探放水工培训教案

1 探放水工探放水工 培培 训训 教教 案案 四川省古蔺县科林矿山安全技术服务中心四川省古蔺县科林矿山安全技术服务中心 2 目目 录录 第一部第一部 煤矿安全规程煤矿安全规程 总则总则 3 3 第二部分第二部分 煤矿生产技术煤矿生产技术 7 7 第一节 煤矿地质基本知识 第二节 矿井开拓 第三节 采煤技术 第三部分钻探技术知识第三部分钻探技术知识 9 9 第一节 井下钻探基本知识 第二节钻探设备的安装与维护 第三节 钻进方法 第四节 硬质合金钻进 第五节 液压冲击回转钻进 第六节 定向钻进 第七节 复杂地层钻进 第八节 钻探工程质量 第九节 井下水文地质钻探 第十节 注浆堵水 第十一节 地面注浆 第四部分第四部分 矿井通风与灾害防治矿井通风与灾害防治 7171 第一节矿井通风 第二节 矿井瓦斯防治 第三节 矿井防灭火 第四节 矿尘防治 第五节 顶板事故防治 第五部分第五部分 自救 互救与现场急救自救 互救与现场急救 75 75 第一节 矿工自救与互救 第二节现场急救 3 古蔺县科林矿山安全技术服务中心培训教案古蔺县科林矿山安全技术服务中心培训教案 课程名称 课程名称 探放水工 总学时 总学时 72 本次课题 本次课题 煤矿安全规程 总则 学时数 学时数 4 教学目的及要求 教学目的及要求 让职工了解煤矿安全生产方针及法律法规 教学重点 教学重点 煤矿安全生产方针及法律法规 教学难点 教学难点 煤矿安全生产方针及法律法规 教学方法 教学方法 理论结合实际 教学用具 教学用具 投影仪 计算机 教学内容 教学内容 第一部第一部 煤矿安全规程煤矿安全规程 总则总则 第一条为保障煤矿安全生产和职工人身安全 防止煤矿事故 根据 煤炭法 矿山安全法 和 煤矿安全监察条例 制定本规程 第二条 在中华人民共和国领域从事煤炭生产和煤矿建设活动 必 须遵守本规程 第三条 煤矿企业必须遵守国家有关安全生产的法律 法规 规章 规程 标准和技术规范 煤矿企业必须建立 健全各级领导安全生产责任制 职能机构安全 生产责任制 岗位人员安全生产责任制 煤矿企业应建立 健全安全目标管理制度 安全奖惩制度 安全技 术措施审批制度 安全隐患排查制度 安全检查制度 安全办公会议等 制度 煤矿企业必须建立各种设备 设施检查维修制度 定期进行检查维 修 并做好记录 第四条 煤矿企业必须设置安全生产机构 配备适应工作需要的安 4 全生产人员和装备 第五条 煤矿安全工作必须实行群众监督 煤矿企业必须支持群众 安全监督组织的活动 发挥职工群众安全监督作用 职工有权制止违章作业 拒绝违章指挥 当工作地点出现险情时 有权立即停止作业 撤到安全地点 当险情没有得到处理不能保证人身 安全时 有权拒绝作业 第六条 煤矿企业必须对职工进行安全培训 未经安全培训的 不 得上岗作业 矿务局 公司 局长 经理 矿长必须具备安全专业知识 具有 领导安全生产和处理煤矿事故的能力 并经依法培训合格 取得安全任 职资格证书 特种作业人员必须按国家有关规定培训合格 取得操作资格证书 第七条 煤矿使用的涉及安全生产的产品 必须取得煤矿矿用产品 安全标志 未取得煤矿矿用产品安全标志的 不得使用 试验涉及安全生产的新技术 新工艺 新设备 新材料前 必须经 过论证 安全性能检验和鉴定 并制定安全措施 试验涉及安全生产的新技术 新工艺 新设备 新材料前 必须经 过论证 安全性能检验和鉴定 并制定安全措施 第八条 煤矿企业在编制生产建设长远发展规划和年度生产建设计 划时 必须编制安全技术发展规划和安全技术措施计划 安全技术措施 所需费用 材料和设备等必须列入企业财务 供应计划 第九条 煤矿企业必须编制年度灾害预防和处理计划 并根据具体 情况及时修改 灾害预防和处理计划由矿长负责组织实施 煤矿企业每年必须至少组织 1 次矿井救灾演习 第十条 入井人员必须戴安全帽 随身携带自救器和矿灯 严禁携 带烟草和点火物品 严禁穿化纤衣服 入井前严禁喝酒 5 煤矿企业必须建立入井检身制度和出入井人员清点制度 第十一条 煤矿企业应有创伤急救系统为其服务 创伤急救系统应 配备救护车辆 急救器材 急救装备和药品等 第一部分 煤矿安全生产方针及法律法规 煤矿安全生产方针 煤矿安全生产方针是党和国家为确保煤矿安全生产而确定的指导思 想和行动准则 即 安全第一 预防为主 煤矿安全生产方针的重要意义 安全第一 是强调安全 突出安全 安全优先 把安全放在一切工 作的首位 预防为主 是实现安全第一的前提条件 安全第一 预防为主 是目标原则和手段的关系 不能坚持安全第 一 预防为主很难落实 坚持安全第一 才能自觉地或科学地预防 达 到预期目的 反之 只有坚持预防为主 才能减少事故 消灭隐患 才 能做到安全生产 煤矿安全生产方针的贯彻落实 1 坚持管理 装备 培训并重的原则 2 坚持煤矿安全生产方针标准 3 坚持各项行之有效的措施 煤矿安全生产法律法规 我国煤矿安全生产法律法规体系主要内容有 法律有 安全生产法 煤炭法 矿山安全法 劳动法 矿 山资源法 等 行政法规有 煤矿安全监察条例 煤炭生产许可证管理办法 安全生产许可证条例 乡镇煤矿管理条例 矿山安全法实施条例 特别重大事故调查程序暂行规定 企业职工伤亡事故报告和处理规 6 定 等 地方性法规有 省矿山安全法实施办法 省煤炭法实施 办法 等 部门规章和地方政府规章有 