【正文】 孔內(nèi)特殊工序操作 (如套巖心、扭斷巖心 )；起過載保護作用。進行減壓鉆進，處理孔內(nèi)事故時，配合給進機構(gòu)進行強力起拔。 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 28 四、機械傳動式鉆機的構(gòu)成部件 (三 )升降機 又稱卷揚機或絞車。 (二 )給進機構(gòu) 給進機構(gòu)是回轉(zhuǎn)鉆進的主要執(zhí)行機構(gòu)之一，其任務是：稱量鉆頭質(zhì)量；進行加壓或減壓鉆進；提供一定的軸向壓力和鉆進速度；倒桿、提動和懸掛鉆具；強力起拔鉆具等。 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 27 四、機械傳動式鉆機的構(gòu)成部件 (一 )回轉(zhuǎn)器與卡盤 回轉(zhuǎn)器的功用是傳遞回轉(zhuǎn)動力，提供鉆速和轉(zhuǎn)矩，能正反轉(zhuǎn)。主要有 ——回轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)速、上頂力和鉆進力、給進速度和行程、提升能力和提升速度、鉆進的重量與外廓尺寸、動力機的功率和轉(zhuǎn)速等參數(shù)。一般用鉆進深度和使用鉆桿的直徑聯(lián)合表示。 當然還有 旋挖鉆機 、 車裝鉆機 、 履帶式鉆機 。 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 19 第二章 巖心鉆探設備 ? 第一節(jié) 鉆機 ? 第二節(jié) 泥漿泵 ? 第三節(jié) 動力機 ? 第四節(jié) 鉆塔及其附屬設備 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 20 ? 課 時： 4 ? 本章目的：掌握鉆探設備的種類，鉆機的類型、主要參數(shù)，鉆機的主要構(gòu)成部件，并了解其它設備的工作原理 ? 教學重點：鉆機的類型及組成 ? 教學方法：課堂教授、現(xiàn)場參觀 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 21 第一節(jié) 鉆 機 一、鉆探工藝對鉆機功能的基本要求 提供使鉆桿柱及碎巖鉆具 (鉆頭 )破巖所需的回轉(zhuǎn)動力； 提供鉆具克入巖石的壓力，并能調(diào)節(jié)； 具有起下鉆具的能力。 沖洗液正循環(huán)鉆進 沖洗液反循環(huán)鉆進 全孔反循環(huán)鉆進 孔底局部反循環(huán)鉆進 圖 鉆孔沖洗液的循環(huán)方式 a全孔正循環(huán)； b全孔反循環(huán)； c孔底局部反循環(huán) .1來自泵； 2往沖洗液沉淀系統(tǒng) 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 18 本章思考題： 簡述鉆探工程的定義及鉆探施工過程。 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 15 沖擊鉆進 手動沖擊鉆進 機械沖擊鉆進 沖擊器鉆進 鉆機鉆進 液動沖擊器鉆進 風動沖擊器鉆進 回轉(zhuǎn)鉆進 手動回轉(zhuǎn)鉆進 機械回轉(zhuǎn)鉆進 深井回轉(zhuǎn)鉆進 硬質(zhì)合金鉆進 鉆粒鉆進 金剛石鉆進 螺旋鉆進 震動鉆進 轉(zhuǎn)盤鉆進 井底發(fā)動機鉆進 渦輪鉆進 螺桿鉆進 電鉆進 其它 沖擊回轉(zhuǎn)鉆進 圖 機械破碎巖石的鉆探方法分類 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 16 四、鉆探工程的應用范圍和分類 (二 )鉆探方法的分類 根據(jù)鉆進使用的沖洗液分類 ? 清水 鉆進； ? 乳化液 鉆進； ? 泥漿 鉆進 (含加重泥漿 )； ? 飽和鹽溶液 鉆進 (鉆鹽井，以防溶解巖心和孔壁 )； ? 空氣 鉆進； ? 泡沫 鉆進； ? 霧化 鉆進； ? 充氣泥漿 鉆進 (降低泥漿比重，以防漏失 )。 (2)化學方法破巖 ：此法使用較少，如溶解、軟化巖石等。 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 13 四、鉆探工程的應用范圍和分類 (二 )鉆探方法的分類 根據(jù)鉆孔布置方法分類 ——叢狀鉆探 (圖 )、 多井筒鉆探 (圖 )、 多孔底鉆探 (圖 )。 根據(jù)鉆孔中心線的傾角和方位角分類 ——垂直孔 (上、下垂 )、 下斜孔 、 上仰孔 、 水平孔 。 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 12 四、鉆探工程的應用范圍和分類 (二 )鉆探方法的分類 根據(jù)鉆進時取心的特點分類 ——巖心鉆探 和 不取心(無巖心、無心、全面 )鉆探 。 煤礦井下鉆探 ：地質(zhì)勘探鉆探；瓦斯抽放鉆探；排放水鉆探；錨桿錨索鉆探；救援鉆探。 