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1、钻探质量指标与保证质量的措施姜明和姜明和山东冶金技师技术学院山东冶金技师技术学院钻探工程探工程质量指量指标钻探工程六探工程六项质量指量指标是：岩是：岩矿芯的采取与整理、芯的采取与整理、钻孔孔弯曲度、孔深校正、弯曲度、孔深校正、简易水文易水文观测、原始、原始报表、封孔。表、封孔。钻孔孔质量量标准准第一第一类钻孔孔即即优良孔，是完全良孔，是完全满足地足地质要求的要求的钻孔。凡到达以下情孔。凡到达以下情况之一的就是况之一的就是优良孔：良孔：(1)施工施工质量全面到达量全面到达钻探工程六探工程六项质量指量指标要求的要求的钻孔；孔；(2)经上上级主管部主管部门批准，批准，钻探六探六项质量指量指标中的某几
2、中的某几项省略，而其余各省略，而其余各项质量指量指标均已到达均已到达设计要求的要求的钻孔；孔；(3)在施工在施工过程中，局部程中，局部质量指量指标未到达未到达设计要求，但要求，但经过采取措施采取措施补救后已到达救后已到达该项质量指量指标要求的要求的钻孔。孔。第二类钻孔即合格孔，是根本满足地质要求的钻孔。凡到达以下情况之一的就是合格孔：(1)本钻孔有局部质量指标没有到达要求，但周围的钻孔质量较好，或矿床构造比较简单，厚度、品位变化较小，经过验证比照，认为不再需要采取补救措施。在计算矿产储量时，对储量级别没有影响的钻孔；(2)钻探工程质量指标虽未到达设计要求，但巳取得原设计要求，并解决地质目的的普
3、查钻孔和构造钻孔。上述第一类钻孔和第二类钻孔，统称为“合格钻孔，即地质上可利用的钻孔。第三类钻孔即报废孔，是地质上不能利用的钻孔。这一类钻孔主要是由于以下原因，造成在地质上不能利用而报废的：(1)钻探施工原因造成的。(2)地质设计原因造成的。例如，由于对地质研究程度不够或地质设计错误而盲目施工造成的。(3)其它原因造成的。例如，由于特大自然灾害，地质条件复杂以及测量错误等原因造成的。岩岩矿芯的采取芯的采取对岩岩(矿)芯采取的根本要求芯采取的根本要求一、岩一、岩(矿)芯采取率芯采取率岩岩(矿)芯采取率，即芯采取率，即实际自孔内取上的岩自孔内取上的岩(矿)芯芯长度与度与实际钻进进尺之比尺之比值。采
4、取率反映取上岩采取率反映取上岩矿)芯的数量，当然越高越好。地芯的数量，当然越高越好。地质方面根方面根据普据普查、勘探程度不同和、勘探程度不同和对岩岩矿层要求亦不同，各自要求一定要求亦不同，各自要求一定的采取率。的采取率。对于岩于岩(矿)芯采取率的一般要求芯采取率的一般要求为岩芯不低于岩芯不低于65%，矿芯不低芯不低于于75%。如果缺乏，。如果缺乏，应进行行补取。取。二、完整性二、完整性要求取上的岩要求取上的岩(矿)芯尽量防止人芯尽量防止人为破碎、破碎、颠倒和倒和扰动。要求保。要求保持原生持原生结构和原有品位，以便划分构和原有品位，以便划分矿石石类型，型，观察察矿物原生物原生结构和共生关系。构和
5、共生关系。三、三、纯洁性性要求取上的岩要求取上的岩(矿)芯不受外物的浸芯不受外物的浸蚀、污染和渗染和渗进，以免影响，以免影响矿石的品位、品石的品位、品级和物理性和物理性质。如煤芯混入粘土，灰分增加；。如煤芯混入粘土，灰分增加；滑石混入泥滑石混入泥浆，二氧化硅提高等。，二氧化硅提高等。岩岩矿芯的采取芯的采取四、防止选择性磨损矿芯的选择性磨损，会使其内在物质成分发生变化，造成矿物人为贫化或富集，歪曲原品位和品级。如性质较软或较轻的，成鳞片状、纤维状、细脉状、薄层状的钼、石墨、云母、石棉等矿物，被磨损后，那么发生人为的贫化；比照重较大，成脉状、结晶状、粒状的金、铜、铁、铅锌、汞等矿物，又可能发生人为
6、的富集。五、取芯部位准确要求取上岩(矿)芯的位置准确，是为了得到岩矿层准确的埋藏深度、厚度和产状，以准确地计算矿产储量和确定其地质构造。岩岩矿芯的采取芯的采取岩金矿对采心的具体要求：1、岩金矿：矿脉(体)、矿化带(品位05gt以上)和矿体顶底板围岩3米内平均采取率不得低于80，个别回次采取率亦不得低于70。2、超过二十米的厚大矿体(包括矿化带)不得连续3米低于80。小口径金刚石钻探，对石英脉型金矿，其口径不得小于75毫米，蚀变岩型金矿口径不得小于60毫米。岩岩矿芯的采取芯的采取3、在松散易碎的矿层中，矿心采取应尽量保证矿石原有结构的完整性或代表性。在复脉状或多脉带型矿床中，为防止钻进中漏掉矿脉
