鉆探工程復(fù)習(xí)資料

1、一、名詞解釋題巖石的研磨性在摩擦過(guò)程中,巖石磨損切削具的能力稱為巖石的研磨性。巖石的各向異性對(duì)有層理和片理結(jié)構(gòu)的巖石。當(dāng)外力垂直其層理或平行其片理作用時(shí),它們表現(xiàn)的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)是不一致的,稱為巖石的各向異性。閥式反作用液動(dòng)沖擊器它利用高壓液流的壓力推動(dòng)活塞沖錘上升,并壓縮工作彈簧儲(chǔ)存能量,當(dāng)分配液流機(jī)構(gòu)閥門打開高壓液流暢通而工作室中的壓力下降時(shí),則工作彈簧釋放能量,驅(qū)動(dòng)活塞急速向下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生沖擊。鉆孔軌跡鉆孔軸線在空間的位置稱為鉆孔軌跡。在機(jī)械鉆速巖心鉆探中,每小時(shí)進(jìn)尺米數(shù)叫做機(jī)械鉆速。鉆頭正常磨損鉆頭的正常磨損是指唇部、內(nèi)外徑等都是輕微、均勻的磨損,沒有局部突出變化。工程地質(zhì)鉆探為查明橋基、壩

2、基、路基、水庫(kù)、港口、大型建筑物和大型設(shè)備基礎(chǔ)的鉆探工作鉆孔大多為淺孔并有特殊的取樣要求。工作中用特制的工程鉆機(jī)進(jìn)行鉆探叫做工程地質(zhì)鉆探。鉆孔遇層角鉆孔軸線遇層點(diǎn)的切線與其在層面上的射影之間的夾角,叫做遇層角。巖石的孔隙度巖石中空隙體積與巖石總體積之比叫巖石的空隙度。鉆進(jìn)回次每次下降鉆具,經(jīng)過(guò)鉆進(jìn),到采取巖礦心,提起鉆具為一個(gè)鉆程,稱為一個(gè)鉆進(jìn)回次。均角全距作圖法對(duì)于曲線型鉆孔,在生產(chǎn)時(shí)間過(guò)程中,一般將兩側(cè)點(diǎn)之間的曲線化為折線來(lái)計(jì)算鉆孔軌跡。這種方法叫均角全距法。磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭硬質(zhì)合金具有刃角,鉆進(jìn)時(shí)刃尖角的斷面逐漸增大的鉆頭叫磨銳式合金。巖石的硬度巖石抵抗其他物體壓入的能力叫巖石的硬度。

3、金剛石參數(shù)金剛石的品質(zhì)、排列分布、含量、濃度、粒度與出刃等合稱為金剛石參數(shù)。四、簡(jiǎn)答題簡(jiǎn)述硬質(zhì)合金破碎巖石的原理及過(guò)程?1.(1硬質(zhì)合金鉆進(jìn)是以堅(jiān)硬的硬質(zhì)合金做切削具來(lái)破碎巖石,即在軸向壓力和鉆具回轉(zhuǎn)力作用下,由硬質(zhì)合金克取破碎巖石。(4分其鉆進(jìn)過(guò)程如下:(1硬質(zhì)合金鉆頭通過(guò)軸心壓力和鉆具的回轉(zhuǎn)作用,克取破碎孔底巖石;(1分(2被可取破碎的巖石顆粒由注入孔內(nèi)的沖洗液排除孔外;同時(shí)沖洗液還起著冷卻鉆頭的作用;(1分(3鉆進(jìn)過(guò)程中,巖石被克取破碎的同時(shí),合金本身不斷磨鈍和磨損,因此必須定時(shí)跟換鉆頭;(1分(4鉆進(jìn)過(guò)程中必須定期采取巖礦心。(1分沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的原理?沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)為什么能提高在硬巖中的

