巖心采取方法

鉆探工程質(zhì)量及技術(shù)措施一、鉆探工程質(zhì)量在地質(zhì)勘探中的重要性鉆探工程是地質(zhì)勘探獲得地質(zhì)實(shí)物資料的必要手段，了解礦體的埋藏深度、厚度、產(chǎn)狀、品味、以及構(gòu)造和巖石的物理機(jī)械性質(zhì)等，進(jìn)而對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，是提交儲(chǔ)量報(bào)告的第一手資料。鉆探工程質(zhì)量直接地影響著判斷地質(zhì)構(gòu)造、確定巖層性質(zhì)及水文地質(zhì)與工程地質(zhì)的準(zhǔn)確性與可靠性。工程中，不僅要提高鉆進(jìn)效率，更要注重工程質(zhì)量，力求準(zhǔn)確地從鉆孔中獲得真實(shí)可靠的地質(zhì)實(shí)物資料。

1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室?guī)r心鉆探工程質(zhì)量指標(biāo)1、巖礦心采取與整理2、鉆孔彎曲度3、簡(jiǎn)易水文觀測(cè)4、校正孔深5、原始報(bào)表6、封孔1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室六項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)的主要作用是什么？

巖礦心采取與整理：巖礦心采取數(shù)量和品質(zhì)，直接影響著判斷地質(zhì)構(gòu)造、評(píng)價(jià)礦產(chǎn)資源、提交礦產(chǎn)儲(chǔ)量和礦山開采設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性，因此，從鉆孔中采取出能夠全面代表相應(yīng)孔段巖礦層的巖礦心，要求在數(shù)量上有足夠的體積在質(zhì)量上能夠保持原生結(jié)構(gòu)和含礦品位，并通過(guò)巖礦心的分析、鑒定和化驗(yàn)來(lái)了解確定礦體厚度，埋藏深度、礦石品位，化學(xué)成分以及巖礦的物理力學(xué)性質(zhì)等，因此，巖礦心采取與整理是衡量鉆孔質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

鉆孔彎曲度的測(cè)量及校正孔深：主要用于判斷鉆孔所鉆穿礦體部位的空間位置，解決礦層的定位等問題。

簡(jiǎn)易水文觀測(cè)：是為礦區(qū)開采提供必要的水文地質(zhì)資料，了解礦體的開采條件，也是礦山建設(shè)設(shè)計(jì)依據(jù)之一。

原始報(bào)表：是現(xiàn)場(chǎng)隨施工進(jìn)度逐項(xiàng)填寫的原始記錄。是鉆探生產(chǎn)全過(guò)程的反映，是編制地質(zhì)報(bào)告的基本資料，是分析生產(chǎn)技術(shù)組織狀況的原始材料，也是今后查對(duì)鉆孔地質(zhì)資料的原始依據(jù)。終孔由機(jī)臺(tái)匯訂成冊(cè)，交有關(guān)部門歸檔存查。封孔：為了防止地表水和地下水對(duì)礦層的浸蝕以及開采時(shí)對(duì)礦井產(chǎn)生的影響。1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一部分巖礦心的采取

一、巖礦心采取是鉆探與鉆井工作的重要內(nèi)容。

1、鉆探與鉆井中，從地下采取巖心、礦心，對(duì)地質(zhì)構(gòu)造判斷、資源評(píng)價(jià)、水文地質(zhì)調(diào)查及提交礦產(chǎn)儲(chǔ)量有重要意義；

2、工程地質(zhì)勘察中取巖土樣，了解地層的物理力學(xué)性質(zhì)；

3、抽心驗(yàn)樁時(shí)，取心樣以檢查樁基的質(zhì)量；

4、有時(shí)，為了鉆進(jìn)方便，也可能采取取心鉆進(jìn)，例如，在硬巖層中鉆大直徑鉆孔，取心鉆進(jìn)由于破碎面積小而表現(xiàn)出比全面鉆進(jìn)有較高的鉆進(jìn)效率。因此，如何取出、取全、取準(zhǔn)可靠的實(shí)物地質(zhì)樣品是鉆探工作的關(guān)鍵技術(shù)之一。1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室?guī)r礦心采取的要求及影響因素一、鉆探與鉆井工程采集巖礦心的質(zhì)量要求樣品數(shù)量足夠，能反映巖層性質(zhì)在空間上的變化；樣品擾動(dòng)小，成分保真且無(wú)選擇性破壞，化驗(yàn)分析結(jié)果不超過(guò)技術(shù)允許的誤差；取樣位置準(zhǔn)確，能正確界定巖土層和礦體。鉆探與鉆井工程中常用采取率、完整性、純潔性及代表性來(lái)衡量取樣的質(zhì)量。

