旋挖钻机在钻进泥岩或砂岩时经常出现打滑现象.doc

旋挖钻机在钻进泥岩或砂岩时经常出现打滑现象分析旋挖钻机在钻进泥岩或砂岩时，经常出现打滑现象，即无阻力也加不压，无法钻进或钻进困难，从而影响施工进度及生产效率。本人经过长时间的施工及经验积累，也曾在众多泥岩地质基础施工，如：湖北天兴州，嘉陵江，汨罗等工程，对钻进泥岩有一定认识及见解，通过对地质.钻具及操作的整合.最终破解泥岩钻进难题。 （一）、泥岩概述 泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩、砂岩及页岩等沉积岩类的岩石，因含有丰富的氧化物呈红色、深红色或褐色，这类岩石统称为红砂岩。红砂岩主要呈粒状碎屑结构和泥状胶结结构两种典型结构形式。多数红砂岩受大气环境的作用可崩解破碎，甚至泥化，故其岩块的大小及颗粒级配将随干湿循环的时间过程而变化。泥岩是一种由泥巴及黏土固化而成的沉积岩，其成分与构造和页岩相似但较不易碎。一种层理或页理不明显的粘土岩。泥岩具有吸水、粘结特性。 （二）、打滑原因 施工过程中，如果干孔钻进泥岩，选用螺旋钻斗钻进效率较高，如果选用双底捞砂斗也可钻进，但负载较大；孔内一旦遇水马上出现打滑现象，因此打滑与水或泥浆有直接关系，所以泥岩打滑主要原因由以下几点组成1泥岩的硬度，2水或泥浆润滑作用，3泥岩吸水软化等。 （三）、不同钻具钻进分析 1螺旋钻斗钻进水孔泥岩时，由于泥岩遇水软化，会把螺旋钻斗前端的锥头挤满泥岩渣土，形成一个整体，钻具便失去钻进作用，不能持续钻进后，水或泥浆便进入钻斗与泥岩之间而润滑，便形成打滑。 2用双底截齿钻斗钻进泥岩水孔时，由于截齿钻进方式是利用前端的合金头钻入，合金头很容易破入泥岩，但由于前端的合金头很短，固定合金头的截齿体必须跟进切入，但截齿体太钝，便形成阻力，由于截齿破入泥岩太浅，泥岩具有胶结性，从而达不到破碎效果，因此不能持续钻进，水或泥浆进入截齿与泥岩之间而润滑，便形成打滑。 3通过上述分析，泥岩胶结性好不易破碎，需较锋利的刀具，钻进切入较深，切入阻力小才能达到切削破碎的效果。 （四）、破解泥岩钻进 因此选用双底捞砂斗，切削式钻进符合上述分析。但实际捞砂斗也会出现打滑现象，不过其中包含众多因素 1.钻斗上的缺陷，比如中心定位尖不易过长过宽过钝，齿尖的角度及齿座之间的间隙，边齿的直径，斗齿的型号或齿尖磨损，最好通过改进，让齿尖长度高低落差，减少接触面积。 2.捞砂斗的直径，直径越大的钻斗，接触面积越大，越难以克服打滑，所以桩径较大可先选用较小直径的钻斗钻进。 3.克服打滑分析前面已讲到主要原因是由水或泥浆润滑引起的打滑，所以只要克服被软化的泥岩及表面的水或泥浆，就可克服泥岩打滑！克服后要持续钻进，水或泥浆便无法进入切削面，这样齿尖一直接触干地质，便可正常钻进。 4.操作操作上的控制非常重要，由于泥岩较硬，胶结性好，在水的润滑下想切入并不容易，首先把动力头提升到最高，之后必须控制动力头慢转，加压速度慢而持续，动力头与加压的速度一定配合好，如果加压行程完毕，没有切入泥岩，重新提升动力头继续钻进，一直到切入地质负荷上升，之后要持续钻进，当负荷过重时需提升动力头减轻负载，从而保护钻机部件。当负载减轻时需继续加压，以防水或泥浆进入被切削面而降低摩擦系数。5.