7、，应严格控制钻进回次长度。4、要求取心的岩层，全孔平均采取率一般不得低于65。不要求取芯的岩层，不计算采取率。普查-评价阶段的钻孔，不允许连续5米岩心采取率为零。岩岩矿芯的采取芯的采取影响岩影响岩(矿)芯采取率与品芯采取率与品质的因素的因素天然因素的影响天然因素的影响天然因素即客天然因素即客观存在的地存在的地质因素。影响取芯数量和因素。影响取芯数量和质量量的，主要是岩的，主要是岩(矿)芯的物理力学性芯的物理力学性质和岩和岩矿层的的结构，构，构造两个方面。构造两个方面。假假设岩岩矿层强度大、硬度高、构造完整、度大、硬度高、构造完整、结构致密、均构致密、均质，钻进中不怕冲、不怕振，易于得到完整的，
8、代表性中不怕冲、不怕振，易于得到完整的，代表性高的岩高的岩(矿)芯。假芯。假设岩岩矿层性性质松散、酥脆、胶松散、酥脆、胶结性差、性差、构造破碎，构造破碎，风化深、裂隙多、化深、裂隙多、节理片理理片理发育、育、软硬交替硬交替频繁、易溶繁、易溶蚀，钻进中怕冲、怕振、怕磨、怕中怕冲、怕振、怕磨、怕污染和淋染和淋蚀，这类岩岩层对取芯极不利，取出的岩取芯极不利，取出的岩(矿)芯多成芯多成块状、状、粒状、片状，且不易粒状、片状，且不易获得有足得有足够代表性的岩代表性的岩(矿)芯，甚芯，甚至取不到岩至取不到岩(矿)芯。芯。地地质因素是客因素是客观因素，但也可根据其具体情况，采取相因素，但也可根据其具体情况，
9、采取相应的技的技术措施，减少或消除其措施，减少或消除其对岩岩(矿)芯采取率的影响。芯采取率的影响。岩岩矿芯的采取芯的采取人为因素的影响人为因素即外界的技术因素，主要包括钻进中的机械破坏作用，技术操作和管理方面的影响。1钻进中的机械破坏作用主要表现为：冲洗液流的冲刷与溶蚀作用，钻具回转震动的破坏作用。钻进中冲洗液的液流，尤其是通过岩芯与岩芯管壁间小环隙和钻头底部的液流，其流速是很高的，对岩芯冲刷力很大，可能把岩芯碎屑冲至钻头部位，或与岩(矿)芯互磨成粉而流失，或把岩芯堵塞，使岩(矿)芯磨耗，从而严重地影响采取率。岩岩矿芯的采取芯的采取钻进中，在岩芯柱上端液柱的静、动压力，会把酥脆的岩矿)芯压碎，
10、增加断口处的压力，加剧断口磨耗。另外，在提升岩(矿)芯时，管内液柱的惯性力会把岩(矿)芯从岩芯管内压脱，被迫二次套取，严重磨耗岩矿芯。当钻进盐类矿产时，采用清水或普通泥浆洗孔，矿芯易被冲洗淋滤与溶蚀而影响矿产的品位、品级和造成采取率缺乏。泥浆对矿芯还会产生一定的污染作用。钻进中钻具回转运动，那么可能产生离心力和水平振动。当钻头克取阻力不均时，那么会产生纵、横向振动，以及因这些振动而引起的钻具与孔壁、钻具与孔底的剧烈敲打和撞击，这些均能严重地将岩芯管内的岩(矿)芯振断、振碎和磨损。岩岩矿芯的采取芯的采取2技术操作的影响(1)钻进方法选择不合理。在同一种岩(矿)层，钻进方法不同，其岩(矿)芯采取质
11、量也不相同。钢粒钻进时振动大、孔壁间隙大、钻出的岩矿芯细，所以对岩(矿)芯的磨损破坏作用最大，硬质合金钻进时磨损较轻，而金刚石钻进那么最小。此外，钻进时钻头上的切削研磨材料在一定程度上会影响某些矿石的品位。例如，采用硬质合金钻进钨、钴矿床时，磨损下来的硬质合金粉末，会增加矿芯中的钨、钴含量；用钢粒钻进滑石矿床时，那么会增加矿芯中的氧化铁有害成分；金刚石钻进时，有时也会污染岩芯样品，其污染的常见方式为，一是金刚石直接由钻头脱落入冲洗液后掉入松散岩芯中；其二是金刚石在孔底烧结生成碳化硅结块。岩岩矿芯的采取芯的采取(2)钻具结构选用不适宜 钻头直径愈大，那么岩(矿)芯愈粗，抗破碎能力愈大，易于保持完
12、整性，故在一定孔径内，岩矿)芯截面与孔径截面之比值越大，那么采取率越高；反之，越低。钻进中使用弯曲或偏心的岩芯管、钻杆、钻头时，岩芯管的同心度不一致，使岩芯会受到回转振动的冲撞而破坏。钻头的结构合理，与所钻岩(矿)层性质适应，可加快钻进速度，缩短了岩(矿)芯在管内被破坏的时间，有利于提高采取率。金刚石钻进，取芯卡簧的规格要符合要求，才能可靠地卡紧和提断岩矿芯。取芯工具的选择与岩(矿)芯采取质量的提高有重要关系。假设能根据所钻岩(矿)层的性质选择适宜的取芯工具，就可能取得采取率高和代表性好的岩(矿)；岩岩矿芯的采取芯的采取(3)钻进规程不适当。不同的钻进规程，对提高岩(矿)芯采取质量有很大的影响