煤矿安全规程 爆破安全规程 特种作业安全技术培训考核管理办法 等 主要安全生产法律法规 一 安全生产法 于 2002 年 6 月 29 日第九届全国人大代表常 务委员会第 28 次全体会议通过 于 2002 年 11 月 1 日起施行 二 矿山安全法 于 1992 年 11 月 7 日由第七届全国人大代表 常务委员会第 28 次全体会议通过 由国家主席以第 65 号命令发布 自 1993 年 5 月 1 日起施行 三 煤炭法 于 1996 年 8 月 29 日由第八届全国人大代表常务 委员会第 21 次全体会议通过 由国家主席以第 75 号命令发布 自 1996 年 12 月 1 日起施行 是中国第一部煤炭法 四 煤矿安全监察条例 于 2000 年 11 月 7 日以国务院第 296 号命令颁布 于 2000 年 12 月 1 日起施行 三 煤矿安全规程 制定的目的及意义 目的 是保障煤矿安全生产和职工人身安全 防止煤矿事故 意义 规范煤矿工作 加强管理和监察执法 遏制重大 特大事故 保护职工安全和健康 保证和促进我国煤炭工业健康发展和煤矿安全状 况稳定好转 为国家步入小康社会做出应有贡献 新版的 煤矿安全规程 自 2005 年 1 月 1 日起实施 四 违法与法律制裁 犯罪及其特征 1 违法 违法是指不履行法定义务或者做出的法律禁止的行为 2 违法的四要素 1 必须是一种行为 2 必须侵犯了客体 7 3 违法的主体必须是有责任能力的人或依法设置的法人 4 必须是 行为者主观上出于故意或过失 3 法律制裁 主要有 1 刑事制裁 2 民事制裁 3 行政制 裁 三种 4 犯罪 凡是违反刑法危害社会而应受到刑事处罚的称为犯罪 5 犯罪的三个特征 1 具有社会危害性 是一切犯罪的客观 属性 2 刑事违法性 即违反刑事法律的禁令 3 应受惩罚性 古蔺科林矿山安全培训中心培训教案古蔺科林矿山安全培训中心培训教案 课程名称 课程名称 探放水工 总学时 总学时 72 本次课题 本次课题 煤矿生产技术 学时数 学时数 4 教学目的及要求 教学目的及要求 让职工学习掌握煤矿生产技术 教学重点 教学重点 煤矿地质基本知识 教学难点 教学难点 煤矿地质基本知识 教学方法 教学方法 理论结合实际 教学用具 教学用具 投影仪 计算机 教学内容 教学内容 第二部分第二部分 煤矿生产技术煤矿生产技术 第一节第一节煤矿地质基本知识煤矿地质基本知识 1 煤 是由沉积形成的可燃有机岩 是一种重要的能源 2 煤层的顶板可分为伪顶 直接顶 老顶三类 3 煤层的底板可分为直接底和老底两种 4 煤层一般按厚度分为 3 类 薄煤层 3 5m 5 煤层按倾角大小分为 4 类 8 1 近水平煤层 45 6 6 煤矿地质构造主要有 1 单斜构造 2 褶皱构造 3 断 裂构造 第二节矿井开拓第二节矿井开拓 一 矿井开拓方式矿井开拓方式 1 开拓方式有 斜井开拓 立井开拓 平硐开拓 综合开拓等 1 斜井开拓的类型及优缺点 2 立井开拓的类型和优缺点 3 平硐开拓的类型和优缺点 4 综合开拓的类型和优缺点 二 矿井生产系统井生产系统 煤矿的生产系统主要有运输系统 提升系统 通风系统 排水系统 供电 供水 供压气系统等等 它们由一系列的井巷工程和机械 设备 仪器 管线等组成 一 运输系统包括运煤系统 辅助运输系统 二 提升系统包括提煤系统和辅助提升系统 三 井下巷道分类井下巷道分类 煤矿井下的巷道按其作用和服务范围 可以分为开拓巷道 准备巷道 回采巷道 3 类 2 开拓巷道 为全矿井一个水平或两个以上采区服务的巷 道 常见的开拓巷道有 石门 运输大巷 总回风巷及风井等等 3 准备巷道 为准备采区 盘区 而开凿的主要巷道 称 为准备巷道 常见的有 采区上山 采区下山 采区车场 采区石门 4 回采巷道 形成采煤工作面及为其服务的巷道称为回采巷 9 道 常见的有工作面运输巷 工作面回风巷 开切眼 第三节采煤技术第三节采煤技术 采煤方法包括采煤系统和采煤工艺两项主要内容 根据不同的地质及 技术条件 由不同的采煤系统和采煤工艺相配合 构成多种多样的采煤 方法 5 主要的采煤工艺有 1 爆破采煤 爆破采煤主要由 爆破落煤 装煤与运煤 工作面支护 采空区处理 等环节组成 2 普通机械化采煤 普通机械化采煤由破煤和装煤 运煤 工作面支护 采空区处理等工 序组成 3 综合机械化采煤工艺 综采工作面的设备配备主要有大功率双滚筒采煤机 可弯曲刮板输送 机 整体自移式支架 此外还有乳化液泵站 转载机 可伸缩带式输送 机 移动变电站等等 4 综采放顶采煤法 综采放顶煤采煤法 一般适用于缓斜及倾斜特厚煤层 它分两步完成 第一步是工作面采煤 第二步是放顶煤 第三部分钻探技术知识第三部分钻探技术知识 第一节第一节 井下钻探基本知识井下钻探基本知识 1 井下钻探的目的 10 矿井井下进行钻探的目的是 1 用来探明前方是否有矿井水 老窑水 裂隙水 岩溶水 压 力大小 2 用于煤层中瓦斯气体的抽放 3 用来探明地质构造 4 用来探煤厚 5 利用钻孔进行井下注浆 2 钻探的概念 钻探是由动力机 内燃机或电动机 带动钻机回转 由钻杆 岩 芯管和钻头组成钻柱 并由钻机给一定的轴向压力和扭矩 从而使带刃 具 切削具 的钻头产生克取岩石的作用 以达到不断往深部钻进的目 的 3 岩芯钻探的概念 岩芯钻探是利用钻机及其它钻探设备 向地下钻孔 