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 10 圖 鉆探現(xiàn)場布置全貌圖 1鉆頭； 2巖心； 3巖心管； 4異徑接頭； 5鉆桿柱； 6固定空口管； 7鉆機； 8回轉(zhuǎn)器； 9卡盤； 10提引水龍頭； 11游動滑車； 12游動鋼繩； 13天車； 14鉆塔； 15鉆機房； 16升降機； 17高壓膠管； 18泵； 19電動機； 20循環(huán)槽； 21沉淀池； 22泥漿池； 23吸水管； 24拉力表； 25出水管 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 11 四、鉆探工程的應用范圍和分類 (一 )應用范圍 地質(zhì)勘探 ：普查找礦鉆探；礦產(chǎn)勘探鉆探；水文地質(zhì)鉆探；工程地質(zhì)鉆探。 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 9 三、鉆探施工過程 鉆探施工的主要工序 鉆進現(xiàn)場布置圖見圖 。鉆孔的深度從數(shù)厘米到數(shù)千米，目前的鉆孔深度已超過 10000m。 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 8 三、鉆探施工過程 鉆孔的概念 鉆孔是從 地表 (或坑道中 )向巖石中開鑿的 圓形斷面的空間 ，一般具有較小的直徑和較大的深度。 ③ 第三階段 ——小口徑深井鉆鑿工藝的完善和提高時期 (明清 )。 李冰任蜀郡太守后，率領人民興修都江堰工程的過程中，發(fā)現(xiàn)了多處鹽泉，通過認真考察，初步掌握了水文地質(zhì)條件，并創(chuàng)造性地運用大口徑水井開鑿方法，成為了開鑿我國第一口鹽井的開拓者。2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 1 現(xiàn) 代 鉆 探 技 術 ? 授課教師：唐勝利教授 ? 參考教材： ①馬值侃主編 .《 鉆探工程學 》 .中國礦業(yè)大學出版社， 1998. ② 鄢泰寧主編 .《 巖土鉆掘工程學 》 .中國地質(zhì)大學出版社， 2022. ③ 張組培等編 .《 巖土鉆掘工程新技術 》 .地質(zhì)出版社， 2022. ④ 韓廣德主編 .《 中國煤炭工業(yè)鉆探工程學 》 .煤炭工業(yè)出版社，2022. ⑤ 劉廣志主編 .《 金剛石鉆探手冊 》 .地質(zhì)出版社， 1991. 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 2 目 錄 ? 第一章 概述 ? 第二章 巖心鉆探設備 ? 第三章 鉆探管材及常用工具 ? 第四章 巖石的物理力學性質(zhì)及其碎巖的關系 ? 第五章 設備的安裝與開孔 ? 第六章 硬質(zhì)合金鉆進 ? 第七章 鉆粒鉆進 ? 第八章 金剛石鉆進 ? 第九章 沖擊回轉(zhuǎn)鉆進 ? 第十章 巖煤心的采取 ? 第十一章 鉆孔彎曲 ? 第十二章 鉆孔沖洗和護壁堵漏 ? 第十三章 工程鉆探 ? 第十四章 巖土鉆掘工程新技術 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 3 第一章 概 述 ? 一、鉆探工程的定義 ? 二、鉆探工程的簡單發(fā)展史 ? 三、鉆探施工過程 ? 四、鉆探工程的應用范圍和分類 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 4 ? 課 時： 2 ? 本章目的：了解鉆探工程的定義、簡單發(fā)展史、鉆探施工過程以及鉆探方法分類 ? 教學難點：鉆探工程定義及施工過程 ? 教學方法：課堂教授 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 5 一、鉆探工程的定義 鉆探工程是用一定的工具，在地殼內(nèi)按著一定的工藝破碎巖石的整個過程，這項工程的結(jié)果即地殼內(nèi)的鉆孔。 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 6 二、鉆探工程的簡單發(fā)展史 中國古代鹽井鉆鑿技術發(fā)展時期 ① 第一階段 ——大口徑淺井時期：從公元前 255年至公元 1040年 (自秦至宋初 )。 ② 第二階段 ——小口徑深井發(fā)明與推廣時期：公元1041－ 1048年 (北宋慶歷年間 )。 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 7 二、鉆探工程的簡單發(fā)展史 近代與現(xiàn)代鉆探發(fā)展過程 ①鉆探工程用途越來越廣，鉆探工程量逐年上升 (局部時期徘徊或下降 )； ②鉆探設備種類越來越多，功能更多，性能更佳； ③鉆頭等鉆具品種種類越來越全，性能越來越優(yōu)； ④鉆進方法越來越多，越來越先進； ⑤中國與發(fā)達國家在鉆探領域的技術差距較大。直徑在 25～ 500mm之間，稱為鉆孔。 鉆孔包括 孔口 、 孔底 、 孔壁 。 鉆進按下列工序進行： ? 用升降機把鉆具下入孔內(nèi)； ? 連接好所有接頭，開泵； ? 給鉆具加壓，并帶動其回轉(zhuǎn)，破碎巖石； ? 提鉆取心或更換鉆具； ? 下鉆繼續(xù)鉆進； ? 鉆進一段時間后及時測斜； ? 提出全套鉆具，停鉆； ? 封孔。 開采礦產(chǎn)資源鉆探 ：打水井；石油 (天然氣 )鉆探；鹽井鉆探。 