1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室?guī)r礦心采取的要求1、巖(礦)心的采取率

巖(礦)心的采取率是指在回次鉆進(jìn)過(guò)程中，實(shí)際取出的巖(礦)心長(zhǎng)度與實(shí)際鉆進(jìn)進(jìn)尺的比值。即：

采取率：反映取出的巖(礦)心的數(shù)量，其值越高越好。根據(jù)普查與勘探程度及巖礦層的不同，對(duì)巖礦心采取率要求也不同，一般：巖心不低于65％，礦心不低于75％，如果不足應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)取。1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室由于礦床的類型和各種礦的具體要求不同，其采取率要求應(yīng)根據(jù)具體情況由地質(zhì)、探礦和水文地質(zhì)等部門共同確定。當(dāng)?shù)V區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、地層層序、含礦品味等已基本了解，并有物探綜合測(cè)井密切配合的情況下，可采取不取心或部分取心的辦法鉆進(jìn)。·巖礦心采取率的計(jì)算：應(yīng)以實(shí)際鉆進(jìn)固體礦層為計(jì)算對(duì)象，除設(shè)計(jì)要求者外，浮土、流砂層及表面覆蓋的一般不參加計(jì)算。廢礦坑及天然空洞的進(jìn)尺或巖粉、坍塌物等，不列入巖礦心采取率的計(jì)算。1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室?guī)r礦心采取的要求

2、完整性

所謂完整性即取出的巖心、礦心要保持其天然的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造（原生結(jié)構(gòu)）。如巖層的膠結(jié)狀態(tài)、孔隙度、層理、片理、原始接觸界面、礦物的顆粒形狀、大小等。以便劃分巖層類型，所以，要求在鉆進(jìn)取巖礦心盡量避免人為的破碎、顛倒和擾動(dòng)。

3、純潔性要求取上的巖礦心不受外污的浸蝕。以免影響礦石的品位、品級(jí)和物理性質(zhì)。如煤心混入粘土后，灰分必然增加；滑石混入泥漿后，二氧化硅將提高。1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室?guī)r礦心采取的要求4、代表性

巖礦心的選擇性磨損，會(huì)使其內(nèi)在物質(zhì)成分發(fā)生變化，造成礦物人為的貧化和富集。如礦心的磨損、淋濾和燒灼。歪曲原來(lái)的品位和品級(jí)，喪失其代表性。為了避免選擇性磨損，鉆進(jìn)時(shí)，一般都采用結(jié)構(gòu)性能好的鉆具，采取相應(yīng)的技術(shù)措施及控制鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)等方法。1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室?guī)r礦層取心難度分類對(duì)巖礦層取心的難易程度分類，有利于根據(jù)不同的巖礦層類型選擇適應(yīng)的取心工具和取心措施。我國(guó)目前按取心難易程度不同，把巖礦層分為五類。1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室

巖礦心裝箱和保存放入專門巖心箱，每格中放置巖心時(shí)，建議從左到右，從上到下。在巖心箱側(cè)面和縱向格子隔板上應(yīng)該用箭頭標(biāo)明放置順序，不允許按“蛇形”方式放置巖心。巖心在巖心箱中應(yīng)排列緊湊，巖心塊之間不留空位，并且嚴(yán)格與鉆孔剖面中巖石順序相對(duì)應(yīng)。準(zhǔn)確位置不明的碎塊巖心應(yīng)收藏在結(jié)實(shí)的紙袋或聚乙烯塑料布袋中，并放置在回次取心段的上部位置。破碎的或松散的巖礦心也應(yīng)裝在聚乙烯或布制的口袋中，以同樣的方式放在巖心箱的格子里。迅速風(fēng)化或解體的巖礦心，在一定情況下要用石蠟密封在紙筒、恒溫器或有惰性氣體的容器中。在每個(gè)回次取出的巖心的終了位置，要放置木質(zhì)巖心牌，隔開不同回次取出的巖心。巖心牌尺寸與巖心箱寬度一致。放置巖心牌處用標(biāo)記標(biāo)明在巖心箱縱向隔板上。在巖心牌上應(yīng)寫清楚本回次鉆進(jìn)的孔段深度和回次進(jìn)尺長(zhǎng)度，準(zhǔn)確到0.01m。