并取出孔内岩 芯 岩石 岩粉或向孔内施放测试仪器 以供地质勘探人员或有关人员 了解不同深度地层的地质情况 为矿床勘探 工程施工等提供地质资料 的工作 凡是需要取出孔内岩芯的钻孔工作 统称为岩芯钻探 4 钻进方法的概念及分类 钻探施工向地下钻孔时 破碎孔底岩石的方法及所采取的钻进技术 称为钻进方法 目前主要是应用机械方式破碎岩石 根据作用力的性质及方法不同 钻进方法可分为回转钻进 冲击钻进 冲击回转钻进及振动钻进等 5 岩石的物理机械性质 岩石在外力作用下所表现的性质 叫做岩石的物理机械性质 根据 岩石的物理机械性质 岩石可分成坚固的 塑性的和松散的三大类 通 常用硬度 强度 研磨性 弹性和塑性等来表示 它们对钻探工作有很 11 大影响 6 岩石的物理机械性质对钻探工作的影响 1 硬度 岩石的硬度是指岩石抵抗其它物体压入的能力 又叫抗 压入强度 它是影响钻进切入深度 或压入深度 的主要因素 2 强度 岩石强度是指岩石在各种外力 拉伸 压缩 弯曲和剪 切力 作用下抵抗破碎的能力 3 弹性和脆性 岩石在去掉负荷后能恢复原来形状的特性称为弹 性 钻进具有弹性的岩石 弹性变形要消耗一部分能量 增加了钻进的 困难 岩石在外力作用下不下引起残留变形 即破碎的特性称为脆性 4 塑性 岩石在外力作用下改变了形状而不断裂的性质叫做岩石 的塑性 在钻进中塑性变形要消耗很大一部分能量 而且易产生糊钻 缩径等现象 5 研磨性 岩石磨损研磨材料的性能称岩石的研磨性或摩擦性 岩石的研磨性对钻进的影响是摩擦力 它要消耗能量和使切削具磨损 大大影响钻头的有效工作时间 6 稳定性 岩石在有自由面 如孔壁 的情况下 不坍塌 不崩 落的性质称为稳定性 岩石的稳定性与岩石本身的结构有关 与冲洗液 性能的关系也很大 在沉积岩中钻进 如果泥浆配制得不合适 就会造 成孔壁坍塌或掉块现象 煤矿安全培训中心培训教案煤矿安全培训中心培训教案 课程名称 课程名称 探放水工 总学时 总学时 72 本次课题 本次课题 钻探技术知识 学时数 学时数 4 教学目的及要求 教学目的及要求 让职工学习掌握钻探技术知识 教学重点 教学重点 钻探技术知识 12 教学难点 教学难点 钻探技术知识 教学方法 教学方法 理论结合实际 教学用具 教学用具 投影仪 计算机 教学内容 教学内容 7 岩石的可钻性的概念及影响的因素 岩石的可钻性是在一定的技术条件下钻进岩石的难易程度 是岩石 的一种固有属性 它不是指示 可钻性的好坏主要决定于岩石的物理机械性质 其次是钻进方法和 钻进规程等 而在相同的钻进方法和相同的钻进规程中 钻进时的机械 钻速 米 时 和回次进尺可作为一种可钻性指标 8 泥浆在钻进过程中的作用 泥浆在钻进过程中能够排除岩粉 保护孔壁堵漏 冷却钻头 润滑 钻具的作用 根据孔内的情况 掌握 调整好泥浆的性能 对提高钻速 防止孔内事故有很大作用 9 反映泥浆性能的指标 反映泥浆性能的指标有 流变性 滤失性 密度 含砂量 胶体率 PH 值等 这些性能的优劣决定了泥浆循环功能的效果 直接影响冷却钻头 润滑钻具 排离岩粉 携带岩粉 护壁堵漏 钻头寿命 机构钻速 台月效 率 钻进成本及孔内事故等一系列成孔技术问题 10 泥浆的各项性能指标对钻进的影响 1 泥浆的流变性直接影响岩粉排离 携带与悬浮 泵压 泵量与 功率 孔壁稳定及机械钻速等钻进工艺问题 2 泥浆滤失性对钻进的影响表现为 滤失性过大 使水敏性的泥 岩 页岩等岩层吸水膨胀 坍塌 缩径 增加起下钻阻力 易发生泥皮 夹钻事故 泥皮过厚 环状空间减小 泥包钻头 使起下钻压力增大 会导致坍塌和漏失 损害气 水层 影响下套管 13 3 泥浆的相对密度与固相含量对钻进的影响有 泥浆的固相含量 低 能提高钻进速度 减少钻头磨损及延长钻头寿命 钻进喷涌地层时 增加泥浆的相对密度 可以防止井喷 适当地调整相对密度可以平衡地 层压力 采用低相对密度泥浆 对减轻和消除冲洗液漏入是较为有效的 措施 4 泥浆含吵量 含砂量过高 会使钻头 钻具 尤其是水泵 遭 到非正常磨损 有时非常严重 泥浆的其它性能指标对钻进的影响不是很明显 11 泥浆泵的作用 泥浆泵是钻探设备中的重要组成部分之一 它的主要作用是把一定 量的冲洗液通过钻杆送到孔底 带出岩屑和岩粉并润滑和冷却钻头 保 护孔壁等 第二节钻探设备的安装与维护第二节钻探设备的安装与维护 1 钻进方法钻机的分类 根据钻进方法的不同 钻机可分为回转式和冲击式两大类 1 冲击式钻机是利用机械的动力使钻头冲击岩石 从而把岩石击 碎形成一筒状的钻孔 2 回转式钻机是利用机械的动力或液压驱动 使钻头一面回一面 切削 压入 压碎岩石来钻进 从而形成筒状钻孔 2 钻机启动前的准备工作 1 检查钻孔的方位和角度是否与设计一致 2 检查压柱是否齐全 牢固可靠 3 检查油箱油质是否清洁 油位是否符合要求 4 检查油管的连接情况 是否准确无误 接头是否连接到位 5 检查钻机上各螺栓 螺钉是否可靠 14 6 检查钻机的操纵手把是否在中间位置 减压阀 溢流阀 手轮 是否在最小位置 是否打开 3 钻机启动后的检查 1 检查主 副泵运转声音是否正常 2 检查钻机各部件是否漏油 3 检查各操作手把是否有效 4 检查回转卡盘和夹持器是否有效可靠 5 检查钻机油路是否畅通压力是否正常各压力表是否指示灵活可 靠 6 检查钻机冷却水管是否畅通 水量是否合适 