【文章內(nèi)容簡介】 繪圖法確定最佳鉆程時間 t0提供了理論依據(jù) 。 0??Rv010 / ktt ?1001021 tkktvvR ???)1( 00tktvH??1001021ddtkktvtHvm ????巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學勘查與基礎工程系 第二節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進工藝 2. 作圖法確定最優(yōu)回次鉆程時間 ? 利用瞬時鉆速 vmt 和 vRt 兩曲線的交點來確定 t0 。 在鉆進中 ， 隨時計算 vm ＝ △ H/△ t ，vR=H/(t+T)。 當兩者相等時 ， 此時間即為最優(yōu)鉆程時間 t0 。 ? 用回次進尺曲線的切點來確定 t0 。起下鉆時間為 T， 令 OA＝ T。 當斜率直線 AB與 Ht相切時 ， tgθ為最大值 ， 即 vR為最大值 。 切點對應的時間為 t0 。 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學勘查與基礎工程系 第二節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進工藝 ? 在有鉆參儀的情況下，鉆進過程中定期檢測進尺量，每 7s由微機計算一次瞬時鉆速和回次鉆速，按不等式 vR /vm＜ Cm (Cm取值 ~) 判斷是否需要終止回次鉆程。 ? 若不等式能滿足，則鉆進過程處于圖 56中 t0點左邊或剛過，可繼續(xù)鉆進。如果不滿足，說明已穩(wěn)定地超過 t0 點。 ? 為了防止偶然因素造成的假象，還需繼續(xù)觀察 5min。這時微機系統(tǒng)給一個鉆壓增量 ΔP，觀察瞬時鉆速 vm 是否繼續(xù)增大而重新滿足不等式 ，同時每秒測算一次 Cm 值，如果不滿足不等式的次數(shù)達 60%，則發(fā)出“起 鉆”的命令。 ? 應用該方法曾使回次鉆速提高了 10%~20%。 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學勘查與基礎工程系 第二節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進工藝 六 、 自磨式硬合金鉆頭的規(guī)程特點 ? 自磨式與磨銳式鉆頭的主要區(qū)別 ： 接觸面積恒定 ， 回次進尺較長 ， 以磨削和微剪切碎巖為主 ， 要求切削具 能自磨出刃 。 （ 1） 鉆壓：與巖石的接觸面積大 ， 總鉆壓應大于磨銳式 20~25%； （ 2） 轉(zhuǎn)速：由破巖機理 ， 必須采用比磨銳式更高的轉(zhuǎn)速 ， 以提高單位時間的破巖次數(shù)； （ 3） 泵量：可以采用比磨銳式略小的泵量 ， 但為了充分冷卻（ 轉(zhuǎn)速較高 ） 和避免重復破碎 ， 應盡量采用大泵量 。 隨著胎塊的磨耗 ， 過水斷面減小需及時調(diào)小泵量 ， 以防蹩泵 。 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學勘查與基礎工程系 第三節(jié) 金剛石鉆進工藝 一 、 合理選擇金剛石鉆頭 ? 金剛石鉆進中所選用的鉆頭必須和所鉆的巖性相適應。 ? 尤其是孕鑲金剛石鉆頭的結(jié)構(gòu)參數(shù)較為復雜，選擇時應根據(jù)所鉆巖層性質(zhì)綜合考慮到金剛石 品級、胎體性能（保證鉆頭自銳）、唇面形狀、內(nèi)外徑補強和水路設計等因素。 二 、 金剛石鉆進規(guī)程參數(shù) 評定金剛石鉆進規(guī)程的主要依據(jù)是：鉆速 、 鉆頭總進尺和 單位進尺的金剛石耗量三個指標 。 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學勘查與基礎工程系 第三節(jié) 金剛石鉆進工藝 1. 鉆壓 ? 金剛石鉆進分：表面研磨破碎 、疲勞破碎 、 體積破碎 ? 隨鉆壓的增加 ， 單位進尺的金剛石耗量也增長很快 。 過大的鉆壓使金剛石耗量急劇增大 ， 導致鉆速下降 。 ? 鉆壓值應選擇在最優(yōu)區(qū)內(nèi) 。 具體選擇鉆壓時 ， 可根據(jù)巖石硬度 、金剛石的抗壓強度和鉆頭的類型等因素確定 。 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學勘查與基礎工程系 第三節(jié) 金剛石鉆進工藝 表鑲金剛石鉆頭的鉆壓 P 根據(jù)巖石硬度 、 金剛石的抗壓強度確定鉆壓： P = m p （ N） m—— 工作金剛石的粒數(shù) =總粒數(shù)的 2/3~3/4； p—— 單粒金剛石壓力 ， N/粒 . ? 細粒金剛石： p≈1~；中粒金剛石： p≈~2dN/粒；粗粒金剛石： p≈2~3dN/粒；特優(yōu)質(zhì)級金剛石： p≈5dN/粒 . 孕鑲金剛石鉆頭的鉆壓 W ? 