【文章內容簡介】 0（2）鉆鋌及其接箍Φ150mm孔段使用Φ91mm鉆鋌，Φ130mm和Φ110mm孔段使用Φ83mm鉆鋌。（4）鉆桿接箍對應選用60規(guī)格的鉆桿接箍。（5）鉆桿鎖接頭對應選用60規(guī)格的鉆桿鎖接頭。（6）主動鉆桿結合鉆機結構，選用外徑60mm主動鉆桿。（7）巖芯管、套管由于巖芯原生構造的評價無要求，故使用普通壁厚的單層巖芯。0～268m孔段取芯使用取土器，無需巖芯管，需下入Φ146mm套管；抽水過程使用Φ127mm隔水套管?！?，選用直徑為71mm的巖芯管；～，取芯困難且要求取芯率高，故采用特殊的取芯鉆具。機場布置包括機場的修筑、鉆塔和機械設備安裝及其它附屬設施的安裝等幾方面。（1）修筑場地鉆探場地的選擇，應根據(jù)地質設計的要求（孔位、孔深、方位及傾角）和施工安全、方便、節(jié)約的原則進行選擇。①機場方向機場方向主要決定于鉆孔的方位角，此鉆孔為垂直孔，機場方向根據(jù)現(xiàn)場情況設置。②機場大小鉆探機場的大小由所選設備類型，布置形式，循環(huán)系統(tǒng)和器材放置占地面積而定。綜合各種條件，此鉆孔機場大小為15m13m，總面積195㎡。③機場平整鉆探機場場地的平整，必須使場地平坦堅實，穩(wěn)固，適用，保證在其上布置的基臺和安裝的鉆塔及機械設備不會發(fā)生塌陷、溜方歪斜，整個鉆孔施工期間自始至終能安全順利的進行。（3）建筑基臺安裝鉆探設備的基臺是在修建完畢的地基上用數(shù)根基臺木建成的，基臺木根據(jù)所用鉆探設備的類型按一定的規(guī)格和形式排列，分上下兩層交錯并用螺栓連接而成。（4）基臺木的布置①基臺木的規(guī)格基臺木的斷面尺寸與鉆機的鉆進孔深有關，由于XY5型鉆機是1500型鉆機，選用250250（mm）的基臺木。②基臺木的連接連接方式如圖38。③基臺木的布置在保證基臺穩(wěn)定、牢固的前提下，基臺的結構應盡量簡化，力求少用基臺木。A1820型鉆塔，塔高18m，塔底寬5m，由于鉆孔為直孔，所以孔前距等于孔后距，；機座左右兩排螺孔間距離為1200mm，機座前排螺孔中心連線到立軸中心的垂直距離為280mm。根據(jù)以上原則和計算，對基臺木進行如圖39：圖36基臺木接頭連接和橫順枕木交錯連接圖圖37 基臺木布置圖（mm）（1）鉆塔的安裝使用整體安裝法。此法即在地上先把鉆塔連接起來，再用機械方法整體將鉆塔豎立起來。（2）機械設備的安裝正確安裝鉆探設備并保證其牢固性對整個鉆進工作有很大的影響，因此安裝鉆探時必須注意下列事項：①設備安裝好后，必須達到周正水平，穩(wěn)固的要求；②鉆機立軸中心線與天車中心（前輪緣）、孔口中心線必須在一條直線上。③固定設備底座的螺桿必須符合規(guī)格，并帶有墊片和防松螺帽擰緊，以防松動和避因擰緊螺絲而損害基臺木；④各鉆探設備的安裝位置應便于操作和確保工作的安全。（5）附設備的安裝①循環(huán)系統(tǒng)的安裝循環(huán)系統(tǒng)包括水源箱（池）、循環(huán)槽（溝），沉淀箱（池）等。循環(huán)系統(tǒng)的規(guī)格應根據(jù)設計孔深、預計鉆進巖層性質，所用沖洗液攜帶巖粉的能力等情況合理確定。施工期為夏季，循環(huán)系統(tǒng)要設置擋雨棚。循環(huán)系統(tǒng)包括水源箱2個，體積abh=1m1m。循環(huán)槽，長寬高=15m250mm200mm。槽中每隔2m上下交錯設置擋板?？卓凇恋沓亍闯匾幸欢ǖ钠露龋?/100。