岩土钻掘工程复习.doc

一 钻探工艺及程序-主要程序：破碎岩石 排除岩屑 保护孔壁 升降钻具 包含两个主要工序：钻进、起下钻二 完成钻孔的主要工艺流程图*-钻机搬迁平整场地设备安装调试开孔选钻进工艺参数钻孔冲洗及冲洗介质循环冲洗液及选择提钻取心下钻下套管护壁测斜测井、封孔三 钻探工程的应用范围*-地质勘探（普查找矿钻探、矿产勘探钻探、水文地质、水井钻探、工程地质钻探） 开采矿产资源钻探 工业工程施工钻探四 钻探方法的分类*-1 根据钻进时取心的特点分类（岩心钻探、不取心钻探） 2 根据钻孔的用途分类（普查找矿钻探、勘探钻探、开采钻探、辅助钻探） 3 根据钻孔中心线的倾角和方位角分类（垂直孔、倾斜孔、水平孔） 4 根据钻孔位置分类（地表钻探、水上钻探、地下坑道钻探） 5 根据钻孔布置方法的分类（丛状布孔、多井筒钻进、多孔底钻进） 6 根据碎岩方式分类（物理、化学、机械方法破碎岩石） 7 根据钻进使用的冲洗液分类（清水、泥浆、加重冲洗液、充气冲洗液、饱和盐溶液、乳化液、冷的压缩空气）五 岩石硬度与抗压强度的联系* 影响岩石强度和硬度的主要因素-岩石硬度与抗压强度既有联系，又有区别。硬度只是固体表面的局部对另一物体侵入的阻力；而抗压强度是岩石整体抗破坏的能力。可见，硬度指标更切合钻掘工程碎岩的实际。-影响岩石硬度的主要因素：岩石的矿物成分和结构构造、应力状态、载荷速度、液体介质、工具形状和尺寸。层理对硬度的影响与强度相反。水的浸入对岩石的硬度也有很大的影响。六 钻机的主要功能：*- 带动钻具向岩层深部钻进 通过升降机起、下钻具七 钻具的级配-钻具级配指钻杆与钻头外径的配合关系，二者的外径差小，钻杆柱稳定，级配就好八 钻头的选择的原则*-软、中硬和完整均质的岩层宜用表镶钻头；硬的、坚硬和硬脆的、软硬不均的、裂隙性岩层宜用孕镶钻头。岩层研磨性愈强、愈硬，选用的金刚石粒度越细，金刚石品级应愈好。高研磨性岩层和特硬岩层均宜用孕镶钻头。钻头胎体硬度应根据岩层的研磨性、破碎程度、硬度、颗粒等因素选择。一般岩层研磨性强、破碎严重、较软、颗粒度粗的，应选用硬的胎体；反之，应选用软的胎体。九 冲击钻进的特点-钻进效率高 钻孔质量好 孔内事故少 成本降低十 钻孔弯曲的原因-地质因素 技术因素 工艺方面的原因十一 钻孔冲洗液的作用-(1)清洗孔底和携带岩粉 (2)冷却钻头与润滑钻具 (3)护壁与堵漏 冲洗液的用途：排除岩粉，减少重复破碎 冷却切削具，防止刃端产生热磨损，润滑钻具 保护孔壁 全面钻进-仅适用于中软（六级以下）岩层的钻进 方位角测量原理-陀螺定向测量原理十二 封孔的目的-隔离主要矿层顶底板的含水量，防止给地下水的开发利用、矿井开采、煤田保护、工程建筑及边坡稳定、水利工程防渗等带来不利影响。十三 岩土掘进工程的目的-掌握矿区地质构造、矿体埋藏或某工程任务。十四 钻机按钻进方法的分类-冲击式钻机、回转式钻机、振动式钻机、复合式钻机十五 钻孔弯曲通常有以下一些趋势：-孔壁间隙大，粗径钻具短，钻具刚度差，则钻孔弯曲强度大；钻孔顶角小，方位变化大；钻孔顶角大，方位变化小。顶角超过30时，方位趋于稳定，按一般规律方位角弯曲往往与钻具回转的方向一致。十六 说明钻进方法的主要分类（依据岩外力、冲洗介质、冲洗液循环方式、切削具等）十七 说明钻探的基本程序和基本工序（同第一题）十八 从钻探角度，岩石的力学性质包括那几个方面，它们具体包括岩石的那些力学性质-岩石的组成与分类 岩石的结构 岩石的构造（层理、片理） 岩石的自然性质（密度、容重、比重、岩石体积、孔隙度、含水性、透水性） 岩石的强度（弹性、塑性、脆性、抗压、抗拉、抗剪、抗弯强度、硬度、研磨性） 十九 分别说明岩石的研磨性、可钻性及分级状况-岩石的研磨性：在用机械方法破碎岩石的过程中，钻头与岩石产生连续的或间断的接触和摩擦。