13、。压力过大，给进过快，对松散、粘性大的地层，易糊钻、堵塞和烧钻；对硬岩，易使钻头变形，引起岩矿芯破碎。同时压力过大，加剧孔底钻具的弯曲和振动，使岩(矿)芯受到强烈的机械破坏。压力缺乏，进尺慢，延长了岩(矿)芯受破坏作用的时间。转速过高，钻具受离心力作用大，其振动、摆动也大，对岩(矿)芯的破坏加剧；转速过低，那么钻速低，延长了岩(矿)芯受破坏作用的时间。冲洗液量过大，流速增加，冲刷力也大，会加剧岩矿芯被冲毁和磨耗的破坏作用。循环方式的不合理，也会造成岩(矿)芯被冲刷破坏和重复磨损。冲洗液对盐类矿层，如岩盐、钾盐、镁盐、石膏等均有溶蚀作用。回次时间和回次进尺长度对岩(矿)芯破坏都有影响。时间越长，
14、进尺越多，岩(矿)芯被破碎、磨损、分选和污染的时机越多。缩短回次进尺，不利于提高钻进效率却有利于岩矿)芯的采取。因此，要提高岩(矿)芯采取质量，常采取限制回次时间和回次进尺。钻进规程选择，既要考虑钻进的要求，也要考虑取芯的需要。岩岩矿芯的采取芯的采取(4)操作方法不正确。例如：钻进中提动钻具过多、过高，能促使岩(矿)芯磨损、折断或破碎成块；盲目追求进尺，回次时间过长，提钻不及时，岩芯堵塞后仍继续钻进，增加了岩(矿)芯在孔底被破坏的时间；采芯方法不当，或卡取不牢，或提钻过猛造成岩(矿)芯脱落；再次套取受到重复破坏。干钻取芯方法掌握不当，使岩(矿)芯受到严重挤压，或烧灼变质；退芯时，过分敲打，岩芯
15、紊乱，造成岩(矿)芯的人为破碎和上下顺序颠倒，影响了岩(矿)芯的完整性，歪曲了岩(矿)芯层次。岩岩矿芯的采取芯的采取3管理方面的影响组织管理不善，缺乏必要的规章制度，对采芯是十分不利的。例如：思想上片面追求进尺而无视质量问题；没严格执行钻孔设计与审批制度；施工前没根据钻孔理想柱状剖面图，做好取芯工具和材料的准备工作；遇新矿区或新矿种，没有预先打试验钻孔，以熟悉岩(矿)层特点和取芯技术；缺乏见矿预报、质量检查与验收制度等，都会影响岩(矿)芯的采取质量。岩岩矿芯的采取芯的采取提高岩提高岩(矿)芯采取率与品芯采取率与品质的措施的措施根据所钻岩(矿)层的特点，合理地确定钻孔直径，合理地选择钻进方法，正
16、确地选用钻具，正确掌握钻进技术和操作方法，选用正确的采芯方法以及针对前述影响岩(矿)芯采取质量的因素，并采取相应措施，就能提高岩(矿)芯采取率与品质。在坚硬完整的岩(矿)层中钻进，要获取质量满足要求的岩(矿)芯并不困难，只要操作得当，采用一般的单管正循环钻进，即能取得质量较好的岩(矿)芯。但是，对于节理裂隙发育、松软、破碎、怕冲毁、怕溶蚀，怕污染的复杂岩矿层，就必需选择或设计专用的取芯钻具。所有专用取芯钻具，都是为了防止或减轻对岩(矿)芯的机械破坏作用设计的它们在结构上具有防水、减磨、避震、卡芯牢靠和快速钻进等的特点。岩岩矿芯的采取芯的采取取芯钻具的防水装置1防液流冲刷(1)分水帽 这是单管钻
17、进时装在岩芯管内的一种简单隔水装置。主要防止冲洗液流直接冲刷岩(矿)芯。(2)双层岩芯管 采用具有内、外两层的岩芯管的钻具，使冲洗液由内、外两层岩芯管之间流向孔底，钻出来的岩矿芯那么储存在内管里而不受冲洗液流的影响。其结构可参见各种类型的双管钻具。(3)分水接头装置 装在单管取芯钻具上部，使冲洗液流沿岩芯管外壁流向孔底，防止冲毁岩(矿)芯。(4)反循环冲洗 冲洗液在岩芯管内自下而上流动进行反循环冲洗。钻进时，岩芯受到向上的冲力呈悬浮状态，因而可以防止冲洗液流对岩(矿)芯的破坏，如，全孔反循环、无泵反循环及孔底反循环等。岩岩矿芯的采取芯的采取2防止冲刷岩芯根部(1)内管超前 双层岩芯管上的内、外
18、钻头保持一定的“差距。钻进时，内钻头首先钻入(或压入)岩层，保护岩芯根部免受冲洗液流的冲刷破坏。(2)底喷水眼钻头或侧喷水眼钻头 即冲洗液不直接流向孔底，而是经钻头底唇面或侧面上的通水眼，流入岩芯管与孔壁的外环隙中。岩岩矿芯的采取芯的采取取芯钻具的避震装置1双管单动减振钻进时，采用内管不回转的单动双管取芯钻具，钻出来的岩(矿)芯进入内管以后，可以减少钻具对岩(矿)芯的破坏作用。如各种单动双管取芯钻具。对单动双管钻具的要求：双管钻具的内、外管要直，同心度必须保持一致，双管单动机构要灵活可靠。2弹簧室减振一般装置在单动双管取芯钻具内，由于弹簧的缓冲作用，能消除钻具纵向振动的影响。如阿氏单动双管钻具
19、、压卡式单动双管钻具等。3软泥减振软泥装入双管钻具的内管中，由于软泥具有较高的粘结能力，能起到很好的粘挤作用。在钻进过程中，随着岩(矿)芯进入内管的同时，软泥被压缩而把岩(矿)芯牢牢地粘住。4加导正管减振在双管钻具的上部，连接一根与外管同口径的长岩芯管，作为钻具的导正管，以保持钻具工作平稳，防止或减轻钻具回转时的振动作用。岩岩矿芯的采取芯的采取取芯钻具的减磨装置双管取芯钻具的单动装置(轴承)，钻进时可使内管保持静止状态，减少摆动，因而能减轻对岩(矿)芯的撞击及磨损、磨耗。1内壁光滑，内径适当双壁取芯钻具的内管或半合管的内壁要求光滑，内径应稍大于钻头的内径，就可减少岩(矿)芯进入时的磨擦阻力，防