沉淀箱2個，體積abh=3m3m。根據(jù)上述原則，設計沖洗液循環(huán)系統(tǒng)如圖310：②安全設備的安裝防火設備場內要有足夠數(shù)量的防火用具如滅火器、沙箱（沙袋）、防火溝等，并設專人負責?？嚴K安裝繃繩用以保持鉆塔平穩(wěn)，增加鉆塔強度、預防大風侵襲而傾倒。因為A1820型鉆塔高為18m，在鉆塔每根塔腿上各設一根，系于塔高3/4處。避雷針及其安裝由于一年四季都在施工，為預防夏天觸電，雷擊事故，在上需安裝避雷針以保證雷雨季節(jié)施工安全。按上述要求，設置繃繩及避雷針裝置，如圖311：圖38 沖洗液循環(huán)系統(tǒng)圖圖39 繃繩及避雷針裝置圖機場內部的布置應按照整齊有序、使用方便、操作安全、作業(yè)過程中互不干擾影響的原則將選定的設備和循環(huán)系統(tǒng)等布置在平面圖上。依據(jù)以上原則，得到以下布置圖：圖310 鉆機場布置圖（1）鉆孔中的水位（2）鉆孔中的涌水現(xiàn)象（3）沖洗液的消耗（4）水的溫度 （5）根據(jù)巖心研究巖層力裂隙性質及強度 （6）鉆進時鉆具驟然下落現(xiàn)象除此之外，如遇到大的含水層，及大的構造破碎帶，對水文地質有重要意義時，應進行簡單的抽水或注水試驗、止水、取水樣、取巖樣等。使用電測水位計進行水溫觀測。鉆孔簡易水文地質觀測是在鉆進過程中及時發(fā)現(xiàn)含水層，初步確定含水巖層的富水性及央溶在不同垂向深度的發(fā)育程度和發(fā)育規(guī)律等水文地質問題的重要手段。其觀測項目一般包括：地下水水位、水溫、沖洗液消耗量及粘度、涌水現(xiàn)象等。此外，對巖心采取率、鉆進速度和鉆進情況（掉鉆、卡鉆、埋鉆、孔壁坍塌、涌砂、氣體逸出等）及變層、換徑的位置等也應作詳細的觀測與記錄。并編制相應的曲線圖表。各項觀測工作的具體要求見下表表39簡易水文觀測工作的要求觀測項目觀測方法及質量要求備注水位觀測每次提鉆后（10分鐘內）、下鉆前各測一次，時間間隔不得小于5分鐘。因故停鉆時間較長時，觀測時間視水位變化快慢而定。每2小時觀測一次，直到穩(wěn)定為（2小時內水位波動不超過3厘米）。穩(wěn)定后可每4小時觀測一次。開鉆前再測一次。遇水位突變或有意義的含水層，應停鉆測其靜水位或水頭高度。觀測基準點必須固定；經常檢查測繩長度，一般10米以內誤差不應超過5 厘米。水溫觀測一般在孔內水位和漏水量有很大變化時才進行測量，每個含水層至少測定一次，較厚含水層可在上、中、下各測一次。涌水鉆孔可在孔口測定，精度要求177?！妗Ｍ瑫r記錄氣溫沖洗液量消耗觀測鉆進過程中每小時測量一次，當發(fā)現(xiàn)有突然變化時，必須增加測量次數(shù)。測定方法是：下鉆掃孔到底和提鉆關泵時，各測一次水源箱的水量，再加上工作時間注入水源箱的水量，即可求得此回次沖洗液總消耗量。對自然造漿的鉆孔，每班必須測定一次泥漿的粘度；對使用泥漿的鉆孔，每回次須測定泥漿水位；每班應測定泥漿比重及其粘度、溫度變化。沖洗液循環(huán)系統(tǒng)不得漏失，務必防止雨水及地表水的流入，應經常清挖出其中的沉淀物。涌水漏水現(xiàn)象鉆進中發(fā)現(xiàn)孔內涌水時，應記錄其位置，并應立即停鉆，接長套管，測量水頭高度。若發(fā)現(xiàn)嚴重漏水時，應記錄起止深度及耗水量等。對涌水鉆孔，必要時可進行涌水量試驗其它對鉆進過程中的掉鉆、坍塌掉塊、換徑變層、返水顏色的突變及涌砂、氣體的逸出等現(xiàn)象，均應記錄其起止深度。