【正文】 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。 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) 鋼粒鉆進工藝 一、影響鋼粒鉆進效果的因素 1. ? 鋼粒粒度大要求鋼粒鉆頭的壁厚加大，導(dǎo)致巖心過細，孔徑擴大，對取心和防斜不利。 （ 2）鉆進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。n值基本是個常數(shù)； P和 n之間存在著明顯的交互影響，必須同時考慮它們的取值；進入臨界規(guī)程的主要表現(xiàn)是胎體溫度急升，鉆頭嚴重磨耗，雖然此時鉆速也很高，但可能導(dǎo)致燒鉆。 ? 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)動載使金剛石強度和胎體硬度降低。 ? 表 58數(shù)據(jù)表明泵量增大一倍時，胎體溫度和功率消耗雖有某種程度的降低，但并不能使鉆進過程從臨界轉(zhuǎn)為正常規(guī)程。 ? 用孕鑲金剛石鉆頭鉆進某花崗巖時，最高鉆速不得超過臨界值37mm/min，否則將出現(xiàn)胎體溫度劇增的嚴重后果。 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 第三節(jié) 金剛石鉆進工藝 功耗、機械鉆速與鉆進規(guī)程的關(guān)系 ? 鉆進功耗、機械鉆速也與臨界規(guī)程有直接關(guān)系。 C急升至 600~700176。 ? 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(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。 C。 ? 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 ~。 ? 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。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(yù)兆；泵壓逐漸下降則可能是鉆桿裂紋并正在逐漸擴大。 ? 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。 ? Q=6vF (L/min)。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。如鉆孔結(jié)構(gòu)簡單、環(huán)空小、孔深不大，應(yīng)選高轉(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 ~3m/s。推薦的線速度為 1~2m/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(guān)系比較復(fù)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。 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 。 在磨合階段應(yīng)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 。 鉆頭直徑大 、 壁厚 、 巖石接觸面積大時 ， 宜選 用上限鉆壓 。 軟 巖層 或破碎 、 非均質(zhì)巖層宜選下限鉆壓 ； （ 2） 金剛石 。 ? 中硬巖石 4~5N/mm2；堅硬或高質(zhì)量金剛石 6~7 N/mm2。 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 。 過大的鉆壓使金剛石耗量急劇增大 ， 導(dǎo)致鉆速下降 。 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(biāo) 。 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(yīng)。 （ 1） 鉆壓：與巖石的接觸面積大 ， 總鉆壓應(yīng)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(fù)破碎 ， 應(yīng)盡量采用大泵量 。 ? 應(yīng)用該方法曾使回次鉆速提高了 10%~20%。 ? 為了防止偶然因素造成的假象，還需繼續(xù)觀察 5min。 ? 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。 切點對應(yīng)的時間為 t0 。起下鉆時間為 T， 令 OA＝ T。 當(dāng)兩者相等時 ， 此時間即為最優(yōu)鉆程時間 t0 。 0??Rv010 / ktt ?1001021 tkktvvR ???)1( 00tktvH??1001021ddtkktvtHvm ????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 。 ? 鉆頭在 t時間內(nèi)的累計進尺 H為： ? 代入到回次平均鉆速計算公式中 ， 可以得到： )1( 00tktvH??1102001001 )1())(1( tttktktvtttktvttHvR ??????????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 第二節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進工藝 ? 令 ， 可求出最優(yōu)回次鉆程時間： ， 代入上式得 最優(yōu)回次鉆速為： ? 據(jù)瞬時鉆速 vm與進尺 H的關(guān)系 ( )， 代入 t0， 可求 出此時的 瞬時鉆速為： ? 在 t0時刻 ， 瞬時鉆速與回次鉆速正好相等 。 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 第二節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進工藝 五 、 最優(yōu)回次鉆程時間的確定 ? 磨銳式鉆頭的瞬時鉆速隨切削具磨鈍而遞減 。 ? 軟巖研磨性小易切入，應(yīng)重視及時排粉延長鉆頭壽命，應(yīng)取高轉(zhuǎn)速、低鉆壓、大泵量的參數(shù)配合； ? 研磨性較強的中硬及部分硬巖，為防止切削具早期磨鈍保持較高鉆速，應(yīng)取大鉆壓、較低轉(zhuǎn)速、中等泵量； ? 中等研磨性中軟巖，應(yīng)取兩者參數(shù)配合的中間狀態(tài)。 ? 為提高鉆速 ， 在可能的條件下應(yīng)盡量選用清水作沖洗液；若用泥漿其粘度和密度值宜小不宜大 ， 并盡量用低固相不分散泥漿 。 122 )(4 vdDmQ ???(L/min) 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 第二節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進工藝 ? 孔內(nèi)巖屑顆粒的上返速度主要取決于液流的上返流速 、 沖洗液的性能 、 巖屑顆粒尺寸及其密度 。 ? 液流的阻力與流速平方成正比 ， 如泵量過大引起的孔底脈動舉離力將抵消一部分鉆壓；造成在巖心管內(nèi) 、 外環(huán)間隙中流速過高 ， 可能沖毀巖心或孔壁 。 ? 如果轉(zhuǎn)速超過臨界值 (n＞ n0) 切削具作用于巖面時間＜ Δt，裂隙尚未發(fā)育載荷便移走了 ， 造成表面破碎 。 ? 時間效應(yīng) —— 巖石在切削具作用下 ， 從發(fā)生彈性變形 形成剪切體 跳躍式吃入一定深度 ， 需要一短暫時間 。巖石越硬、研磨性越強， p值取上限；粘性軟巖取小值；裂隙地層也應(yīng)取小值。同時，由于孔內(nèi)鉆柱的振動等原因，鉆頭上的實際瞬時鉆壓值與地表的測量值有較大差距。隨著切削具被磨鈍，應(yīng)逐漸補充鉆壓。等切削具磨鈍后，再增大鉆壓也不可能獲得好的鉆效。 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 第二節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進工藝 ? 應(yīng)充分發(fā)揮切削具初刃的切入優(yōu)勢。 ? 中硬 —硬（ Ⅵ ~Ⅶ 級）巖石最敏感。在圖 51中， a點繼續(xù)增加鉆壓，其鉆速將呈直線增長。 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 第二節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進工藝 重點是磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭鉆進 ， 自磨式強調(diào)異同點 。 ? 固相含量越少 ， 兩者的差別越大 。 沖洗液固相含量及其分散性對鉆速的影響 ? 固相含量 、 固相顆粒的大小和分散 度對鉆速 對鉆進速度 有明顯影響 。 沖洗液性能對鉆速的影響 ? 沖洗液密度決定著孔內(nèi)液柱壓力與地層孔隙壓力之間的壓差 ? 孔底壓差對剛破碎的巖屑有壓持作用 ， 阻礙孔底巖屑及時清除 ，壓差增大將使鉆速明顯下降 。 但水浮力增加 ， 對鉆速的提高會造成不利影響 (硬巖層中 )。 水力因素對鉆速的影響 ? 一定鉆速下 ， 單位時間鉆出的巖屑量一定 ， 需要一定的 水功率 才能完全清除