20、止岩(矿)芯的卡塞和磨损。内管内壁镀铬能达此目的，并能延长内管使用寿命。2孔底反循环装置利用在粗径钻具局部产生冲洗液反循环作用，可使岩芯管或双管钻具内的碎块岩(矿)芯，保持悬浮状态，从而减少岩芯与岩芯、岩芯与岩芯管之间的撞击与磨损。如无泵钻具及各种孔底反循环钻具等。岩岩矿芯的采取芯的采取防矿芯污染1活塞隔离在双管钻具的内管里面装置有活塞，能起到隔浆、刮浆的作用，如活塞式单动双管钻具。2内管压入隔离在松软的矿层(如煤矿、磷矿、菱镁矿等)，可以采用内管压入式钻头隔绝泥浆的污染。如阿氏单动双管钻具。3内外管间加密封圈有的单动双管钻具，(如活塞式单动双管)，内管超前，并伸入超前钻头的内台阶上，在阶梯状
21、的外钻头水口下部与内管间设置密封围，以隔离冲洗液，防止岩(矿)芯被污染。此外，假设地质条件允许，采用清水钻进或空气钻进，也能防止岩(矿)芯污染。岩岩矿芯的采取芯的采取保持岩样原生结构1采用半合管或三层管钻进完毕，翻开半合管便能获得原状的岩样；假设采用第三层岩芯容纳管，取芯时，可利用手压水泵将其退出。2内管超前压入采用内管超前的单动双管，也能起到保持岩样原生结构的作用。防淋滤溶蚀1采用饱和冲洗液当用清水或泥浆钻进盐类矿床时，矿芯受到淋滤与溶蚀。因此，钻取盐类矿芯应采用与盐类矿床成分相似的饱和盐冲洗液。2双管黄油护芯钻进某地钻进固体天然碱时，采用双管黄油护芯钻进，在内管内盛满黄油，黄油能防冲洗液溶
22、蚀矿芯，从而提高了矿芯的采取质量。岩岩矿芯的采取芯的采取防止岩(矿)芯脱落1隔水钢球钻进回次终了时，从钻杆内投入钢球，隔离钻杆柱内的静水压力，以防止岩(矿)芯脱落。2护簧装置有的单动双管(如阿氏单动双管)，采芯时内钻头拔断岩矿芯后且钻具向上提升时，它相对外管先行上升，此时装于外管底部内的爪簧(护簧)露出并向中心收拢，封闭内钻头底端而托住岩矿)芯，从而可防止提升时中途脱落。岩岩矿芯的采取芯的采取岩岩矿层取芯取芯难度的分度的分类第一第一类 完整、致密的少裂隙的岩完整、致密的少裂隙的岩矿层。如板岩、石灰。如板岩、石灰质页岩、岩、致密石灰岩、砂岩、花致密石灰岩、砂岩、花岗岩、角岩、角闪岩、岩、闪长岩、
23、致密的岩、致密的铁矿和和铜矿等。等。这类岩岩矿层的可的可钻性性为一一级。钻进时经得起振得起振动，不易断裂，不易断裂破碎，耐磨性破碎，耐磨性强，不怕冲刷。取芯容易，采取率高，取出的岩，不怕冲刷。取芯容易，采取率高，取出的岩(矿)芯完整成柱状，代表性芯完整成柱状，代表性较强。第二第二类 节理、片理、裂隙理、片理、裂隙发育的、破碎的岩育的、破碎的岩矿层。它又分。它又分为两两个个亚类，即中硬、脆、碎岩，即中硬、脆、碎岩矿层和硬、脆、碎岩和硬、脆、碎岩矿层。第一第一亚类岩岩矿层有：有：矽卡岩、卡岩、辉绿岩、岩、风化化强的橄的橄榄岩和千枚岩、岩和千枚岩、轻硅化灰岩、硅化灰岩、锰矿、石墨、滑石、石墨、滑石矿
24、、汞、汞矿和石棉和石棉矿等。其可等。其可钻性性级，粘性低或无粘性，抗磨性低，粘性低或无粘性，抗磨性低，钻进中假中假设受受钻具回具回转振振动，易破碎成碎，易破碎成碎块、岩屑粉粒状，同、岩屑粉粒状，同时怕冲刷，容易被磨怕冲刷，容易被磨损流流失、失、贫化和化和污染。一般正循染。一般正循环单管管钻进，不易取得足，不易取得足够数量和数量和质量好的岩量好的岩矿芯，芯，须选用无用无泵钻具、双具、双动双管、双管、单动双管或双管或“喷反反钻具等方法，采用硬合金具等方法，采用硬合金钻进或金或金刚石石钻进。岩岩矿芯的采取芯的采取第二亚类岩矿层有：石英二长斑岩、粗面岩、变质安山岩、花岗岩、强矽化灰岩和白云岩、脉金、铜
25、矿及铅锌矿等。其可钻性级，局部一级，无粘性，钻进中受钻具回转振动和冲洗液冲刷而易破碎成块状、粒状，易被磨损流失或富集，不易取出较完整的岩(矿)芯，也不易卡取。同时，随着钻进时间的增加，岩(矿)芯被磨损的程度增加。这类岩矿层大局部其取芯工具选用“喷反钻具，金刚石单动双管钻具。岩岩矿芯的采取芯的采取第三类 软硬不均，夹石、夹层多，层次变化频繁，性质极不稳定的岩矿层。如不稳定的薄煤层、氧化矿床、破碎带、砾石层等。这类岩矿层围岩与岩体，岩层与岩层之间可钻性相差悬殊，钻进中很易破碎和磨损，粘结性差、怕冲刷，煤层还怕烧灼变质。由于夹层薄而多极不稳定，不易掌握其变化规律。一般采用隔水单动双管，爪簧式单动双管