孕鑲鉆頭金剛石粒多 、 刃小 ， 鉆壓對金剛石強度的影響降為次要因素 ， 主要應根據(jù)巖石的性質(zhì)確定鉆壓 W=Fq （ N） ? F—— 鉆頭實際面積 ,mm2； q—— 單位面積壓力 。 ? 中硬巖石 4~5N/mm2；堅硬或高質(zhì)量金剛石 6~7 N/mm2。 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學勘查與基礎工程系 第三節(jié) 金剛石鉆進工藝 選擇和施加鉆壓時還應注意以下幾點： （ 1） 巖石性質(zhì) 。 軟 巖層 或破碎 、 非均質(zhì)巖層宜選下限鉆壓 ； （ 2） 金剛石 。 金剛石質(zhì)量好 、 數(shù)量多 、 粒度大時 ， 宜選用上限 鉆壓 ， 反之 ， 則取 下限鉆壓 ； （ 3） 鉆頭類型 。 鉆頭直徑大 、 壁厚 、 巖石接觸面積大時 ， 宜選 用上限鉆壓 。 （ 4） 注意新鉆頭與孔底的磨合 。 在磨合階段應使用低鉆壓 、 低 轉(zhuǎn)速 ， 使 鉆頭唇面形狀與孔底及巖心根部逐漸相吻合 。 （ 5） 孔底實際鉆壓 。 鉆孔彎曲 、 泵壓的脈動和巖性不均質(zhì)造成 鉆具振動 ， 使孔底實際的瞬時動載可能是地表儀表指示鉆壓的 0～ 3倍 。 因此 ， 對于深孔 、 斜孔和非均質(zhì)巖層應取較小的鉆壓 。 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學勘查與基礎工程系 第三節(jié) 金剛石鉆進工藝 2. 轉(zhuǎn)速 ? 轉(zhuǎn)速是影響金剛石鉆頭鉆速的重要因素，轉(zhuǎn)速與金剛石磨損的關系比較復雜，若其他條件不變，鉆頭轉(zhuǎn)速存在著臨界值，即在某一轉(zhuǎn)速下金剛石磨損量最小。 表鑲金剛石鉆頭的線速度 ? 表鑲金剛石粒度較大出刃也較大，允許有較大的切入量，轉(zhuǎn)速應低于孕鑲鉆頭。推薦的線速度為 1~2m/s。 ? 孕鑲金剛石粒度很?。ㄒ话懔?）出刃微小，主要靠高轉(zhuǎn)速來獲取鉆進效率。推薦的線速度為 ~3m/s。 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學勘查與基礎工程系 第三節(jié) 金剛石鉆進工藝 表鑲和孕鑲金剛石鉆頭適用的轉(zhuǎn)速 單位： r/min 鉆頭直徑(mm) 36 46 59 (56) 66 75 (76) 91 表鑲鉆頭 650~1300 500~1000 400~800 350~650 300~550 250~500 孕鑲鉆頭 1000~2022 750~1500 600~1200 500~1000 400~850 350 ~700 選擇合理轉(zhuǎn)速時： (1) 巖性。如巖層破碎、軟硬不均、孔壁不穩(wěn)，宜選下限轉(zhuǎn)速。 (2) 鉆孔。如鉆孔結(jié)構(gòu)簡單、環(huán)空小、孔深不大，應選高轉(zhuǎn)速。 (3) 設備和鉆具。實際工作中常因鉆機的能力和鉆桿柱的質(zhì)量限制了選用高轉(zhuǎn)速。 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學勘查與基礎工程系 第三節(jié) 金剛石鉆進工藝 3. 沖洗液泵量 ? 在金剛石鉆進中沖洗液除了完成排粉、冷卻、護壁外，還起潤滑鉆具、幫助孕鑲鉆頭自銳的作用。 ? Q=6vF (L/min)。 v— 環(huán)空上返流速，要求 v≥~。 ? 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。 ? 泵壓是反映孔底工況的敏感參數(shù)之一。例如，鉆進中突然鉆速降低而泵壓猛增時，可能是發(fā)生巖心堵塞或 “ 燒鉆 ” 的預兆；泵壓逐漸下降則可能是鉆桿裂紋并正在逐漸擴大。 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學勘查與基礎工程系 第三節(jié) 金剛石鉆進工藝 選擇沖洗液量時應考慮以下因素： ? 巖性： 堅硬致密巖巖粉量少，選擇下限泵量；強研磨性巖，摩擦功較大需大泵量冷卻， 但 防止沖蝕胎體 使 金剛石脫落。 ? 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。表鑲出刃較大，排粉和冷卻較好，可選較小泵量。 ? 防燒鉆 (尤其孕鑲 ) ：試驗表明，滿足冷卻胎體只需每厘米鉆頭直徑 ~。但轉(zhuǎn)速為 800r/min，鉆頭唇面壓力為 10MPa時，鉆頭每轉(zhuǎn)一圈胎體溫升 176。 C。所以鉆進中沖洗液停止循環(huán) 1~2min，便可能造成燒鉆的惡性事故 。 ? 金剛石鉆進常用泵量值 :鉆頭 36~91(mm) 泵量 20~70 (L/min) 巖土鉆掘工程學 國家精品課程 2022/9/20 中國地質(zhì)大學勘查與基礎工程系 第三節(jié) 金剛石鉆進工藝 三、金剛石鉆進的臨界規(guī)程 在臨界規(guī)程 下鉆頭胎體急劇溫升，功耗劇增，甚至燒鉆。 胎體溫度與鉆壓 P和轉(zhuǎn)速 n的關系