4、鉆進(jìn)效率?(1沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)主要是指在回轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上加入一個(gè)沖擊力以提高鉆進(jìn)效率。在鉆頭上或巖心管上聯(lián)結(jié)一個(gè)專門的沖擊器,在鉆進(jìn)中給鉆具以一定的軸向壓力和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),同時(shí)沖擊器給鉆具以一定頻率的沖擊能量,在沖擊和回轉(zhuǎn)共同作用下,鉆頭破碎巖石,進(jìn)行鉆進(jìn)。(4分沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)提高鉆進(jìn)效率的原因,有以下幾點(diǎn):(1沖擊載荷的特點(diǎn)是接觸應(yīng)力瞬時(shí)可達(dá)到極高值,應(yīng)力比較集中。(1分(2切削刃的磨損減少。(1分原因有:1沖擊破碎巖石時(shí)刃具與巖石的作用時(shí)間很短。2體積破碎的摩擦系數(shù)低于表面破碎的摩擦系數(shù),沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中很容易達(dá)到體積破碎;3鉆速快,切削具的相對(duì)磨損減少。(3分(3在沖擊時(shí)巖石上還加有一定的軸向壓力,改善了

5、沖擊能量的傳遞條件,增大了沖擊效果。(1分(4由于連續(xù)給巖石施加高頻沖擊載荷,所以在碎巖過(guò)程中裂隙發(fā)育比較完全,更有利于破碎堅(jiān)硬巖石。(1分(5在沖擊中又有連續(xù)不斷的回轉(zhuǎn)切削作用,改變了沖擊載荷的傳遞方向,充分發(fā)揮了沖擊碎巖和切削碎巖的效果。(1分3.什么是“五不掃”和“三必提”?3即不用金剛石鉆頭掃孔(1分、掃殘留巖心(1分、掃脫落巖心(1分、掃掉塊(1分、掃探石頭(1分;下鉆遇阻輕轉(zhuǎn)無(wú)效(1分、巖心堵塞(1分、鉆速驟降時(shí)必須提鉆(1分。4.何謂繩索取心鉆進(jìn)?其有何優(yōu)缺點(diǎn)?4繩索取心鉆具是一種不提鉆取心的鉆進(jìn)裝置,即在鉆進(jìn)過(guò)程中,當(dāng)巖心管裝滿巖心或巖心堵塞時(shí),不需要把孔內(nèi)全部鉆桿提升到地表,

6、而是借用專門的打撈工具和鋼絲繩把內(nèi)巖心管從鉆桿內(nèi)撈取上來(lái),只有當(dāng)鉆頭被嚴(yán)重磨損需要檢查或更換時(shí),才提升全部鉆桿柱。(2分繩索取心鉆進(jìn)的優(yōu)點(diǎn):減少起下鉆的輔助時(shí)間,增加純鉆時(shí)間,鉆孔越深經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果越顯著。(1分巖心堵塞立即撈取巖心,提高巖心采取率。(1分減少巖心掃孔磨損、擰卸及孔壁碰撞機(jī)會(huì),延長(zhǎng)鉆頭壽命。(1分減輕工人體力勞動(dòng)(1分延長(zhǎng)鉆桿螺紋壽命,降低鉆桿消耗(1分減少?zèng)_液抽吸和孔壁壓力失去平衡機(jī)會(huì),從而減少孔內(nèi)事故(1分減少起下鉆機(jī)械磨損和鋼絲繩消耗。(1分減少鉆孔彎曲度,提高鉆孔質(zhì)量(1分有利于鉆穿復(fù)雜巖層。避免孔壁坍塌掉塊。(1分可以利用巖心絞車鋼絲繩在鉆桿內(nèi)下放測(cè)斜儀,進(jìn)行測(cè)斜。(1