26、或单动、双动双管钻具钻进。第四类 软、松散、破碎、胶结性差的岩矿层。如炭土、粘土页岩、煤矿、软锰矿、铁帽、铝钒土、褐铁矿、断层带和氧化破碎带等。这类岩矿层其可钻性为I级，松散易塌、胶结不良、钻进中易被冲蚀，岩(矿)芯呈细粒粉末状，也易烧灼变质。一般采用无泵钻具、“喷反钻具或内管超前式单动双管钻具钻进。采用侧喷水眼、半合式或第三层岩芯容纳管、护芯装置等措施，来提高岩(矿)芯采取率。岩岩矿芯的采取芯的采取第五类 易被冲洗液溶蚀、溶化的岩矿层。如岩盐、钾盐、石膏、芒硝、冻土层等。这类岩矿层可钻性为V级。由于它们的可溶性，钻进中易被冲洗液溶蚀和溶解，岩矿芯常呈蜂窝状或完全解体取不上岩矿芯。因此，必须根
27、据不同盐类矿层，采用不同饱和盐类溶液作冲洗液，选用无泵钻具、“喷反钻具或单动双管钻具的硬合金钻进。注意隔水，为防冲洗液溶解，还可采用双管黄油护芯钻进。对于缺水的干旱地区或冻土层，可以改变洗井介质，采用空气洗井钻进。岩岩矿芯的采取芯的采取第六类 怕污染的岩矿层。如滑石矿、型砂矿、石灰岩矿、钨矿、钴矿及炼焦煤等。钻进过程中，上述岩层的岩屑、泥浆中的粘土颗粒或冲洗液里的岩粉、岩泥以及磨料、管材磨损下来的粉屑等混入矿芯，就会改变矿石的品位和成分。为防止污染，可采用活塞式单动双管，如地层完整，尽可能选用清水作冲洗液；对于缺水地区，还可考虑空气钻进。第七类 淤泥、流砂类岩矿层。由于这类岩矿层含水，所以需采
28、用特殊的取芯工具或取样器。常采用花篮结构和活塞球阀式取样器，它能获得较好的取芯率。前者通过花篮可通畅地排除剩余泥水，减少污染；后者密封性能好，具有抽吸功能，提钻时腔内产生负压，砂土样不易脱落。岩岩矿芯的采取芯的采取单动双管的特点及操作要点双管的特点及操作要点单动双管是一种外管回双管是一种外管回转、内管不回、内管不回转的双的双层岩芯管岩芯管钻具。具。这种种钻具可使岩具可使岩矿芯的采取率、完整度、芯的采取率、完整度、纯洁性和性和代表性等有很大的提高和改善。其具有如下特点：代表性等有很大的提高和改善。其具有如下特点：(1)防冲防冲钻进时要防止冲洗液要防止冲洗液对岩岩矿芯的直接冲刷，提芯的直接冲刷，提
29、钻时要免除要免除钻具内液柱具内液柱对岩岩矿芯的芯的压力。力。为此，在此，在单动双管双管钻具中往往采用具中往往采用单流止水流止水阀、正差距内外、正差距内外钻头、超、超前前压入式内管、入式内管、钻头侧孔通水、小水口孔通水、小水口钻头等措施解决等措施解决防冲防冲问题。(2)防振防振钻进中中应最大限度地减少最大限度地减少钻具具对岩岩矿芯的机械芯的机械振振动，不破坏岩，不破坏岩矿芯的原芯的原态结构。构。为此，各此，各类单动装置，装置，如如滚珠珠轴承、承、滚柱柱轴承、球支撑等必承、球支撑等必须性能良好、灵活性能良好、灵活可靠、可靠、盘数多、数多、盘距大和距大和润滑方便、密封性能好；内、滑方便、密封性能好；
30、内、外管必外管必须同心，有些同心，有些单动双管双管还增增设避震避震弹簧室、内管簧室、内管扶正扶正环、内管充填、内管充填软泥等措施，减少振泥等措施，减少振动和和摆动。岩岩矿芯的采取芯的采取(3)减摩、防堵岩矿芯进入内管时和进入以后，都要尽量减小摩擦和堵塞。为此，要求钻头结构合理，内管内壁光滑平直，最好镀铬，或涂复软肥皂。有些单动双管还装置衬管、半合管等岩芯容纳管，以起到减摩、防堵作用，这样也便于退出岩矿芯，防止人为破碎。(4)防污对于某些矿种，如滑石、石墨等，要防止泥浆和其它杂质污染。为此，在单动双管钻具的内管中增加活塞等部件。活塞在钻进时起隔浆、刮浆的作用，保持岩矿芯纯洁性。(5)冲孔下钻时能
31、冲洗钻孔，一方面保持孔内清洁，有利于取芯钻具可靠的工作，另一方面可消除残留岩芯、钻粉和掉块所造成的假象岩矿芯。为此，可采用投入式单流阀，即下钻冲孔后再投入止水球阀，保证正常钻进时隔水。(6)采芯容易，卡芯牢固采取岩矿芯时必须操作容易，扭断可靠，卡芯牢固不致中途脱落。在单动双管中可采用爪簧、压卡器、卡簧提断器等装置，以保证岩矿芯能够采上和卡牢。金刚石钻进禁止使用干钻采心。岩岩矿芯的采取芯的采取目前在金刚石钻进中普遍使用单动双管钻具。只有在较完整均质的、坚硬的岩层中，才使用单管钻具钻进。金刚石单动双管钻进本卷须知(1)下钻前必须检查内、外管的垂直度和同心度，发现弯曲应及时校正。(2)选择内管短接、