鉆進過程中應進行孔深和孔斜的校測，發(fā)現(xiàn)問題及時修正。終孔后應測量孔深和孔斜。抽水試驗前，必須進行洗井工作。洗井應采用壓風機或二氧化碳的方法，一直洗至水清沙凈。洗孔后及抽水試驗前后均需進行孔深探測，沉淀物不得埋沒下部含水層厚度的1/5。降深要求：按有關抽水試驗規(guī)程執(zhí)行。動水位及水量的要求：動水位和涌水量應同時觀測。抽水開始階段，每5分鐘觀測一次。然后，視其穩(wěn)定程度，每30分鐘或1小時觀測一次。靜止水位及恢復水位要求：抽水試驗開始前和結束時，必須分別進行靜止水位和恢復水位測量，并按有關規(guī)程要求詳細記錄。抽水試驗結束后，應將現(xiàn)場的所有原始資料進行詳細的檢查、校核，確認無誤時，方可進行室內資料整理工作。目的：主要是防止鉆孔穿越某些巖礦層，給地下水的利用礦山的開采，礦產保護，工程建筑帶來危害。因此除了少數(shù)留作長期觀測或成井的鉆孔以外，其余的鉆孔均須密封。要求：（1）孔口以下5m范圍內，均需用隔水材料封孔。（2）凡是穿過工業(yè)礦體，又見有含水層、含水結構、或同時穿過幾個含水層，可能導致水文地質惡化的鉆孔和其工業(yè)礦層或主要含水層以及含水構造的頂、底板上下各5m范圍內。如封口段是粘土層，也可使用優(yōu)質粘土密封。（3）封孔后必須在孔口設立標志。（1）封孔材料由于水泥能在水中固化，與鉆孔孔壁具有一定的膠結力，同時又有較好的隔水性能，同時鉆孔直徑很小，所需水泥量不大，故全孔采用水泥密封。（2）封孔段長度由于地下水范圍幾乎覆蓋全孔，同時為簡化工序，決定采用全孔段封閉。（3）水泥用量計算水泥計算用量計算公式如下：式中：——每袋水泥理論密封長度（m）,，、?！芊饪锥伍L度（m），分別為50m和640m；——系數(shù)（K=～），；——需要水泥用量（kg）。代入數(shù)據(jù)：t（4）水泥封孔方法由于孔較深，同時為了簡化工序，采用水泵灌注水泥漿的方法進行封孔。利用泥漿泵的壓力，將水泥漿通過鉆桿送到孔內封閉段，直到孔口有水泥漿冒出時即可停止灌漿。（5）封孔質量檢查方法使用采取液樣法檢驗，選用提筒取樣器，提筒用長2～3m的小一級的巖芯管制成。在灌注完畢后將提筒下入到孔內灌注部分，稍停2～3分鐘，提出地表，確定灌注位置，并觀測上部漿液稀釋情況。第4章 鉆進工藝和鉆井液選擇鉆進工藝包括鉆進方法、鉆進設備和鉆井規(guī)程的選擇和計算。為了確定鉆進方法，先對鉆孔地層地質概況進行分析，下面是鉆孔地層剖面表：表41 鉆孔地層剖面表[4]地層巖性孔深（m）可鉆性巖層傾角（176。）可能的復雜情況自至計第四、三系（Q+N）黃土、下部紅土02682682～50漏失洛河組（K1l）砂巖夾礫巖2684～62鉆孔傾斜宜君組（K1y）礫巖61鉆孔傾斜安定組（J2a）泥巖、砂巖含礫4～50掉塊、縮徑直羅組（J2z）砂、泥巖含礫194～50掉塊、縮徑延安組（J2y）砂泥巖互層、煤4～52打丟打薄煤層富縣組（JIf）雜色花斑狀泥巖104～50根據(jù)地質資料，結合前面鉆孔設計的分析可以得出如下結論：由于此鉆孔上部第四、三系為黃土地層（0～268m），可鉆性級數(shù)為23級，且地層中幾乎無其它雜質，同時考慮到黃土極易被水沖刷侵蝕，為了保證取土質量，選用取土器來取黃土地層的土芯，對于取土器的類型，考慮到取芯深度達268m，故使用旋轉取土器。第四、三系地層的擴孔直徑較大，直徑為150mm。