4 钻机的启动 当钻机启动前的准备工作完成后 接通电源 先给水 再起动钻机 先给回转 后给进 5 停机的操作程序 充分清洗孔底石粉 将钻具提升 距离孔底一定位置 先停给进 再停旋转 先停钻机 再停供水 最后切断电源 6 钻机运转时的维护工作 1 注意油箱的油位 检查钻机各部件是否漏油 发现异常及时停 机处理 2 倾听电机和主付泵的运转声音是否正常 有问题及时停机处理 3 注意钻机压力表的指针变化 根据压力指示及时调整给进压力 出现异常及时停机分析处理 4 密切注视钻孔的返水情况 发现水量骤大或骤小及时停机分析 原因 有异常及时处理 5 注意水帽的状态运转不灵活漏水严重及时停机处理 15 6 注意钻机压柱的使用情况 出现松动及时紧固 煤矿安全培训中心培训教案煤矿安全培训中心培训教案 课程名称 课程名称 探放水工 总学时 总学时 72 本次课题 本次课题 钻探设备的安装与维护 学时数 学时数 4 4 教学目的及要求 教学目的及要求 让职工学习掌握钻探设备的安装与维护 教学重点 教学重点 钻探设备的安装与维护 教学难点 教学难点 钻探设备的安装与维护 教学方法 教学方法 理论结合实际 教学用具 教学用具 投影仪 计算机 教学内容 教学内容 7 注浆泵的工作原理及其结构 目前生产上主要采用活塞式泥浆泵 现以单缸单作用泥浆为例 介 绍其工作原理 当活塞在曲柄连杆的带动下 由左向右移动时 泵缸活塞左侧部分 容积增大 压力降低 形成负压 泥浆在外界大气作用下顶开吸水阀进 入泵室 当活塞由右向左运动时 泵缸活塞左侧部分容积减小 压力增 大 顶开排水阀 泥浆被排出 形成了吸排泥浆的过程 双缸双作用泵的工作原理与单作用相似 不同的是活塞两侧均起吸 排泥浆作用 8 泥浆泵常见的故障 故障原因和排除方法 故障故障原因排除方法 16 泵排 量小或不 能排水 压力表指 针剧烈摆 动 1 莲蓬头露出水面吸入空气 2 莲蓬头堵塞 3 吸水管接头 软管或管路堵塞 4 吸水管路连接不严密 软管磨 损破裂吸进空气 5 填料箱塞填不良或泵头压盖的 衬垫破裂吸入空气 6 吸入阀和排水阀磨损 动作失 灵或被砂等杂物堵住 7 活塞的胶皮圈磨损串水 9 缸套及拉杆磨损过大 取出清洗 拧下清洗 拧紧螺栓或更换塞线 衬垫 倒换阀或阀座或清洗 除去杂物 更换新件 更换新件 9 起动前吸水管路中没有满水或 前后水缸内无水 10 吸水高度超过允许高度 11 吸水管路过长或直径过小 12 皮带打滑 13 离合器打滑 重新打开阀盖灌水 降低泵安装高度 缩短水管长度或更换大直径 吸水管 上皮带油或拉紧 修理 调节离合器 泵运转 困难 1 填料 塞线 太紧 2 连杆铜瓦包的太紧 3 齿轮的间隙太小 4 泵与动力机的位置不在一条直 线上 放松一些 在衬瓦间增加衬垫 对直 17 运转时内 有响声 1 连杆轴承松驰 2 吸水阀排水阀弹簧松驰或断列 3 空气室内没有空气 4 泵的转数过高 5 负荷超过额定功率 6 拉杆上的活塞松驰 将轴承上紧或更换轴 瓦更换新的 停泵将空气室内的水 经过三通阀放出 查出上紧 零部件发 热 1 轴承发热过高 A 轴承不同心 轴线不平行 B 轴承润滑不充分 C 润滑油太脏 D 轴承已损坏 2 拉杆发热 填料箱发热 石棉 盘根箍的太紧 进行检查 消除故障 加润滑油 更换润滑油 更换轴承 放松石棉盘根 9 安装钻探设备的基本要求 1 钻探地基应根据勘探设计施工要求进行选择 孔位由地质 钻 探及有关部门进行现场查勘后确定 一经确定 不得擅自改动 2 钻探地基必须平坦 稳固 适用 由于井下空间条件受限以及 所打钻孔的方位不同 对地基也有不同的要求 3 基台必须安装稳固 10 钻探用的管材 钻探用管材包括钻杆 岩芯管 套管 沉淀管 钻铤和主动钻杆 1 钻杆是进行钻进的重要工具 它是钻头传递破碎岩石的扭矩和 轴向力 输送冲洗介质 按其用途分为正丝钻杆 用于正常钻进 反丝 钻杆 主要用于处理事故和纠正孔斜 2 岩芯管是容纳岩芯和导正钻孔用 18 3 套管可做为孔口管或下入孔内防止孔壁坍塌 隔离涌水 漏水 层的作用 4 沉淀管也叫取粉管或捞砂管 其作用是收集钻进时产生的较重 的岩粉和失去克取能力的细小钢粒等 沉淀管上部开口呈斜头或马蹄形 下端以左螺纹与沉淀管接头连接 5 钻铤由厚壁无缝钢管制成 其单位长度重量较大 接续在岩芯 管上部可起加压和 拉直 钻杆的作用 同时还起防斜作用 6 主动钻杆是夹持在立轴或转盘中的非圆环断面的钻杆 其作用 是向孔内钻具传递扭矩 煤矿安全培训中心培训教案煤矿安全培训中心培训教案 课程名称 课程名称 探放水工 总学时 总学时 72 本次课题 本次课题 钻进方法 学时数 学时数 4 4 教学目的及要求 教学目的及要求 让职工学习掌握钻进方法 教学重点 教学重点 钻进方法 教学难点 教学难点 钻进方法 教学方法 教学方法 理论结合实际 教学用具 教学用具 投影仪 计算机 教学内容 教学内容 第三节第三节 钻进方法钻进方法 金刚石钻进金刚石钻进 1 影响钻进速度的因素 概括来讲 影响钻进度的因素有 钻头的选择和使用 钻进参数 压力 转速 泵量 的确定 冲洗液的性质和水力功率的利用等 1 钻压对钻速的影响 在其他条件相同的情况下 随着钻压的增 19 加 钻速是增加的 但是 如果钻压过大 钻头切削具 吃入 过深 孔底的岩石和钻出的岩悄被钻头压得太紧 