32、卡簧、卡簧座时，一定要注意其相互配合关系，否那么将影响钻进效率及岩矿芯的采取率。生产中经常发现岩矿芯在进入到内管短接处时的堵塞现象，便是由于内管短接直径较小所致。(3)卡簧活动范围很小(仅约l2mm)，故钻进中不得随意提动钻具，否那么会提断岩矿芯，容易造成岩矿芯堵塞。(4)由于双管壁厚较薄，强度较差，极易弯曲变形。因此，钻进中压力不宜太大。(5)双管内、外水路过水断面小，压力损失亦大，故所需泵压常比单管钻进高出23大气压，这是正常现象。如果发现泵压剧增，说明水路堵塞，发现泵压下降很大，那么说明冲洗液有中途大漏失，均应提钻检查，否那么可能引起烧钻。岩岩矿芯的采取芯的采取(6)每次提钻，均应对双管
33、进行分别检查。如钻头内径磨损大于0.4mm、底刃已无金刚石、胎体有裂纹或崩坏、金刚石脱落等现象，均不得再使用。(7)孔内有残留岩芯超过0.1 m时，不得下入新钻头；超过0.3m，必须专门捞取或磨掉。如孔内有金属杂物(尤其是处理事故后)，一定要用专门工具捞取干净。否那么，不许下钻钻进。(8)使用双管如发生返水正常的轻微岩芯堵塞时，切勿强行处理，可适当调整压力和增加转速来处理，无效时应立即提钻。岩岩矿芯的采取芯的采取其他提高岩矿心采取质量的方法：无泵反循环钻进取芯工艺喷射式孔底反循环(喷反)钻进工艺反循环连续取芯钻进定向取芯法岩岩矿芯的整理、芯的整理、编录与保管与保管岩岩矿芯的整理、芯的整理、编录
34、(1)岩矿芯取出后，不准颠倒和错乱位置。从岩芯管中取出岩矿芯时，严禁把全管岩矿芯一下堆落在一起，而分不清先后顺序。应先卸钻头，再从岩芯管下端取出岩矿芯。取出一块，按顺序摆好一块，然后依次装入岩芯箱。对于不怕冲洗的整块岩矿芯应用清水洗净后装箱。岩矿芯装箱是从上到下，从左至右一格一格排列。岩岩矿芯的采取芯的采取(2)做好岩矿芯编号和填写岩芯牌的工作。岩矿芯记录必须真实反映客观情况，不能弄虚作假。凡长度大于10c m的(矿心为5c m)块状岩矿芯要用油漆按规定书写编号，如：135、135，整数代表回次数、分数的分母代表该回次取出岩矿芯总块数，分数的分子代表总块数的先后顺序。岩矿芯编号后，丈量其回次岩
35、矿芯长度，填写岩芯牌。岩芯牌上的工程为：岩矿芯长度、回次数、回次进尺、起止孔深等，要填写完全、清晰。岩芯牌放置于回次岩矿芯的末端。;小于上述长度的岩矿心分段装袋后编号。(3)岩矿芯采取率的计算，应以实际钻进的固体岩矿层为计算列象。除设计要求者外，浮土、流砂层及外表覆盖层概不计算。废矿坑及天然空洞的进尺或岩粉、坍塌物等，不参与采取率计算。岩岩矿芯的采取芯的采取岩岩矿芯的芯的现场保管保管(1)岩芯箱装岩芯箱装满岩岩矿芯后，要在箱壁外面用芯后，要在箱壁外面用红油漆油漆标明：明：矿区名称、区名称、机号、孔号、起止孔深、起止岩机号、孔号、起止孔深、起止岩矿芯芯编号及岩芯箱的号及岩芯箱的顺序号序号码。(2
36、)装装满岩岩矿芯的岩芯箱，要依次放置在机芯的岩芯箱，要依次放置在机场简易岩芯房内，防止混易岩芯房内，防止混乱和翻倒。有怕水冲、怕溶乱和翻倒。有怕水冲、怕溶蚀和易和易风化的岩化的岩矿芯芯应当盖好，防止日当盖好，防止日晒雨淋。晒雨淋。(3)如某孔段的岩如某孔段的岩矿芯采取率缺乏芯采取率缺乏时，留存的岩，留存的岩矿粉粉样，须用布袋装用布袋装好，并在布袋上填写孔号、起止孔深等，并随同岩好，并在布袋上填写孔号、起止孔深等，并随同岩矿芯妥善保存。芯妥善保存。(4)现场岩岩矿心心应摆放整放整齐，岩心箱，岩心箱垛高不得超高不得超过1.5 m (5)岩心箱岩心箱(盒盒)必必须质地巩固，便于搬运，地巩固，便于搬运
37、，规格符合格符合标准要求。准要求。(6)地地质编录时要要检查岩岩矿心心编号和号和摆放情况，其上下次序是否放情况，其上下次序是否颠倒，倒，连接是否合理，并复核岩接是否合理，并复核岩矿心心长度。假度。假设发现问题，应立即向机立即向机(班班)长提出，并及提出，并及时纠正。正。岩岩矿芯的采取芯的采取(7)地质编录后应将岩矿心放回原处。假设需采集标本应在记录本上注记，并填写取心票放入箱内相应位置。(8)现场岩矿心由机台(井队)负责保管。除编录人员外，不允许其他人员在机台(井队)现场采祥。(9)钻孔验收完工后，须将全部岩芯箱按规定运送、移交岩芯仓库保管。岩矿心采取率=【岩矿心长度/取岩矿心进尺长度】100
