＞ Ⅹ 孔深 (m) 0~200 200~400 ＞ 400 0~300 ＞ 300 轉(zhuǎn)速 (r/min) 180~250 180 140~180 180 150~180 4. 泵量的選擇 ?鋼粒鉆進(jìn)泵量除了排粉、冷卻的功能外，還在孔底鋼粒的補(bǔ)給、分選中起主要作用。 ? 泵量的選擇取決于巖性、鋼粒規(guī)格、鉆頭直徑、水口尺寸、鉆壓和轉(zhuǎn)速的大小、沖洗液性能及一次投砂量等因素。巖石級別較高、 鉆頭水口較小、鉆壓較低、轉(zhuǎn)速較高、孔底存砂量較少時取下限，反之亦然 。 （ 2）鉆頭底唇面光滑明亮、沒有麻痕，說明鉆頭下面沒有鋼粒。說明沖洗液量過小，鉆頭外周與巖粉和孔壁磨損所至。 巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系 第五節(jié) 牙輪鉆進(jìn)工藝 一、牙輪鉆進(jìn)的鉆速方程 ? 牙輪鉆進(jìn)鉆速 vm與鉆壓、轉(zhuǎn)速、牙輪磨損、壓差和水力因素間的關(guān)系式 (m/h) 式中： P— 鉆壓 kN； W— 門限鉆壓 kN； n— 轉(zhuǎn)速 r/min； K— 地層可鉆性； λ—轉(zhuǎn)速指數(shù) (1)； C2— 與齒形和巖性有關(guān)的牙齒磨損系數(shù)； CH — 孔底水力凈化系數(shù) CH≤ 1； CP — 差壓影響系數(shù) CP≤ 1； h—— 牙齒相對磨損量 ,新鉆頭 h=0， 全磨損 h=1。 2. 轉(zhuǎn)速對牙齒磨損速度的影響 ? 鉆壓一定時轉(zhuǎn)速 ↑牙齒的磨損速度也 ↑。 三、鉆進(jìn)方程中有關(guān)參數(shù)的確定 (自習(xí) ) 四、鉆頭最優(yōu)磨損量、最優(yōu)鉆壓和最優(yōu)轉(zhuǎn)速確定 (自習(xí) ) 五、水力參數(shù)的優(yōu)選 (自習(xí) ) ? ?? ? )1(dd112321hCPDDnQnQAth f????巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系 第六節(jié) 全面鉆頭鉆進(jìn)工藝 一、硬質(zhì)合金全面鉆頭的規(guī)程選擇 翼片（刮刀）式全面鉆頭的規(guī)程選擇 （ 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)為防鉆桿彎曲與折斷 ， 在鉆柱的下部加接鉆鋌的合理長度 ： h= kP/qT （ m） k=~ 。 ? 臨界轉(zhuǎn)速的概念 轉(zhuǎn)速低鉆屑的離心力小，孔壁對鉆屑的摩擦力不足以使鉆屑與葉片之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，鉆屑只能隨葉片旋轉(zhuǎn)而不上升。 ? 受重力 mg，離心慣性力 F1，孔壁對顆粒的法向反力（慣性力的反作用力），孔壁對顆粒的摩擦力 Ftμt，螺旋葉片對顆粒的全反力（用分力 Fsz和 Fsy表示）。一般取 K=～ 。 因此 ， 長螺 旋鉆一般是用減壓鉆進(jìn) 。不同地層、不同直徑金剛石鉆頭的鉆壓值可按圖 514來選定。圖 515給出了不同直徑鉆頭推薦采用的 泵量范圍， 巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系 第六節(jié) 全面鉆頭鉆進(jìn)工藝 規(guī)程參數(shù)的選擇 （ 1）鉆壓值應(yīng)當(dāng)先選曲線的下限，隨著金剛石的磨鈍逐漸增 大鉆壓，但不宜超過曲線的上限。 （ 4）泵量的選擇還應(yīng)考慮泥漿性能的影響，高密度泥漿選 用其下限，低密度則選用其上限。 。 （ 2）新鉆頭初磨 新鉆頭的直徑必須小于非修井鉆頭，并進(jìn)行磨合鉆進(jìn)。 （ 3）在地層條件、鉆桿質(zhì)量和設(shè)備能力允許的條件下， 轉(zhuǎn) 速盡量選取高限。 一般認(rèn)為安全的轉(zhuǎn)速 為 150~300 r/min 。 c?c?c?DP c ??巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系 第六節(jié) 全面鉆頭鉆進(jìn)工藝 三、金剛石全面鉆頭的合理使用及規(guī)程選擇 鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù) （ 1）鉆壓： 考慮到地層巖性和水力沖洗引起的孔底舉離力。 )(tg30 stk Rgn ??????t??s?巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系 第六節(jié) 全面鉆頭鉆進(jìn)工藝 鉆壓 （ 1 ） 根據(jù)工程地質(zhì)勘查標(biāo)貫試驗(yàn)所得的 N值 ? 當(dāng) N≤50時， = ； ? 當(dāng) N＞ 50時， = ；通常，取平均值 = 。由力多邊形得出 ? 因而 ? 以 tktts RmmgFmg????? 2)90(tg ?????)( Stk tgRg ???? ???? kkn30? 代入，得臨界 轉(zhuǎn) 速 巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系 第六節(jié) 全面鉆頭鉆進(jìn)工藝 (r/min) 式中： R — 鉆孔半徑 ， m； — 鉆屑與孔壁間的摩擦系數(shù) ， 它大于鉆屑與葉片之間的摩擦系數(shù)； — 螺旋葉片外徑的螺旋升角 ， 度； — 鉆屑與螺旋葉片之間的摩擦角 ， 摩擦系數(shù)的反正切 ， 摩擦系數(shù)為 ～ 。這稱為 臨界轉(zhuǎn)速。 巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系 第六節(jié) 全面鉆頭鉆進(jìn)工藝 ? 在長螺旋鉆進(jìn)中，鉆屑是依靠鉆桿旋轉(zhuǎn)時的離心力甩到螺旋葉片外側(cè)輸送上來（主動）， 否則只有被隨后的鉆屑推著向上走（被動），這容易造成堵塞。 PDDth121dd??)(dd 321 nQnQth ??巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系 第五節(jié) 牙輪鉆進(jìn)工藝 3. 牙齒磨損狀態(tài)對牙齒磨損速度的影響 ? 楔形齒的面積將隨著齒高的磨損不斷增大，磨損速度也隨著齒高的磨損而下降。 HPm CChCnWPKv211)(????巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系 第五節(jié) 牙輪鉆進(jìn)工藝 二、鉆頭磨損方程 1. 鉆壓對牙齒磨損速度的影響 ? 牙齒磨損速度 式中 : D1和 D2— 鉆壓影響系數(shù)與牙輪鉆頭尺寸有關(guān)。麻痕高度基本上與水口齊平或略低于水口，則砂量正常，送水合適。說明沖洗液量過大，鉆頭底內(nèi)沒有鋼粒，直接與巖心摩擦。因此，在整個回次鉆程中應(yīng)分段逐次改小泵量，稱為 “ 改水 ” 。cm，泥漿時 q0 =~3L/min若不足無法正常地排屑和碎鋼粒，使完整鋼粒的翻滾阻力增大，甚至較少接觸孔底，故鉆速很低。 ? 選擇轉(zhuǎn)速應(yīng)綜合考慮鉆頭口徑、鋼粒的強(qiáng)度、孔深和鉆桿強(qiáng)度等因素。 )(4 22 dDkpP ?? ?巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系 第四節(jié) 鋼粒鉆進(jìn)工藝 3. 轉(zhuǎn)速的選擇 ? 鋼粒在孔底翻滾受到孔壁和巖心限制，其速度滯后于鉆頭的線速度。 巖土鉆掘工程學(xué) 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系 第四節(jié) 鋼粒鉆進(jìn)工藝 2. 鉆壓的選擇 ? 鉆壓是孔底碎巖的必要條件，并影響碎巖方式； ? 鉆壓是鉆頭牽動鋼粒聯(lián)系力的主要依據(jù)。 ? 投砂量不足將造成鉆速低、鉆孔縮徑，擠卡鉆具的事故。 ? 雙斜邊和雙弧形水口有利于順利導(dǎo)砂，在水口高度磨短后，鉆頭唇面面積變化相對較小，可保持軸向壓力基本不變。 2. 鉆頭硬度和水口形狀的影響 ? 為了有效地帶動鋼粒在孔底翻滾破巖，要求鉆頭與鋼粒之間有水平聯(lián)系力。 （ 2）鉆進(jìn)中胎體溫度和鉆頭磨耗是重要的孔內(nèi)工況指標(biāo)，但不便于測量。 ? 曲線 Ⅱ 的磨耗量比曲線 Ⅰ 高 3倍，可能是生產(chǎn)條件下孔內(nèi)動載使金剛石強(qiáng)度和胎體硬度降低。 ? 用孕鑲金剛石鉆頭鉆進(jìn)某花崗巖時，最高鉆速不得超過臨界值37mm/min，否則將出現(xiàn)胎體溫度劇增的嚴(yán)重后果。 C急升至 600~700176。 C。 ? 鉆頭： 孕鑲出刃微小，多水口循環(huán)，高轉(zhuǎn)速，宜用較大泵量防燒鉆。 ? 金剛石鉆頭環(huán)隙很小，沖洗液的流動阻力很大，泵量過大不僅增大工作泵壓，容易沖蝕孔 壁和巖心，還會過量抵消鉆壓，引起鉆具的振蕩。實(shí)際工作中常因鉆機(jī)的能力和鉆桿柱的質(zhì)量限制了選用高轉(zhuǎn)速。如巖層破碎、軟硬不均、孔壁不穩(wěn)，宜選下限轉(zhuǎn)速。推薦的線速度為 1~