打滑分类钻进时由于泥岩被软化，会出现两种打滑现象，一种为托底打滑，也就所谓的钻进泥层掉土打滑现象；而另一种是泥岩打滑，由于泥岩较硬本身钻进切削就较困难，而在水或泥浆的润滑下便打滑，两者打滑是有区别的，因此一定分清打滑类型，才能有效地处理。 6.处理打滑分清两种打滑非常关键，处理方式也不相同，如果是泥岩软化托底打滑那就反转正传加压来克服，如果是泥岩较硬因水降低摩擦系数打滑，通过上述的一系列整合办法便可克服。泥岩因胶结物质和风化程度的差异，其强度的变化大，因此并不是所有泥岩都可用切削式钻进。（五）、改进方案一、钻具钻进泥岩时，由于泥岩具有较强的硬度在结合泥浆润滑作用下，便出现打滑或难以钻进现象，可通过以下几点来优化钻具1、优化钻斗： 钻斗的阻力主要来源于齿尖和先导尖，因此可通过齿具的数量、位置、角度、种类、型号来降低阻力，先导尖可改变高度宽度，线性和点性接触方式程度来减低阻力2、小直径钻斗：由于减小钻斗直径，能降低扭矩负载和增加加压力的压强，因此可以使用二次或三次成孔3、技改钻斗：也可把双底捞沙齿座切割掉，在钢板上镶嵌截齿，改成双底入岩钻斗二、钻杆钻进泥岩时可使用两种钻杆，一种为摩阻式，需要钻斗提供阻力来传递加压力，还有一种是机锁式钻杆，可把钻杆锁紧传递加压力，可钻进强度较高的地层摩阻杆特点：摩阻钻杆比机锁钻杆长一节，可钻进更深的基础。摩阻杆上提下放速度快，可提升钻进速度。无需机锁解锁，带杆几率小。由于摩阻钻杆靠钻斗阻力来传递加压力，因此钻斗必须形成反作用力，摩阻杆才能传递加压力1摩阻杆应用：国内多数钻机配备摩阻钻杆，为了降低费用投入，首先要了解泥岩的强度，极限承载力和单轴抗压强度，如果极限承载力在500千帕以内，桩径为1米，那么就可以通过优化或技改钻具，结合操作是完全可以钻进2机锁式钻杆：泥岩强度较高时，需要巨大的加压力才能切削破碎，此时应选用机锁钻杆2.1机锁杆特点：机锁杆比摩阻杆少一节，因此不能钻进深桩。机锁杆上提速度慢一些，因此影响钻进速度。机锁钻杆需机锁解锁，需要一定的技巧，操作不好有带杆几率2.2使用机锁杆时，应配备双底入岩和螺旋以及筒钻，由于泥岩属沉积岩，具有片结构，因此泥岩软硬度不均，钻进较硬地层需机锁钻进，钻进较软地层可用摩阻段传递加压。无论是机锁还是解锁都需钻斗提供阻力，机锁和解锁顺序都是由内至外的过程，也就是从钻斗开始到动力头结束，虽然机锁钻杆能传递巨大的加压力，但是也需要操作控制，使用经验和技巧钻进，预防损伤钻杆三、操作：钻进泥岩时，由于泥岩的特性，泥浆润滑，在加之桩径和钻斗因素，这一切都影响着钻进，随之也给操作带来困难1原因：钻进泥岩时，出现打滑或无法钻进时，首先要找到原因，是钻斗的问题，还是地质强度问题，如果连原因都没搞清楚，又谈何的解决2加压方式：2.1摩阻杆加压：使用摩阻钻杆时，开始应持续加压，直到负载上升后在点加压，此加压方式可弥补摩阻钻杆缺陷2.2机锁杆加压：虽然机锁钻杆通过锁紧钻杆可以传递巨大加压力，但也需控制加压方式，当钻机前方履带快被加压支起时，说明加压过急或不进尺，此时不可继续加压，应确定原因，比如是否地质太硬而加压过急造成，是否钻具存在缺陷，钻斗是否钻满，斗底是否被糊住造成托底2.3机锁：使用机锁钻杆，首先了解机锁点位置，每个机锁点的间距，在结合当前钻进的孔深，就可明确最近的机锁点，通过上提或下放动力头，以最快最准确的方式锁紧钻杆2.4解锁：解锁时应在钻斗具有阻力时，解锁前应上提动力头降低机锁点的