泥浆不能及时把岩屑冲跑 结果钻头不能继续有效地 吃入 的破碎岩石 钻速反而变慢 这时旋 转所需扭距会很大 易出现严重的憋泵 跳钻或动力负荷增大等现象 2 转速对钻速的影响 钻速随转速的增加而提高 因为转速较大 单位时间内钻头切削岩石的次数也越多 二者基本上是成正比的 但是 在实际钻进中 转速由于受下列因素的限制 不能任意增大 a 设备和钻具等条件 特别是在钻深孔孔段作业 应考虑动力和钻 具的质量 不宜用高转速 否则会产生机械故障或断钻具等事故 b 岩石性质 在研磨性大的地层 钻头磨损十分厉害 如果转速过 大 钻头寿命会显著降低 使回次进尺缩短 因此不宜用过大的转速 硬质地层因为钻压必须加大 所以转速受到限制 需要适当降低 3 冲洗液的排量对钻速的影响 在钻进过程中如果孔底岩屑 岩 粉不能及时冲洗清除 那么钻头就首先重复破碎这些岩屑 然后才能钻 进新地层 这不仅降低了钻速 而且还存在着糊钻的危险 随着泵排量 的增加 孔底清洁 钻速相应增大 使钻头冲进尺提高 4 钻压 转速 泵量配合的基本原则 钻压 转速 泵量三者呈互相联系 互相制约的辩证关系 只有三 个参数合理地配合 才能获得较高的钻速 对于较软地层 采用大排量 高转速 适当的钻压 其中排量是主要的 对于中深孔 深孔和较硬地 层 则采用高钻压 大排量 适当的转速 而钻压是主要的 当然泥浆的比重 粘度 固相的含量 对提高钻速也有很大影响 2 钻孔结构的概念及钻孔结构的确定 钻孔结构是指钻孔由开孔至终孔孔径的变化 一般情况下 变径次 数多 钻孔结构复杂 换径次数少 钻孔结构简单 在钻孔设计与施工 时 要充分考虑矿区岩石的性质 水文地质条件 钻孔终孔口径 钻孔 20 深度 钻进方法 钻孔用途等因素 在保证钻孔质量和正常钻进的前提 下 尺可能地采用泥浆护孔 力争少换径 少下或不下套管 最大限度 地简化钻孔结构 以降低钻进成本 根据地质设计要求确定相应的终孔直径 根据地质条件 钻孔设计 深度 钻进方法 护壁措施及设备能力因素 合理确定开孔直径 换径 次数及其深度 在条件允许的情况下应简化钻孔结构 3 金刚石的主要性能 1 硬度大 是目前自然界所发现的矿物中最硬的 在莫式硬度分 级中它是最高一级 2 耐磨性高 相当于硬质合金的 100 倍 钢铁的 900 倍 3 脆性大 受冲击时会破碎成许多小块 甚至发生解理现象 4 热稳定性有一定的范围 在空气中加热至 800 以上时 会部 分或全部石墨化 5 一般情况下不与酸发生化学反应 利用这个特性可以回收钻头 上的金刚石 煤矿安全培训中心培训教案煤矿安全培训中心培训教案 课程名称 课程名称 探放水工 总学时 总学时 72 本次课题 本次课题 钻进方法 学时数 学时数 4 4 教学目的及要求 教学目的及要求 让职工学习掌握钻进方法 教学重点 教学重点 钻进方法 教学难点 教学难点 钻进方法 教学方法 教学方法 理论结合实际 教学用具 教学用具 投影仪 计算机 教学内容 教学内容 4 金刚石钻头的组成及常见的金刚石钻头的形式 21 金刚石钻头由金刚石 合金胎体和钻头体三部分组成 根据金刚石在胎体中的包镶形式 金刚石钻头可分为表镶式和孕镶 式两种 表镶式金刚石钻头是将金刚石镶在钻头胎体表面 每颗金刚石露出 1 4 1 3 于胎体外 出刃量 金刚石呈放射状排列 螺旋状排列或脊形 排列 按金刚石的颗粒大小 表镶金刚石钻头又可分为大 粗粒 粒钻 头 中粒钻头 细粒钻头 孕镶金刚石钻头是将较细粒的金刚石均匀分布在胎体中 钻进时随 着胎体不断磨损 金刚石也不断露出 该型钻头用于钻进坚硬及较破碎 地层 金刚石钻头按用途不同 可分为取芯钻头 不取芯钻头 套管钻头 无内刃 等 其中取芯钻头又分单管钻头和双管钻头 按金刚石的成因不同 可分为天然金刚石钻头和人造金刚石钻头 井下钻探中常用的金刚石钻头 5 金刚石钻头护孔器的组成及其作用 金刚石扩孔器由扩孔器钢体 金刚石 胎体组成 金刚石扩孔器的重要功能是修整孔壁 防止因钻头磨损缩径而造成 直径减小或新钻头不能下入孔底进行正常钻进 扩孔器外径一般比钻头 外径大 0 3mm 钻进时 扩孔器还起减少钻具摆动的作用 有利于延长钻头的使用 寿命 单管扩孔器在钻进时 还起贮存卡簧和限制卡簧活动高度的作用 6 金刚石钻头的选择 1 根据岩石的性质选择钻头 钻进不同岩性岩层 要选用不同粒 度的金刚石表镶钻头或胎体硬度不同的孕镶钻头 因为颗粒大小不同的 金刚石和硬度不同的孕镶胎体在各种岩石中的克取效率及破碎的程度不 22 同 使用不当 就会降低钻进效率或缩短钻头的使用寿命 所以选用钻 头时 一定要依据岩石的可钻性 6 7 级的中硬岩层 可采用大颗粒表镶钻头 8 9 级的硬岩层 可采用中粒表镶钻头 10 12 级的坚硬岩层 可采用细粒表镶钻头或胎体硬度较大的孕镶 钻头 研磨性很强的岩石如石英砂岩 应该采用细粒表镶钻头或胎体硬度 较大的孕镶钻头 对节理发育 构造复杂的破碎岩层 应采用胎体硬度大的孕镶钻头 或细粒表镶钻头 而且应尽可能地采用双管钻头 配用单动双层岩芯管 根据岩石的类型 研磨性 和完整性来选择不同类型 的金刚石钻头的扩孔器 可参照下表 2 按顺序 使用钻头 对同批使用的 钻头的扩孔器 在使用前要 用游标卡尺较精确地量出 钻头的外径尺寸 并根据 其尺寸大小排列使用顺序 先用大的 后用小的 特 别是在坚硬岩层中钻进 对扩孔器的外径要控制严 