钻头破碎岩石的同时，其自身也受到岩石的磨损而逐渐变钝。岩石磨损钻头的能力就降低。-岩石的可钻性：钻进过程中岩石抵抗破碎的程度，亦即岩石被破碎的难易程度。-岩石可钻性分级：是合理选择钻进方法、钻头结构及钻进规程参数的依据；也是制订钻探生产定额、编制生产计划的基础。 其分布如下：力学性质指标法据压入硬度分6类12级 实际钻进速度法用勘探钻进速度m/h分12级 微钻法用微型孕镶钻头模拟钻进速度分12级 破碎比功法冲击钻进时用m3/h分岩石10级 通常用综合分级的：即分别以压入硬度、摆球硬度、统计效率为指标；以微钻速度为指标；以声波穿透速度为指标来分级。二十 试说明碎岩的主要影响因素-不仅受控于岩石的性质，而且与外界技术条件和工艺参数有密切的关系。主要的外在因素有荷载的大小 破碎工具的形状 破碎工具的加载速度 液柱的压力 孔底岩屑的清除能力二十一 说明硬合金钻进的主要影响因素-钻压、钻速、冲洗液量二十二 硬合金钻进适用于那些岩石？硬合金钻头的基本类型和种类有哪些？-适用于软岩和中硬岩层中； 硬质合金钻头包括取心钻头和不取心全面钻头，其中不取心全面钻头按切削具的磨损形态又可分为磨锐式和自磨式硬质合金钻头。二十三 取芯钻头的结构要素有哪些？-*取心式（硬质合金）钻头结构要素（结构要素:决定硬合金切削具按一定的形式排列布置于钻头体上的因素。）包括：钻头体；切削具出刃、镶焊角度、在钻头体上的布置方式及在钻头体上的数目；钻头的水口与水槽二十四 说明全面钻进的适用性、特点及存在的问题-全面钻进适用于钻进35级岩层，对软硬互层的岩层更适用。一般仅适用于中、软(6级以下)岩层的钻进特点：(1) 孔底碎岩面积大。若钻压上不去，效率会受影响，导致功率、能耗增大，往往采用阶梯式碎岩; (2) 碎岩面积增大后，单位时间产生的岩粉量增加，故要求较大的泵量; (3) 钻头沿径向各点线速度差异较大，使钻头差异磨损问题严重。存在问题：. 软岩中钻进速度快，使及时排粉成为问题; . 硬岩中存在小岩柱问题。 二十五 说明钻进规程的含义及分类-钻进规程：钻进过程中影响钻进指标(效率、成本、质量等)的一些可控制的技术参数以及它们之间的配合。常规回转钻进主要包括钻压、转速和冲洗液量等。不同钻进方法可控参数不同。-按技术要求和客观条件可分为:优化规程、强力规程和特殊规程三类。二十六 金刚石钻头的主要类型有哪些？它们各有什么特点或适用性-按镶嵌型式可分为表镶金刚石钻头和孕镶金刚石钻头；按制造工艺分为冷压浸渍、热压烧结、无压浸渍、低温电镀、电火花烧结金刚石钻头，常用的是按镶嵌型式来分的。-孕镶钻头和表镶钻头在钻探过程中相对特点：孕镶钻头对于金刚石品级的要求低于表镶；孕镶钻头抗冲击载荷的能力较好，若钻头唇面的金刚石发生剪崩，对钻进效果的影响小于表镶钻头，对违反操作规程的敏感度也小于表镶钻头；由于不必按规定用手工布置摆放金刚石颗粒，孕镶钻头的工业制造过程更简单。二十七 在金刚石钻进中扩孔器为何不可少？它有什么作用？金刚石钻进中怎样合理选择钻头-扩孔器的作用：(1)修整孔壁，保持钻孔直径均匀，避免或减少新钻头扫孔； (2)增加钻具的稳定性，减少摆动现象，提高钻头的寿命。二十八 说明冲击回转钻进效率高的主要原因及适用性- 冲击回转钻进是在钻头以承受一定静载荷的基础上，以纵向冲击力和回转切削力共同破碎掩饰的钻进方法。 冲击回转钻进时，钻头上的切削具受到三种力的作用，即回转力、轴向静压力和冲击力。在三种力的共同作用下，切削具以冲击剪切和回转切削两种方式破碎岩石。在两次冲击之间造成孔底局部岩脊，而回转的切削具则将这已经产生了裂纹的岩脊从孔底岩体上切削下来。其应力比较集中、易产生裂纹、较小的力就可获得较大冲击速度、具有冲击碎岩和回转碎岩两者的有点，使得钻进效率更高。-冲击回转钻进最适用于粗颗粒的不均质岩层。既可以钻进较软的岩层，又可以钻进坚硬的岩层。