7、分總之,鋼絲繩取心的上述優(yōu)點(diǎn),可以保證巖礦心質(zhì)量,大大降低鉆進(jìn)成本。缺點(diǎn):要求鉆桿材質(zhì)要好、加工精度要高,這樣增加了鉆桿的成本;鉆孔柱與孔壁的間隙小,增加了鉆桿柱的磨損,也使沖洗液循環(huán)阻力增大;繩索取心鉆頭壁較厚,鉆進(jìn)堅(jiān)硬巖石時(shí),效率有所降低;回轉(zhuǎn)粗徑鉆桿柱的阻力大,因此其動(dòng)力消耗大,在深孔中影響開高轉(zhuǎn)速等。(4分簡(jiǎn)述金剛石鉆進(jìn)所用單動(dòng)雙管鉆具工作原理?1.金剛石鉆進(jìn)所用的單動(dòng)雙管鉆具雖然結(jié)構(gòu)上有所不同但其工作原理卻大致相同。鉆進(jìn)時(shí)的回轉(zhuǎn)力與軸向力均由鉆桿通過(guò)異徑接頭、外管、擴(kuò)孔器傳遞給鉆頭、內(nèi)管部分一般都坐在推力球軸承上,由于內(nèi)管與巖心有一定的摩擦,所以一般都不會(huì)跟著外管轉(zhuǎn)動(dòng),使巖心的內(nèi)管處

8、于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。送下去的沖洗液是通過(guò)內(nèi)外管的間隙流到鉆頭底部,沖不到巖心。內(nèi)管里面原有的沖洗液在巖心的推動(dòng)下,可頂開鋼球排到內(nèi)外管的間隙里去。在內(nèi)管的下部依次插有內(nèi)管短接和卡簧座,卡簧放在卡簧座中。鉆進(jìn)時(shí),隨著進(jìn)尺的增加,巖心從巖心從鉆頭內(nèi)口進(jìn)入卡簧座,穿過(guò)卡簧,又經(jīng)過(guò)內(nèi)管短節(jié)進(jìn)入內(nèi)管。若要采心,只要往上提動(dòng)鉆具,使鉆頭離開孔底一定高度,卡簧就會(huì)借助與巖心的摩擦力而相對(duì)下移,因卡簧的外壁是錐形的,所以它又帶著卡簧座下移,使卡簧座頂?shù)姐@頭內(nèi)沿上,同時(shí)它本身也將巖心越卡越緊,隨著鉆具回轉(zhuǎn)而將巖心扭斷。(10分地質(zhì)勘探對(duì)巖礦心的基本要求有那些?2.巖心鉆探中,為正確反應(yīng)巖礦心的代表性,對(duì)巖礦心質(zhì)量有

9、如下基本要求采取率(1分取出的巖礦心長(zhǎng)度與對(duì)應(yīng)孔段實(shí)際進(jìn)尺長(zhǎng)度的百分比叫做巖礦心的采取率。普查、勘查程序不同,及鉆進(jìn)礦層、巖層不同,對(duì)巖礦心采取率的要求不同,要保證得到足夠的巖礦心數(shù)量,以滿足分析、鑒定研究的要求。一般巖心取心率不低于65%,礦心不低于75%。(2分完整度(1分采取的巖礦心要保持天然的結(jié)構(gòu)構(gòu)造,如礦物顆粒形狀、大小、膠結(jié)狀態(tài)、孔隙度、層理、片理等,以反映礦物、巖石的真是性,便于劃分礦石類型,觀察原生礦物結(jié)構(gòu)共生關(guān)系。因此,必須防止人為的破壞、擾動(dòng)和顛倒。(2分純潔性(1分要求取出的巖心不受外來(lái)物質(zhì)的侵蝕、污染和滲進(jìn),一面影響礦石的品位和品級(jí),或影響礦物的物理性質(zhì)。(2分避免選擇

10、性磨損(1分鉆取的巖心應(yīng)盡量避免內(nèi)在物質(zhì)成分發(fā)生變化。選擇性磨損往往使礦心人為貧化、富集或變質(zhì),從而歪曲原來(lái)的品位和品級(jí)。(2分取心部位準(zhǔn)確(1分要求取出巖礦心的位置準(zhǔn)確。是為了得到巖礦層準(zhǔn)確的埋藏深度、厚度和產(chǎn)狀,以準(zhǔn)確地計(jì)算礦產(chǎn)儲(chǔ)量和確定地質(zhì)構(gòu)造。(2分說(shuō)明閥式“正作用”、“反作用”沖擊器工作原理3.“正作用”沖擊器是以高壓液流推動(dòng)活塞沖錘下行而進(jìn)行沖擊,并借助彈簧力量使其恢復(fù)到原來(lái)位置。在沖擊器外管中裝有活塞沖錘,它懸座在沖錘彈簧上,迫使活塞頂端始終與活閥相接觸,以封閉活塞沖錘的中間水路,活閥支持在上活閥彈簧上,并能在導(dǎo)向器中上下移動(dòng),它移動(dòng)范圍不大,上下都受到限制。高壓液流流向活塞沖錘