格一此 由于钻孔 实际直径往往 23 扩孔器的外径大 0 2mm 左右 因此下一个回次用扩孔器 或钻头 的外 径也允许比上一个回次用扩孔器 或钻头 提钻后的外径大 0 2mm 另外 对于个别内径特别小的钻头应尽量先使用 避免造成岩芯堵塞 3 扩孔器 卡簧与修路头的配合 A 扩孔器与钻头的配合 通常扩孔器的直径应比钻头的外径大 0 1 0 5mm 在硬岩层中一般不能超过 0 3mm B 卡簧与钻头的配合 卡簧的内径应比钻头内径小 0 33mm 将卡 簧套在岩芯上 用手可以轻轻推动为合格 如果推动很费劲 则容易发 生岩芯堵塞和影响效率 如果卡簧在岩芯上固定不住 就易发生岩芯脱 落 甚至取不上岩芯的情况 7 钻压对金刚石钻进中的影响 根据实践经验 每一个金刚石钻头的整个使用过程大体上可分为初 磨阶段和一般钻进阶段 在不同的阶段应采用不同的钻压 1 初压力 金刚石钻头初次下至孔底时所给的压力为初压力 由 于新钻头的金刚石出刃不一致 以及钻头外径与孔壁之间 内径与岩芯 根底之间不一定相适应 因此应采用小钻压 慢转速磨一段时间 以免 发生金刚石崩刃 胎体掉块或岩芯堵塞 2 一般钻进压力 在新钻头适应孔底环境之后 可逐渐加大钻压 同时转速也应加快 使其保持较高的钻进效率 当金刚石逐渐磨钝 效 率有下降的趋热时 为了保持原有效率 则可继续加大钻压 一直到钻 头停用为止 这一过程的钻压就叫一般钻进压力 金刚石的抗压能力虽然比任何岩石的都大的多 但是由于目前钻具 主要是钻杆 还不十分稳定 如果无止境地加压 就将造成金刚石的碎裂 金刚石钻进压力参照表 表 3 钻 头 压 力 钻头类 24 576777 表镶 初压力 正常压 力 100 200 400 800 200 300 600 1200 200 400 800 1600 孕镶 正常压 力 400 800 500 1000 600 1200 说明 钻头直径单位为毫米 压力单位为公斤 煤矿安全培训中心培训教案煤矿安全培训中心培训教案 课程名称 课程名称 探放水工 总学时 总学时 72 本次课题 本次课题 钻进方法 学时数 学时数 4 4 教学目的及要求 教学目的及要求 让职工学习掌握钻进方法 教学重点 教学重点 钻进方法 教学难点 教学难点 钻进方法 教学方法 教学方法 理论结合实际 教学用具 教学用具 投影仪 计算机 教学内容 教学内容 8 送水量对金刚石钻进的影响 由于金刚石钻进转速高 钻头底部与岩石的摩擦很大 要产生高热 而金刚石本身的导热性和抗热性较差 因此必须很好的解决金刚石的冷 却问题 否则会产生烧钻现象 25 同时由于转速高 产生岩粉多 而粗径钻具与孔壁的间隙小 如果不连 续送水排除岩粉 就会引起糊钻烧坏钻头 上述情况说明金刚石进送水量的重要性 在操作中一定要重视 送水量的大小与钻头直径 岩石性质各冲洗液性质有关 可参照下 表 金刚石钻进水量参照表 较硬 硬坚硬 完整破碎完整破碎 7780 110 110 120 60 90 90 110 6770 100 100 120 50 80 80 100 5760 9090 11040 7070 90 说明 钻头直径单位 毫米 转速单位 转 分 9 泵压对金刚石钻进的影响 在金刚石钻进中 不能忽视泵压的作用 钻进中如果泵压发生小幅 度的升降 一般是孔底换层的征兆 这时要注意进尺情况和听取声音 必要时可以调整钻进参数 以防岩芯堵塞 如果钻进效率突然下降或不 进尺 而泵压猛然大幅度增高 这是严重岩芯堵塞的反映 要尽快将钻 具提离孔底 否则将会发生烧钻事故 如果泵压突然大幅度下降 这可 能是钻具折断或脱扣了 应立即停车进行检查 总之泵压的变化可以帮 助我们迅速判断孔内情况 当然 也不是唯一的办法 在操作中要注意 观察和分析 10 金刚石钻进中钻头与扩孔器的选择 1 应根据岩石的可钻性 研磨性及其完事程度选择钻头 扩孔器 岩 石 类 水 量 钻头直 径 26 类型及金刚石粒度 浓度和胎体硬度 具体可参照下表 2 在硬 坚硬 可钻性级别高以及裂隙 破碎的岩层中钻进 应 选用细粒表镶或细目孕镶钻头及扩孔器 在中硬 可钻性级别低及均质 完整的岩层中钻进 应选用粗粒表镶或细目孕镶钻头及扩孔器 在研磨 性强的岩层中钻进 应选用硬胎体孕镶钻头及扩孔器 在塑性大的岩石 中钻进 可选用复合片钻头及扩孔器 11 金刚石钻进中的 钻具结构 1 金刚石钻进一般 采用双管单动取芯器 取 芯器应具有良好的单动 内管扶正 卡芯可靠等性 能 内管与外管同心 其 环状间隙应不小于 1 5mm 以保证水路畅通 2 扩孔器外径应比 钻头外径大0 3 0 5mm 岩石硬时取下限值 钻头内径应比卡簧自由 内径大 0 2 0 4mm 卡簧 座与钻头内台阶的间隙一般为 3 5mm 并可调整 3 异径接头 扩孔器 钻头 短节 卡簧座等同心度要好 而且 内管与短节 短节与卡簧座装好提起后不得自由脱落 4 取芯器上还应没有扶正器 稳定器等装置 5 取芯器内外管应无坑疤 裂纹 不扁 不呈喇叭形 丝扣完好 27 12 金刚石钻进中 钻进操作注意事项 1 在每一个回次钻进时应由一人操作 操作时必须保持钻压稳定 进尺速度均匀 不得随意提动钻具 操作人员不得擅离岗位 并严禁停 泵干钻取芯 2 钻进操作中应注意观察各种仪表变化 机器运行及进尺速度等 情况 若发现异常必须及时处理 3 在钻进过程中 