1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室?guī)r礦心裝箱和保存巖心箱注明礦區(qū)名稱、鉆孔編號(hào)、取心孔段深度等。裝滿巖心的巖心箱運(yùn)送到專門的巖心庫(kù)。供作化驗(yàn)分析等。根據(jù)研究巖心的目的和任務(wù)的不同，有代表性的巖心樣品需要長(zhǎng)期保存。但是，由于大量的礦物材料重復(fù)著同一種地質(zhì)信息，所以沒有必要把全部巖心都原封不動(dòng)地保存起來(lái)。為了減少巖心加工的工作量和技術(shù)困難，一般對(duì)巖心進(jìn)行縮減處理，并對(duì)剩下的巖心只保留標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)本。有些單位把每個(gè)鉆孔的巖心樣品加工成拋光的薄片，并放置在專門的有透明有機(jī)玻璃蓋的鋁盒內(nèi)保存?；鶞?zhǔn)孔、參數(shù)孔和超深孔、特別重要的基建項(xiàng)目的工程地質(zhì)孔、揭露了陸臺(tái)基底的地質(zhì)填圖孔的巖心不得縮減。銷毀巖心應(yīng)辦理專門手續(xù)，采用可靠的方法埋藏，并且立專門文件存檔。

1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室?guī)r礦心采取的影響因素

影響巖礦心采取的因素很多，分為地質(zhì)和工藝技術(shù)的原因。(一)地質(zhì)因素

地質(zhì)因素主要有巖石的強(qiáng)度、硬度、完整度、膠結(jié)性、研磨性和易溶度等。

鉆進(jìn)堅(jiān)硬、致密、完整的巖礦時(shí)，巖礦心不怕沖刷、振動(dòng)，取出的巖礦心完整，采心率高，能保持其原生結(jié)構(gòu)。鉆進(jìn)松散、破碎、節(jié)理發(fā)育、經(jīng)過(guò)構(gòu)造錯(cuò)動(dòng)、風(fēng)化破壞膠結(jié)性差或性質(zhì)酥脆的巖礦時(shí)，容易被沖毀、攪拌、磨細(xì)、淋濕和污染取出的巖礦心多呈粒狀、塊狀和粉狀，原生結(jié)構(gòu)遭到破壞，采取率也低，甚至取不上巖礦心；鉆進(jìn)強(qiáng)研磨性地層，切削具易磨鈍，鉆進(jìn)效率低，回次時(shí)間長(zhǎng)，影響巖礦心采取質(zhì)量。1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室?guī)r礦心采取的影響因素(二)工藝技術(shù)因素

巖心管的回轉(zhuǎn)和振動(dòng)。巖心管的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)巖心轉(zhuǎn)動(dòng)，巖心質(zhì)量不同,巖心塊之間、巖心與巖心管間可能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而相互磨損。沖洗液的沖蝕、淋蝕與種類。沖洗液量過(guò)大對(duì)巖心有較強(qiáng)的沖蝕作用，正確選擇沖洗液在孔底的循環(huán)方式有助于減少巖心的損失。泥漿的成分！碎巖方法和鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)。鉆壓過(guò)大時(shí)，在松軟巖層鉆進(jìn)造成巖心堵塞，在堅(jiān)硬巖層導(dǎo)致鉆頭變形和孔底鉆具彎曲，加速巖礦心破壞；鉆壓不足和轉(zhuǎn)速過(guò)低則機(jī)械鉆速過(guò)慢，延長(zhǎng)巖礦心經(jīng)受破壞的時(shí)間。1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室?guī)r礦心采取的影響因素(二)工藝技術(shù)因素

回次時(shí)間和回次進(jìn)尺長(zhǎng)度。回次時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，進(jìn)尺過(guò)多，則巖礦心被破碎、磨損、分選和污染的機(jī)會(huì)越多，不利于巖礦心的采取。取心鉆具結(jié)構(gòu)、加工質(zhì)量及配合精度。取心鉆具和卡心裝置的選擇必須與巖石性質(zhì)適應(yīng)。鉆具彎曲變形、巖心卡斷器配合尺寸不合要求，都會(huì)引起鉆進(jìn)時(shí)巖心堵塞、磨損或是巖心脫落。1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室?guī)r礦心采取方法