下部的地層可鉆性級數(shù)為46級（268m～，～），為砂巖、礫巖和泥巖，考慮到PDC鉆頭切入量大，切削具與巖石之間的硬度差大，適宜在軟至中硬地層中鉆進，而在硬度和研磨性較大的地層中易崩落，且實際證明在這些地層中有較高的鉆進效率，故在較軟的砂巖和泥巖巖層使用金剛石復合片鉆頭鉆進。硬質合金鉆頭以切削作用碎巖的，且四方柱和八角柱等切削具有較強的抗崩能力，能在中硬及部分硬地層中鉆進，故在相對較硬的礫巖地層中使用硬質合金鉆頭鉆進。延安組含煤層（～），由于煤層取芯困難，同時對施工對取芯率的要求高，所以需要使用專用的取煤器采取，將在后面的章節(jié)中討論選擇。0～268m孔段為黃土，可鉆性級數(shù)為23級，可以使用旋轉取土器取芯。圖41 旋轉取土器結構圖1接頭；2異向頭；3異徑接頭；4余土管；5外管；6取土器；7螺旋片；8管鞋268m～，大多數(shù)孔段為砂巖和普通泥巖，可鉆性級數(shù)為4～5級，使用金剛石復合片鉆頭鉆進。但其中安定組和直羅組為遇水膨脹型頁巖且含有直徑1～5cm礫石，其它組地層也夾有可鉆性級數(shù)為6級的礫巖，不適合金剛石復合片鉆進，同時從防止縮徑方面考慮，應使用硬質合金肋骨鉆頭，但此孔段為第二級孔，不能使用。所以通過加大硬質合金鉆頭內外出刃來預防，這里選用單雙粒鉆頭。圖42 金剛石復合片鉆頭結構圖表42 金剛石復合片鉆頭結構參數(shù)表鉆頭體鉆頭直徑外徑復合片安裝直徑內徑復合片數(shù)量134/1121341231166圖43 單雙粒鉆頭結構圖表43 單雙粒鉆頭結構參數(shù)表硬質合金合金牌號合金型號內出刃（mm）外出刃（mm）底出刃(mm)鑲焊角YG4cK531222315176。鉆頭體鉆頭直徑外徑合金安裝直徑內徑硬質合金數(shù)量134/11213412311612擴孔孔段直徑分為150mm和130mm，110mm鉆頭直接購買，150mm孔段由于直徑較大，易偏移原來的取芯孔鉆頭的軌跡，故在中間加導向桿。鉆進規(guī)程參數(shù)包括：鉆壓、轉速和沖洗液量。鉆進時必須根據(jù)巖石性質，鉆頭結構、設備條件以及鉆孔質量要求等條件，選擇鉆進參數(shù)。（1）鉆壓Φ127mm取土器：取土器取土時鉆壓一般根據(jù)現(xiàn)場情況確定，既能保持取土器以一定速度下沉即可。Φ134mm單雙粒鉆頭和金剛石復合片鉆頭：由于還沒有能反映各種影響因素的鉆壓公式，這里使用常用公式[1]：式中：——鉆壓（KN）；——每顆切削具上應有的鉆壓（KN/顆）；——鉆頭唇面上的切削具數(shù)目。268～～6的砂巖和礫巖，選用單雙粒鉆頭硬質合金鉆進，～，為9.代入數(shù)據(jù)：～、～～5的泥巖和砂巖，選用金剛石復合片鉆頭，～，為6。代入數(shù)據(jù)：～，為可鉆進等級為4～5的煤層，～，使用單雙粒鉆頭，為9。代入數(shù)據(jù)：由于還沒有能反映各種影響因素的鉆壓公式，這里使用常用公式：式中：——鉆壓（KN）；——鉆頭直徑單位長度所需施加的鉆壓（KN/mm）；——鉆頭直徑（mm）；Φ150mm牙輪鉆頭鉆進的地層可鉆性級數(shù)在4～6級，～，為168mm。代入數(shù)據(jù)：P=~168=~10KN（2）轉速鉆頭轉速選擇的主要依據(jù)是巖石的性質和破巖的時間效應影響。由實驗的鉆速—轉速關系曲線表明，在軟巖中通過提高轉速可使得鉆速提高顯著，而在中硬和硬巖中鉆速隨轉速而增大的趨勢下降。這里使用鉆頭切削具的線速度來計算鉆頭轉速，計算式如下[1]：式中：——鉆頭上切削具的線速度（m/s）；——鉆頭平均直徑（m）；