38、%钻孔弯曲度与测量间距根本要求：1、斜孔每钻进50米(误差5米，绳索取心钻进误差10米)测量一次钻孔顶角和方位角。直孔每100米(误差5米，绳索取心钻进误差10米)测量一次钻孔顶角。当钻孔顶角超过3度时，测斜间距按斜孔要求并加测方位角。钻孔终孔后，距上测点超过25米时要测斜。2、钻孔弯曲度除地质设计有特殊要求的以外，一般规定如下：(1)评价、勘探孔(主要适用于工程间距等于或大于100100的网度)：0300米钻孔，主矿层着矿点偏离不能超过勘探工程间距的四分之一。300500米钻孔，主矿层着矿点偏离不能超过勘探工程间距的三分之一。500700米钻孔，直孔一般顶角要求每百米1度20分，并可根据相邻
39、孔的实际情况适当放宽要求。斜孔主矿层的着矿点，方位偏离不得超过勘探线间距的三分之一。(2)普查孔及勘探区的深部控制孔，直孔顶角每百米不得超过2度，斜孔每百米不得超过3度。(3)钻孔弯曲严重的矿区，钻孔顶角和方位角应根据矿区的钻孔弯曲规律，由地质与探矿部门共同研究，在保证地质目的前提下，确定钻孔弯曲最大允许偏离范围，并可根据钻孔弯曲规律，将斜就斜设计钻孔的开孔位置、倾角和方位。钻孔空间位置确实定研究钻孔的空间位置，一般采用三维坐标系。坐标系的原点代表孔口，X轴代表南北方向，Y轴代表东西方向，Z轴代表铅直方向。钻孔轴线在空间的位置称为钻孔轨迹。钻孔轴线上任一点的空间座标位置是由该点处的孔深、顶角和
40、方位角三个根本要素来确定的。孔深是指钻孔轴线上由钻孔的起点(孔口)到该点的沿钻孔轴线测量的距离。在钻进过程中，钻孔深度都有记录。孔口的位置即开孔点一般由地质部门经过测量后确定。顶角是指该点处的钻孔轴线的切线与铅垂线之间的夹角。这是钻探工程中用表示钻孔轴线倾斜角度的。而地质工作中常用倾角表示开孔角度。它是指该点的钻孔轴线的切线与它在水平面上的投影线之间的夹角，所以顶角和倾角互为余角，即：顶角倾角90。当顶角为时，钻孔为垂直孔。当顶角为时钻孔为水平孔。当顶角介于之间时，钻孔为倾斜孔。方位角是指该点处的钻孔轴线的切线在水平面上的投影线与正北(磁北)方向线之间的夹角，或钻孔弯曲平面与水平面的交线同正北
41、方向的夹角。方位角由磁北方向起按顺时针方向度量。用罗盘测量钻孔方位角时，测得的值为磁方位角，应该参加钻孔所在地区的磁偏角修正值，换算成真方位角即地理方位角。方位角的变化为。钻孔类型：直线型钻孔、曲线型钻孔直线型钻孔的轴心线呈直线或近似于直线，方向垂直的为垂直孔，轴线与铅垂线有一夹角的为倾斜孔。理论上，直线型钻孔轨迹的水平投影与勘探线重合，实际上由于钻孔弯曲，钻孔轨迹在水平面上的投影与勘探线应为近似重合。曲线型钻孔，其钻孔轨迹上的每一点可能都具有不同的顶角和方位角。在这种情况下可以将钻孔轨迹分为平面内曲线和空间曲线两类。平面内曲线就是钻孔轨迹虽是一条曲线，但是其轨迹仍在一个铅锤面内。此时，钻孔轨
42、迹只有顶角的变化，而无方位角的变化。顶角变化也称为顶角弯曲。顶角增大时，称顶角上漂；顶角减小时，称为顶角下垂。在这种情况下，钻孔轨迹的水平投影为一直线或近似直线。孔身剖面为曲线空间曲线就是钻孔轨迹是一条弯曲的曲线，而且无论如何，钻孔轨迹曲线不在一个铅锤平面内，曲线从一个铅锤面到另一个铅锤面，如果钻孔轨迹在一个倾斜平面内，我们仍把它作为空间曲线型，因为从控制钻孔弯曲的角度看，其轨迹的水平投影与空间曲线的水平投影一样，都是曲线。此时，钻孔轨迹既有顶角的变化，也有方位角的变化。方位角的变化也称为方位弯曲。方位角增大时，方位弯曲为正；方位角减小时，方位弯曲为负。钻孔轨迹的水平面投影和孔身剖面均为曲线。
43、如果钻孔轨迹只有方位角的变化，没有顶角的变化，那么钻孔轨迹呈螺旋状，属空间曲线型。定向孔钻孔轴心线成一预定的曲线，其切线与铅垂线所成的角度，在各个孔段是不同的。分为单孔底定向孔和多孔底定向孔(也称分支定向孔)。钻孔弯曲度但凡钻孔实际轴线偏离了设计的钻孔轴线(包括顶角和方位)，都叫做钻孔弯曲，简称为孔斜。钻孔弯曲度，就是实际钻孔轴线偏离设计钻孔轴线的度数或程度单位钻孔轴线深度的顶角变化，称为顶角弯曲强度，单位是度/米，即/；单位钻孔轴线深度长度的方位角的变化，称为方位角的弯曲强度，单位是弧度/米，。如果把既有顶角变化、又有方位角变化的钻孔轨迹看成是钻进速度向量变化的轨迹，那么在某一孔段这种向量的
44、变化，反映了钻孔轴线的全弯曲角。钻孔轨迹的全弯曲强度全弯强就是单位钻孔长度的全弯曲角的变化量。曲线钻孔各点的切线与铅垂线所组成的垂直平面称为终点平面。因此，垂直钻孔没有终点平面；倾斜直线孔，只有一个终点平面，该平面与钻孔方位一致；当钻孔只发生顶角弯曲，而无方位角弯曲时，也只有一个终点平面；当钻孔发生方位角弯曲时，在钻孔不同点终点平面有自己的方向，这一方向与开孔方位角不同。在钻孔弯曲度测量中，测斜仪器计算起点平面与钻孔终点平面之间的角度称为终点角，这一角度位于垂直于钻孔轴线的平面上。钻孔弯曲的影响孔弯曲的影响在地在地质工作方面工作方面(1)因因钻孔弯曲不能按孔弯曲不能按设计要求穿要求穿过预定的构