我國(guó)目前鉆探工作所遇到的巖礦層，分為五類。是根據(jù)取心難易程度，主要指巖礦層的物理力學(xué)性質(zhì)及組織結(jié)構(gòu)等特性劃分的，研究選用相應(yīng)的取心方法和工具，使取心數(shù)量和質(zhì)量上滿足地質(zhì)要求。

1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室?guī)r礦心采取方法一、提高巖礦心采取質(zhì)量的途徑限制鉆進(jìn)過(guò)程中破壞因素作用的時(shí)間；

保全巖心管內(nèi)的破碎巖礦心；

防止鉆進(jìn)過(guò)程中破壞因素的作用或減弱其烈度。對(duì)于每種取心方法和工具，可能是以一種途徑為主，其他途徑為輔；也可能是幾種途徑兼而有之。提高巖礦心采取質(zhì)量最簡(jiǎn)單的工藝措施是限制回次進(jìn)尺長(zhǎng)度。在勘探埋藏較深的礦床時(shí)，采用繩索取心鉆進(jìn)有利于提高取心質(zhì)量。

保全破碎的巖礦心主要是借助于沖洗液的孔底反循環(huán)。防止鉆進(jìn)過(guò)程中破壞因素的作用或減弱其烈度為主要途徑、獲得高質(zhì)量巖礦心的技術(shù)手段是結(jié)構(gòu)多樣的雙層巖心管。

1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室單層巖心管取心工具

在完整，均質(zhì)的巖層中取心，如第一類巖礦層中鉆進(jìn)，或?qū)θ≠|(zhì)量要求不高時(shí)可使用單層巖心管取心鉆具（簡(jiǎn)稱單管鉆具），其特點(diǎn)是鉆具強(qiáng)度大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，使用簡(jiǎn)便，鉆具費(fèi)用低。一、巖心的卡取單管鉆進(jìn)卡取巖心的方法有：

(一)卡料卡取法回次終了時(shí)，從地面投入卡料(小碎石、鐵絲、鋼粒)，卡緊扭斷巖礦心。它適于硬合金鉆進(jìn)和鋼粒鉆進(jìn)在硬和中硬、完整、致密的巖礦層使用。

1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室采用卡料卡取巖心要注意卡料的粒度、長(zhǎng)度、粗細(xì)、硬度和投入量?？系牧６然蜩F絲的粗細(xì)應(yīng)與巖心和巖心管之間的間隙相適應(yīng)，一般卡石選2～5mm不等，鉛絲選10號(hào)或8號(hào)的，長(zhǎng)度為巖心直徑的1.5～2倍。鉛絲卡料可以根據(jù)粗細(xì)不同選用單股或多股擰成麻花狀。卡石應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和硬度，以免在卡心時(shí)擠碎。卡石的投入量約100～130cm3。投卡料時(shí)應(yīng)將鉆具提離孔底70～l00mm，將卡料按粒度或粗細(xì)的不同，按先小后大的順序逐個(gè)投入，并用鐵錘不斷敲打孔口鉆桿?？贤锻旰螅_泵沖送，泵量可由小逐漸增，大。泵送一定時(shí)間后，將鉆具慢慢放至孔底，觀察水泵壓力變化的情況，如果泵壓增高，并有蹩水現(xiàn)象，說(shuō)明卡石已到孔底。此時(shí)停泵開車轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)轉(zhuǎn)，上提鉆具200-~300mm，再放至孔底，如果在下放過(guò)程中沒有阻滯的現(xiàn)象，說(shuō)明卡取成功，便可提鉆?？嫌摄@桿內(nèi)下入到鉆頭部位所需的時(shí)間與卡料重量、沖洗液的密度、流速及粘度有關(guān)。因此，要掌握好卡料到孔底的時(shí)間，不能在卡料未到孔底時(shí)進(jìn)行提斷巖心的作業(yè)。

1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室單層巖心管取心工具(二)卡簧卡取法

卡簧卡取法也稱提斷器卡取法。此法是利用裝于鉆頭上部的卡簧取心裝置，在回次終了稍一上提鉆具，把巖心卡住并拉斷。該方法卡取巖礦心無(wú)須投卡料，安全方便可靠。又縮短了卡心時(shí)間，但對(duì)巖心直徑與卡簧的配合精度要求較高。