应有专人观察水泵的工作情况 严防送水中断 并严禁用三通阀调节泵量 4 孔底必须保持洁净 不得残留金属及磨料等杂物 由硬质合金 钻进后换用金刚石钻进时 必须磨孔 换径后应修整孔壁台阶 5 坚持 四必提 措施 即下钻过程中遇阻经转动钻具无效时 钻进同类岩石时骤然下降时 岩芯堵塞时及发现烧钻征兆时 必须立即 提钻 6 钻头及扩孔器必须排队使用 即轻压 2 3KN 慢转 100r min 初钻 10 分钟后逐渐加至正常技术参数 若发现钻进速 度不正常时应提钻检查钻头 7 减压钻进时 应先用升降机将钻具绷紧后倒杆 之后缓慢开车 逐渐加压 初钻 1 分钟后再恢复正常技术参数 8 下钻时当钻头距孔底 0 3 0 5m 处 应先开泵冲孔 然后慢扫 至孔底 钻进数分钟后再施加正常参数 9 在任何情况下 均不得盲目施加钻压及提高转速 当钻进中发 觉岩层变软 进尺较快时 应减压控制钻进速度 10 严禁使用新钻头或完好的钻头扫孔 扫残留岩芯 扫脱落岩 芯 扫掉块或探头石 禁止金刚石与钢粒钻进交替进行 11 钻头及扩孔器遇有下列情况时停止使用 28 a 表镶钻头内外径标准尺寸磨损 0 2mm 复合片钻头或孕镶钻头内 外径标准尺寸磨损 0 4mm b 表镶钻头金刚石颗粒裸露胎体 1 3 或 30 以上的金刚石颗粒脱落 或破碎时 c 钻头出现异常变形 钻头体 丝扣部分 或磨损 磨偏 裂纹 掉 块 沟槽或严重冲蚀等 d 孕镶钻头发现石墨化现象 e 钻头虽属正常磨损 但影响钻速 f 扩孔器严重磨损 煤矿安全培训中心培训教案煤矿安全培训中心培训教案 课程名称 课程名称 探放水工 总学时 总学时 72 本次课题 本次课题 钻进方法 学时数 学时数 4 4 教学目的及要求 教学目的及要求 让职工学习掌握钻进方法 教学重点 教学重点 钻进方法 教学难点 教学难点 钻进方法 教学方法 教学方法 理论结合实际 教学用具 教学用具 投影仪 计算机 教学内容 教学内容 13 每回次均应检查卡簧的磨损情况及其卡芯性能 一般采用上 回次的岩芯塞入将有卡簧的卡簧座内 依靠岩芯自重卡紧不脱落者为合 格 不则禁用 14 当升降或取放拧卸钻具时 应注意保护钻头及扩孔器 拧卸 时应用多触点工具 并严禁猛力敲打钻头或咬夹金刚石及胎体 15 在复杂地层钻进时 下钻必须谨慎 适当控制下降速度 提 钻时应向孔内回灌冲洗液 29 16 当孔底残留岩芯超过 0 3m 时 必须专程捞取 17 建立与健全钻头及扩孔器的保管 使用制度 应同专人保管 检查 发放及回收 并登记造册 填写明细卡片 随同保存 第四节第四节 硬质合金钻进硬质合金钻进 1 钻探用硬质合金的主要成份及特点 钻探用的硬质合金切削具为钨钴类合金 它具有厚度高 韧性大 耐磨性强 酸碱中抗腐蚀 潮湿中不氧化 在高温度 不超过 900 镶 焊不变质等特点 2 硬质合金牌号的意义 硬质合金常用牌号为 YG4C YG8 YG6 等 Y 表示碳化钨 G 表示钴 后面的数字表示钴含量的百分数 最后面的 C 表示粗粒结晶颗粒合金 常用硬质合金牌号 规格 性能及其选用范围 可参照下表 硬质合金牌号 性能及适用范围表硬质合金牌号 性能及适用范围表 物理机械性 能 牌号抗弯 强度 kPa 硬度 HRC 适用范围 YG4C1372090 泥岩 砂岩 灰 岩 软硬互层 煤系地层 YG61323088 5中硬 均质岩石 YG6X1323091中硬岩石 YG8C1476087 5中硬岩石 YG81421088中硬岩石 YC11C 1666087坚硬岩石 适用 30 于牙轮钻头 YG13C 1666086 中硬 坚硬岩石 适用于牙轮钻 头 YG151715086 坚硬岩石 适用 于冲击回转钻头 3 硬质合金钻头组成部分及其结构 硬质合金钻头包括空白钻头和硬质合金两部分 其结构是硬质合金 在空白体钻头上的排列形式 镶嵌数量 出刃 空白钻头底唇以下的合 金部分 等 依据钻进岩石的性质而定 它的合理与否 直接影响钻进 的速度 钻头的使用寿命和技术参数的确定 同时也影响钻头原材料的 消耗 4 空白钻头 钻头体 的结构 答 空白钻头用 D 40 D 45 号无缝钢管制成 钻头壁厚一般为 7 9mm 钻头高度一般 85 100mm 左右 包括丝扣部分 内圆锥度一般在 1 48 3 25 左右 钻头体上均开有水口 水槽 或钻有水眼 根据钻 头型式不同而变化 水口高度一般为 10 15mm 钻进软岩层可增至 20mm 水口的形状有三角形 弧形 梯形 矩形等 5 硬质合金在空白体上的排列 硬质合金的排列形式有单圈排列 多圈排列和密集排列三种 1 单圈排列钻头适用于研磨性小的软岩石 2 多圈排列钻头适用于研磨性不大 中等硬度的岩石 3 密集式钻头 包括针状胎块钻头 适用于研磨性大 坚硬或节理 裂隙发育的岩石 硬质合金的排列应满足 31 1 排列形式与刃对称 保持钻头工作平稳 2 每颗合金工作时受力均匀 磨损均匀 3 每颗合金能分别破碎岩石 创造自由面 以提高钻进效率 延长 使用寿命 4 合金间保持一定距离 以利于排除岩粉 便于修磨 18 硬质合金切削具的数量和出刃大小 硬质合金切削具的数量主要根据岩石性质和钻头直径而定 数量过 多会降低单位面积所受的压力 使切入岩石深度减小 从而降低钻速 数量过少则会造成硬质合金迅速磨损 回次进尺减少 同样降低钻速 钻头直径越大 所需硬质合金数目也越多 