45、造定的构造带(未未发现断断层)时，会使地，会使地质构造的形构造的形态和位置被歪曲。和位置被歪曲。(2)因因钻孔弯曲使控孔弯曲使控矿的的间距减小或增加距减小或增加时，会造成，会造成矿产储量量计算失真。算失真。(3)因因钻孔弯曲未孔弯曲未见到到矿时，会使，会使预计要要见到的到的矿层被打被打漏掉漏掉(4)因因钻孔孔顺层跑，与跑，与矿体平行体平行钻进时，就不能穿透，就不能穿透矿体，体，歪曲歪曲矿体厚度。体厚度。(5)相相邻两个两个钻孔，假孔，假设相向弯曲相向弯曲时，可能把小，可能把小矿体歪曲体歪曲成大成大矿体体在钻探工作方面(1)钻孔弯曲过大，钻具回转阻力增大，造成钻具在孔内回转困难。(2)钻孔弯曲过
46、大，容易引起钻具折断，同时升降钻具，起下套管也很困难。(3)因钻具的一局部紧贴孔壁，难于确定合理的真实的孔底钻压，压力损失大，不仅增大了动力消耗，而且金刚石钻进开不出高转速。(4)弯曲严重的孔段，如岩矿层破碎不完整，受钻具的强烈敲击，极易引起孔壁坍塌、掉块，从而造成卡、埋钻事等。(5)在弯曲的钻孔中发生孔内事故不易处理，往往使孔内事故更加复杂化。(6)因钻孔弯曲而达不到地质设计要求，就必须纠斜，从而增加工作量，影响施工进度。在钻探工作中必须根据引起钻孔弯曲的原因，积极预防钻孔弯曲，并按规定要求及时准确地测量钻孔弯曲度，掌握钻进中孔身的空间位置。如果钻孔偏斜的方向和角度超过地质设计要求，就应采取
47、措施进行矫正，将钻孔弯曲度控制在允许范围内。钻孔弯曲的原因及类型地质构造方面的原因1各向异性的岩层对有层理和片理构造的岩石，当外力垂直其层面或平行其片理作用时，它们表现的力学性质指标是不一致的，称为岩石的各向异性。在层理和片理构造的岩石中钻进，由于层状岩石的各向异性，钻头朝着钻进阻力最小的垂直于层面方向偏斜，因此，钻孔的顶角和方位角都趋向垂直岩层层面方向弯曲。异向性越强的岩石，钻孔弯曲的程度越大。一般来说，火成岩体岩石的各向异性不明显，钻孔弯曲程度小些，变质岩类(如片麻岩)和层理发育的沉积岩(如片岩，页岩等)的各向异性强，钻孔弯曲程度也越大。钻孔弯曲规律如下：(1)钻孔顶角的变化 钻进直孔或斜
48、孔，当遇层角为锐角时，钻孔一般趋向于与岩层层面或层理面相垂直的方向弯曲。(2)钻孔方位角的变化 当钻孔轴线与岩层走向交角较大时，钻孔方位角逐渐趋向于垂直岩层走向偏斜。其中，遇层角(钻孔轴线与岩层走向线之间小于90夹角)在钻孔轴线左侧时，向左偏斜；在钻孔轴线右侧时，向右偏斜；等于90，钻孔方位角不易偏斜。此外，方位角偏斜程度与钻具旋转方向有关；当钻具顺时针方向旋转时，在钻孔轴线右侧比它在左侧时的偏斜程度为大。2倾斜的软硬不均的交错岩层钻孔穿过倾斜的软硬互层时，因软硬岩石抵抗破碎的能力不同，使孔底产生不均匀破碎，造成钻速差，引起钻孔顶角及方位角的变化。钻孔弯曲规律如下：(1)钻孔顶角的变化 由软岩
49、层向硬岩层钻进；顶角的变化随遇层角的大小及软硬岩层的硬度差而有不同。当遇层角小于15时，且互层的软硬相差较大时，钻孔那么沿硬岩层上盘弯曲，俗称“顺层跑，当遇层角大于30时，钻孔将向硬岩层层面相垂直的方向弯曲，俗称“顶层进。当遇层角在1530之间时，钻孔弯曲一般没有规律，可能沿岩层接触面弯曲，也可能沿相反方向弯曲。由硬岩层向软岩层钻进：当遇层角为锐角时，钻孔顶角向硬岩层倾向弯曲；假设遇层角越大，且软硬岩层接触面的倾角越大，那么弯曲程度也越大。钻进软硬互层，由硬岩层再进入软岩层：当后两岩层的硬度差小，且硬岩的厚度较大，钻孔顶角不再弯曲，仍是顶层进；当后两岩层的硬度差大，硬岩层厚度较小，钻孔顶角也可
50、能向下弯曲。(2)钻孔方位角的变化 有二种情况：由软岩层向硬岩层钻进 由于钻头顺时针方向旋转，硬岩层界面阻力A大于软岩界面阻力B，见图2.9-10(a)。钻头围绕A点产生附加力矩M促使钻头发生偏斜；同时钻头受到水平力R(P2P1)的作用也使其偏斜。加之，粗径钻具位于软岩层中易扩大孔壁。因此，钻孔的方位角向前，并沿岩层走向往右偏斜(顺岩层倾斜方向看)。由硬岩层向软岩层钻进 由于钻头顺时针方向旋转，硬岩层界面B点阻力远远大干A点阻力，见图2.9-10(b)钻头围绕B点产生附加力矩M促使钻头偏斜，同样钻头受到水平力(P2P1)也使之发生偏斜。但粗径钻具处于硬岩层中而偏斜程度有所减小。因此总的趋势是，