11、的頂部后,由于活閥封閉著活塞沖錘的中間水路而截?cái)嗔艘毫魍ǖ?當(dāng)不斷流入的高壓液流達(dá)到一定能量時(shí),便推動(dòng)活塞沖錘向下運(yùn)動(dòng),使其碰撞鐵砧產(chǎn)生一次沖擊。在活塞沖錘向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,同時(shí)也壓縮彈簧,使他逐步儲(chǔ)存能量,活閥由于受到活閥座的限制,在活塞沖錘下行后便脫開。液流開始沿活閥沖錘中間水路流向孔底;活塞沖錘產(chǎn)生沖擊作用后,因其頂部壓力降低,沖錘彈簧將所儲(chǔ)存的能量釋放出來(lái),把活塞沖錘推回原來(lái)位置?；钊麤_錘上行至死點(diǎn)與活閥接觸后,其中間水路又被封閉,再次截?cái)喔邏阂毫?第二個(gè)周期便開始。以此反復(fù)進(jìn)行便形成連續(xù)性的沖擊。(8分反作用沖擊器原理與正作用沖擊器原理相反,它是利用高壓液流的壓力推動(dòng)活塞沖錘上升,并壓

12、縮工作彈簧儲(chǔ)存能量。當(dāng)分配液流機(jī)構(gòu)閥門打開高壓液流暢通而工作室中的壓力下降時(shí),則工作彈簧釋放能量,驅(qū)動(dòng)活塞沖錘急速向下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生沖擊。其過(guò)程如下:高壓液流進(jìn)入沖擊器后,作用在活塞沖錘的下部。當(dāng)液流的作用力超過(guò)彈簧的壓縮力和活塞沖錘本身重量后,便迫使沖錘上升,。與此同時(shí),鐵砧的水路被逐步打開,高壓液流,高壓液流開始流向孔底,此時(shí),活塞沖錘以慣性作用繼續(xù)上升。當(dāng)活塞沖錘上升到死點(diǎn)時(shí),活塞沖錘下部的液流已暢通的流向孔底則工作室壓力降低。由于活塞沖錘的自身重量和彈簧釋放出所儲(chǔ)存能量的同時(shí)作用,便驅(qū)動(dòng)活塞沖錘急速向下運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生一次沖擊。在產(chǎn)生沖擊作用的同時(shí),由于活塞沖錘與鐵砧相接觸而又堵塞了液流通向孔底的

13、通道。高壓液流再次作用于活塞沖錘的下部,開始進(jìn)行第二次沖擊,周而復(fù)始,便形成了連續(xù)的沖擊。(7分試述單動(dòng)雙管鉆具的結(jié)構(gòu)類型與特點(diǎn)?1.金剛石單動(dòng)雙管鉆具結(jié)構(gòu)主要由上接頭,單動(dòng)部分,調(diào)節(jié)心軸,內(nèi)外管,卡心裝置和鉆頭組成。其中單動(dòng)部分常用三種形式:球單盤推力球軸承式、單盤推力球軸承式、雙盤推力球軸承式。單動(dòng)雙管鉆具的特點(diǎn)有:鉆進(jìn)中外管轉(zhuǎn)動(dòng),內(nèi)管不轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣除了防沖刷外,又可以避免振動(dòng)、擺動(dòng)、摩擦等機(jī)械力對(duì)巖礦心的破壞作用。另外,單動(dòng)雙管在結(jié)構(gòu)上增設(shè)有防振、防污、防脫和退心方便的裝置。因此,巖礦心的采取率、完整度、純潔性等都有較大的提高。(10分什么是巖石的可鉆性?2.巖石的可鉆性是在一定技術(shù)條件下