工業(yè)鉆探 ：加固建筑物的基樁孔；建大橋的大直徑 (橋墩施工用空間 )鉆孔；以測量地面沉降精確變比資料的標孔；加固水壩、防漏水的防滲漏墻；利用鉆孔灌注水泥防治地質(zhì)災害 (地面錨索、桿孔 )；鋪設管道、電纜的技術孔；礦山的豎井、通風井及多種輔助井；代替開挖隧道打大斷面的地下坑道；用于軍事，如導彈的發(fā)射井。 根據(jù)鉆孔用途分類 ——按鉆探的應用范圍分出相應類型。 根據(jù)鉆孔位置的分類 ——地表鉆探 、 水上 (河、湖、海 )鉆探 、 地下坑道鉆探 。 圖 叢狀布孔 圖 多井筒布孔 圖 多孔底布孔 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 14 四、鉆探工程的應用范圍和分類 (二 )鉆探方法的分類 根據(jù)破巖形式分類 (1)物理方法破巖 ：①高溫（ 1400℃ ～ 3500℃ ）、高壓（ 200~250MPａ）破巖；②用超聲波和低聲波破巖； ③用爆破、高壓水射流等方法破巖。 (3)機械方法破巖 ：使用最為廣泛，其分類如圖 。 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 17 四、鉆探工程的應用范圍 和分類 (二 )鉆探方法的分類 根據(jù)沖洗液循環(huán)方式分類 鉆孔沖洗液的循環(huán)方式示意圖如圖 。 簡答鉆探方法的分類。 二、鉆機的類型 用于巖心鉆探的鉆機分為： 機械式鉆機 (包括 立軸式鉆機 和 轉(zhuǎn)盤鉆機 )、 全液壓鉆機 。 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 22 ?XY4型立軸式巖心鉆機 ?GPS— 15型轉(zhuǎn)盤式鉆機 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 23 ? G3型全液壓鉆機 ?全液壓坑道鉆機 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 24 ?旋挖鉆機 旋挖鉆機 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 25 ?車裝鉆機 ?履帶式跟管鉆機 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 26 三、選用、評價鉆機的主要參數(shù) 鉆機的技術參數(shù)有以下三種： 基本參數(shù) ：是反映鉆機鉆進能力最穩(wěn)定的參數(shù)。 主要參數(shù) ：它取決于基本參數(shù)。 一般參數(shù) ：從屬于基本參數(shù)和主要參數(shù)，如鋼絲繩直徑、卷筒直徑等，反映次要技術參數(shù)。 卡盤 (轉(zhuǎn)盤式鉆機無此件，主軸式鉆機的卡盤常與回轉(zhuǎn)器連為一個部件 )的任務也是傳遞回轉(zhuǎn)運動和扭矩 (它起加緊鉆桿的作用 )，同時還傳遞軸向運動和鉆進 (上頂 )力。 給進機構(gòu)有以下兩種： ①液壓給進 ——通過油缸給進； ②手動機械給進 ——邊回轉(zhuǎn)邊通過機械手動給進。在鉆進過程中升降鉆具和套管。 (四 )變速箱和分動箱 變速箱用來變更回轉(zhuǎn)器和升降機的轉(zhuǎn)速和扭矩；分動箱的作用是將動力傳送分配給回轉(zhuǎn)器和升降機，或聯(lián)動兩者同時運轉(zhuǎn)。 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 29 四、機械傳動式鉆機的構(gòu)成部件 (六 )機座 可分為兩種類型：開合式讓開孔口機座 (為整合式 )、后移式讓開孔口機座。全液壓鉆機一般是由 主機、泵站、操作臺 三部分組成，中間用 高壓油管 連接。 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 32 第二節(jié) 泥 漿 泵 一、泥漿泵在鉆探工作中的作用 泵是通過一定的方式將動力機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w壓力能的設備。有以下用途： ? 提供沖洗液以清除巖屑； ? 向孔底鉆具供給能量 ——如給渦輪鉆具、螺桿鉆頭、液動沖擊鉆具及其它水力沖擊鉆具提供動力； ? 輸送特種物質(zhì) ——如堵漏、封孔時，利用泵向孔內(nèi)灌注水泥漿或其它堵漏物質(zhì)； ? 判斷孔內(nèi)情況 ——利用水泵的儀表在地面及時了解孔內(nèi)的一些情況。 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 34 ?NBQ25380電驅(qū)動泥漿泵 ?NBQ25380型柴油驅(qū)動泥漿泵 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 35 三、鉆探工作對泥漿泵的要求 ? 流量均勻且能在較大的范圍內(nèi)調(diào)整流量 ? 具有一定的強制壓力及較大的調(diào)壓范圍 ? 排量要穩(wěn)定 ? 具有超載承受能力和保護措施 ? 要適應野外施工的惡劣環(huán)境 ? 運移性要好 2022/6/2 現(xiàn)代鉆探技術 36 四、往復式泵的工作原理 單作用泵工作原理示意圖 雙作用泵工作原理示意圖 1活塞； 2