单圈排列钻头所需硬质合金 数目少于多圈排列 尤其是少于密集排列钻头所需的硬质合金数目 不 同规格钻头所需合金数 可参照下表 不同规格钻头所需金数 个 参照表 钻头直径 毫米 岩石名称 5767 77 75 91110 摩擦性岩 石 66 96 99 12 12 15 弱摩擦性 岩石 444 66 99 12 硬质合金在空白钻头上的镶嵌形式有三种 主要根据镶嵌角的大小来 区分 镶嵌角即切削角 是合金刃面与岩石切削表面的夹角 镶嵌角小 于 90 的为正前角斜镶 镶嵌角等于 90 的为直镶 镶嵌角大于 90 的 为负前角斜镶 常用的出刃规格参照表 岩石性质内出刃外出底出刃 32 毫米 刃 毫 米 毫米 松软 塑性 粘性 弱摩擦性 1 5 2 52 32 4 中等硬度 强摩擦 性岩石 1 21 21 5 2 5 切削上的出刃是为了保持钻头和岩石之间有一定的间隙 以保证冲 洗液畅通和钻头体不受磨损 因此 切削具出刃的大小应根据岩石的性 质和切削具的型号来确定 为了防止由于松软的 塑性很大的 遇水膨 胀的岩石缩径和岩芯膨胀而造成的堵水和糊钻现象 应采取加大出刃规 格 在这种岩层中钻进 常用肋骨式钻头 对中等硬度岩石和摩擦性强 有裂隙的岩石 应采取减小出刃规格 以防止崩刀 一般常用的出刃规 格可参照上表 煤矿安全培训中心培训教案煤矿安全培训中心培训教案 课程名称 课程名称 探放水工 总学时 总学时 72 本次课题 本次课题 钻进方法 学时数 学时数 4 4 教学目的及要求 教学目的及要求 让职工学习掌握钻进方法 教学重点 教学重点 钻进方法 教学难点 教学难点 钻进方法 教学方法 教学方法 理论结合实际 教学用具 教学用具 投影仪 计算机 教学内容 教学内容 6 硬质合金钻进规程 硬质合金钻进技术操作规程包括轴心压力 钻头转速 冲洗液量及 33 冲洗液性质等 它们对钻进效率 钻孔质量 材料消耗 施工安全等有 直接影响 在操作过程中应根据岩石性质 钻头结构 钻探设备和钻具 的可能性 以及钻孔质量要求等条件来合理掌握 尽可能采用 二大一 快 压力大 水量大 转速快 的钻进规程 通过生产实践总结出最优 的钻进工艺参数 7 钻压对硬质合金钻进的影响 钻头压力与回转力构成了切削具破碎岩石的切削力 钻速的提高主 要依靠钻头压力增加来实现 切削钻进时 由于切削具上单位面积的压 力不同 岩石破碎情况就有所区别 根据压力大小 可以把岩石破碎情 况分为三个不同区域 在第一区域内 钻压很小时 接触面上的压力达不到破碎体的抗 压入强度 切削具压不进岩石 只能产生表面研磨破碎 称为表面破碎 区 这个区域内不仅效率很低 而且切削具受到严重磨损 第二区域属过渡区 和表面破碎区一样 接触面压力小于岩石抵抗 压入强度 这时岩石的破碎是属于疲劳破碎 钻进速度比钻压增加的快 些 第三区域 接触面上的压力等于或大于破碎体的抗压入强度 这时 切削具能够切入岩石 岩石进行体积破碎 使钻进速度大大提高 并且 钻压和钻进速度几乎成直线增加 合理的钻头压力应是既能获得最大平均速度 又能保证钻头的耐久性 不同的岩石有不同的抵抗破碎强度 钻进中硬岩石 应采用较大的钻头 压力 否则光磨切削具 进尺少 钻进软的岩石 虽然增大压力在一定 的范围内可以获得较快的进尺 但要注意解决排除岩粉 岩屑的问题 否则造成重复破碎或糊钻现象 也会降低钻进效率 在钻进有裂隙的岩 层时 一般钻头压力应比正常压力降低 20 30 要防止切削具崩刃 钻 进倾角大的岩层时 也应适当减少压力 以防造成孔斜 根据一般经验 34 开始接触孔底时的初压力 应比正常压力小 1 3 1 4 钻进 5 10 分钟左 右再转为正常压力 初压小 主要防止合金崩刀和修磨合金刃角时间 在一个回次的最后 半小时左右 又要适当增大压力 因为切削具刃角 磨钝后与岩石接触底面积增大 从而降低了单位面积的压力 为保持其 加压均匀所以需较大压力 在各种不同地层和采用不同型号硬质合钻头进时每颗切削具压力见下表 常用钻压 转速 冲洗液量参照表常用钻压 转速 冲洗液量参照表 钻头压力 岩石 级别 岩石 性质 取芯钻 头 KN 粒 刮刀钻 头 KN cm 立轴转 速 转 分 冲洗液 量 升 分 1 3 部分 4 级 岩石 塑性 弱摩 擦性 均质 岩石 0 5 0 61 1 2200 35080 5 7 级部 分 8 级岩 石 均质 磨擦 性较 强中 硬岩 石 0 8 1 2 1 2 1 5 150 25080 8 转速对硬质合金钻进的影响 钻头转速是衡量钻具回转快慢的参数 也是决定切削具在孔底单位 时间内破碎岩石速度的因素之一 它与钻头压力配合组成切削力 35 不同性质的岩石要求的最优转速也不相同 对于较软研磨性比较小 的岩石 可以用高转速 其极限值很高 这时转速和钻进速度 几乎成 正比地直线上升 如图 3 2 因为磨擦性低的岩石 进 的 刀深 转速 高时 钻速就高而摩擦性高的岩石 进刀浅 转速高时 缩短合金的使 用寿命 钻速也不高 综上所述 钻头的转速必须根据岩石性质和所用钻头类型来选择 在具裂隙的岩层中 为了 防止崩刃 转速适当降低 22 送水量对硬质合金钻 进有何影响 答 送水量的大小与压力 转速的关系是主攻与协同的关 系 硬质合金钻时时 应尽可能采用最大的送水量 以迅速地排除岩粉 岩屑 经常保持孔底清洁 同时也起冷却润滑钻头切削具的作用 减少 其磨损