二十九 简要说明水文孔钻进的特点-钻进大多在松散、胶结差的卵、砾石层、砂砾层及各种土层中，易塌、漏失、取心困难、事故多、效率低； 钻孔直径大、深度小，孔(井)身结构复杂，钻进方法多，设备能力大； 施工周期短，搬迁频繁，劳动强度大。三十 说明大直径回转钻进存在的主要问题及对策-三十一 说明工程地质勘察钻探的目的和特点及主要钻井方法-钻探的目的：揭露并划分地层，鉴定和描述岩土性质和成分；了解地质构造和不良地质现象的分布、界限及形态等；自钻孔中采取岩土样品，确定岩土的物理力学性质；了解地下水的类型，测量地下水水位，采取水样，分析地下水的物理和化学性质；利用钻孔进行孔内原位测试(如十字板剪力试验、旁压试验、标准贯入试验等)、水文地质试验(如抽水试验、压水试验等)和长期观测等。 -钻探的特点：工程地质钻探主要是在覆盖层中，孔深较浅，一般在50m以内。孔径依照工程地质勘察的目的而定，其变化范围较大。在钻进过程中，不仅查明岩土的种类和性质、岩土的层位和厚度等一般地质、岩土特征，还要查明岩土的原状性。如岩土的裂隙程度、密实程度、含水情况及风化特点等。钻进过程中要连续或间隔地用取土器采取原状样品。 孔内要进行各种试验工作，占用的时间较多，往往比钻进的时间还要长；钻进条件变化大，勘察对象分散。 完孔时必须止水，以封闭地下水循环的人工通道。 -钻进方法：1、机械振动钻进 2、机械螺旋钻进 三十二 说明多工艺空气钻进一般包括哪些钻进方法，分别说明他们的适用性。-由于所钻地层为松散的滑坡碎石土地层，采用常规钻进方法容易造成钻孔坍塌埋 钻，探头石卡钻等复杂的孔内事故，而且滑坡体为松散堆积层，用泥浆钻进严重漏浆，由于 浆体大量流经松散体内，还将造成松散体继续下滑的可能，给现场施工带来极大的危险。为 保证钻孔质量，顺利成孔，采用空气潜孔锤跟管钻进和潜孔锤超前扩底，套管扩孔双回旋钻进技术。以压缩空气作为潜孔锤动力，同时冷却钻头，排除岩屑。当钻孔钻进到设计深度后 ，取出中心钻具，套管留在孔内，钻孔一径成孔。-空气钻进与一般钻进方法相比具有钻进效率高、钻头寿命长、避免使用冲洗液等优点；适用于沙漠、缺水地区，冻土地带，严重漏失地层的钻进。 三十三 工程地质勘查中采取原状土样的目的，影响原状土样采取质量的主要因素。-影响原状土样质量的因素：取土器结构及取土器的因素、钻进方法、钻孔内残土、钻孔结构和垂直度、提升取土器、土样的包装 采取原状土样的目的：样品根据在采取过程中客观存在扰动的程度可分为原状样品和扰动样品。 用原状样品可以测定土层在自然状态下的各种物理力学指标，对地基土作出正确的评价，从而为各类工程建筑提供可靠的设计依据。 实际取得完全不受扰动的原状样品是不可能的的。在原状样品采取过程中，应尽可能减少扰动三十四 说明护壁堵漏的意义和常用的方法-当钻井钻穿岩层时，孔壁往往不稳定。为维护孔壁稳定，需采用具有护壁效能的冲洗液；冲洗液可平衡地层压力，阻止坍塌掉块；同时，不断地形成具有一定强度的泥皮，增加孔壁的完整性，使孔壁稳定。堵漏是指在地层涌、漏水时，选用相应的泥浆、水泥浆、化学浆液，或采取其它措施，减轻或堵住涌、漏通道，保证冲洗液正常循环。常用胶结法和堵塞法 三十五 说明岩矿心采取的基本要求和具体指标，常规取芯方法和适用性-三十六 说明孔斜的主要危害及预防孔斜的基本思路和方法-三十七 简要说明处理孔内事故的基本原则和方法-基本原则：弄清楚事故发生的前后情况。认真分析研究事故发生的情况和孔内事故的现状，提出处理方案，订出安全措施。 在恶性事故处理前，对所有使用机械设备、管材工具以及提升系统等，都必须认真检查。 处理方案确定后，要抓紧时间，及时排除，以免事故复杂化。 在处理孔内事故的一切操作中，在快的同时还要做到稳，防止慌乱，出现疏漏。 保持泥浆的良好性能，才能保持孔壁安全和不致造成泥浆沉淀。 处理方法：