14、反應(yīng)鉆進(jìn)巖石難易程度的中和性指標(biāo),它反應(yīng)鉆進(jìn)時(shí)巖石抵抗破碎的能力。它取決于許多因素,其中最主要的是巖石的物理力學(xué)性質(zhì)、鉆進(jìn)方法和鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)等。隨著技術(shù)工藝和設(shè)備水平的提高鉆進(jìn)的機(jī)械速度將不斷提高,等級(jí)比例也將改變。(5分目前在巖心鉆探中衡量可鉆性指標(biāo)有如下兩種:機(jī)械鉆速:以每小時(shí)進(jìn)尺米數(shù)為指標(biāo)(1分一次提鉆長(zhǎng)度:以每回次進(jìn)尺為指標(biāo)(1分巖石可鉆性劃分常用一下方法來(lái)可鉆性級(jí)別:刻劃對(duì)比法;按巖石力學(xué)性質(zhì)分級(jí);按機(jī)械鉆速分級(jí);微鉆法分級(jí);破碎比功法分級(jí)。(5分簡(jiǎn)述閥式“正作用”、“反作用”“雙作用”沖擊器工作原理?3.“正作用”沖擊器是以高壓液流推動(dòng)活塞沖錘下行而進(jìn)行沖擊,并借助彈簧力量使其恢復(fù)

15、到原來(lái)位置。在沖擊器外管中裝有活塞沖錘,它懸座在沖錘彈簧上,迫使活塞頂端始終與活閥相接觸,以封閉活塞沖錘的中間水路,活閥支持在上活閥彈簧上,并能在導(dǎo)向器中上下移動(dòng),它移動(dòng)范圍不大,上下都受到限制。高壓液流流向活塞沖錘的頂部后,由于活閥封閉著活塞沖錘的中間水路而截?cái)嗔艘毫魍ǖ?當(dāng)不斷流入的高壓液流達(dá)到一定能量時(shí),便推動(dòng)活塞沖錘向下運(yùn)動(dòng),使其碰撞鐵砧產(chǎn)生一次沖擊。在活塞沖錘向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,同時(shí)也壓縮彈簧,使他逐步儲(chǔ)存能量,活閥由于受到活閥座的限制,在活塞沖錘下行后便脫開。液流開始沿活閥沖錘中間水路流向孔底;活塞沖錘產(chǎn)生沖擊作用后,因其頂部壓力降低,沖錘彈簧將所儲(chǔ)存的能量釋放出來(lái),把活塞沖錘推回原來(lái)

16、位置。活塞沖錘上行至死點(diǎn)與活閥接觸后,其中間水路又被封閉,再次截?cái)喔邏阂毫?第二個(gè)周期便開始。以此反復(fù)進(jìn)行便形成連續(xù)性的沖擊。(8分反作用沖擊器原理與正作用沖擊器原理相反,它是利用高壓液流的壓力推動(dòng)活塞沖錘上升,并壓縮工作彈簧儲(chǔ)存能量。當(dāng)分配液流機(jī)構(gòu)閥門打開高壓液流暢通而工作室中的壓力下降時(shí),則工作彈簧釋放能量,驅(qū)動(dòng)活塞沖錘急速向下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生沖擊。其過(guò)程如下:高壓液流進(jìn)入沖擊器后,作用在活塞沖錘的下部。當(dāng)液流的作用力超過(guò)彈簧的壓縮力和活塞沖錘本身重量后,便迫使沖錘上升,。與此同時(shí),鐵砧的水路被逐步打開,高壓液流,高壓液流開始流向孔底,此時(shí),活塞沖錘以慣性作用繼續(xù)上升。當(dāng)活塞沖錘上升到死點(diǎn)時(shí),活塞沖錘下部的液流已暢通的流向孔底則工