它適于在硬和中硬、巖心完整、直徑均勻的巖礦層中使用，一般應(yīng)用于金剛石鉆進(jìn)取心、針狀硬質(zhì)合金鉆頭上（由于鉆頭出刃較小，卡料投入相對(duì)困難）。1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室單層巖心管取心工具

卡簧卡取法的工作原理：由卡簧與卡簧座所組成，卡簧與卡簧座錐體配合?？ɑ缮弦苿t張開，移則收緊。鉆進(jìn)中，隨著巖礦心進(jìn)入，卡簧被帶到卡簧座上部?jī)?nèi)徑最大位置。鉆進(jìn)終了將鉆具稍稍上提，由于卡簧內(nèi)徑和巖心間的摩擦阻力，卡簧相對(duì)下移收縮，使卡死而提斷巖心。在正常鉆進(jìn)時(shí)，不能任意提動(dòng)鉆具，否則會(huì)在鉆進(jìn)中途提斷巖心，造成巖心堵塞。

1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室單層巖心管取心工具目前常用的卡簧主要有：內(nèi)槽式、外槽式、切槽式三種。

1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室單層巖心管取心工具對(duì)卡簧及卡心操作的要求1、卡簧應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和彈性。一般用彈簧鋼65錳及調(diào)質(zhì)鋼40鉻加工，硬度HRC45—50。2、卡簧的自由內(nèi)徑與鉆頭內(nèi)徑必須合理配合。卡簧的自由內(nèi)徑應(yīng)比鉆頭內(nèi)徑小0.3毫米左右。自由內(nèi)徑過(guò)大，取不上或卡巖心不牢，造成中途脫落或殘留巖心。自由內(nèi)徑過(guò)小，易造成巖心堵塞。3．為減少殘留巖心，卡簧安放位置應(yīng)盡量靠近鉆頭底部。4．正常鉆進(jìn)時(shí)不能提動(dòng)鉆具，否則會(huì)過(guò)早提斷巖心，造成巖心堵塞。

1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室單層巖心管取心工具(三）干鉆卡取法干鉆法采心是一種很簡(jiǎn)單的采心方法。在回次終了，停水干鉆一段，此時(shí)由于巖粉聚集孔底，堵塞住巖礦心而不再進(jìn)尺，證明巖礦心已被采上，即可提鉆。這種方法僅適用于硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)軟巖或有粘性巖層，有埋鉆和燒鉆的危險(xiǎn)，鉆桿水柱壓力也容易壓掉巖礦心。(四)沉淀卡取法在回次終了停止沖洗液循環(huán)，利用巖心管內(nèi)懸浮巖屑粉的沉淀，擠塞卡牢巖礦心。此法適用于反循環(huán)鉆進(jìn)。適合于松軟、脆、碎的巖礦層中使用。

沉淀法常與干鉆法同時(shí)結(jié)合使用。

1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室單層巖心管取心工具二、單層巖心管鉆具1、金剛石單層巖心管鉆具1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室投球式單管鉆具適用于可鉆性為Ⅲ～Ⅳ級(jí)具有粘性的巖層和煤層頂板，以及不容易被沖毀的薄硬煤層鉆進(jìn)?；卮谓K了投入球閥，以隔離鉆桿內(nèi)水柱壓力，再開車干鉆卡取巖礦心?？蓽p少巖礦心脫落機(jī)會(huì)，提高巖礦心采取率。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，鉆進(jìn)效果好。巖心平均采取率可達(dá)80％以上。

1－鉆桿，2－閥座接頭，3－球閥，4－異徑接頭5－巖心管，6－硬質(zhì)合金鉆頭投球單管鉆具1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室活動(dòng)分水投球式單管鉆具2、活動(dòng)分水投球鉆具：在單管鉆具中增加分水投球接頭和活動(dòng)分水帽。該鉆具能避免鉆進(jìn)時(shí)沖洗液對(duì)巖心頂部的直接沖刷，防止提鉆時(shí)鉆桿內(nèi)水柱壓力壓掉巖礦心，提高巖礦心采取率，并避免擰卸鉆桿時(shí)沖洗液四處噴射。1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室

工作原理：正常鉆進(jìn)時(shí)，沖洗液由分水接頭中心孔直接進(jìn)入巖心管，邊緣開有若干水口的活動(dòng)分水帽呈傘形保護(hù)巖心不受沖洗液直接沖刷，且隨巖心一起上移。提鉆前由鉆桿柱內(nèi)投入球閥落于球座活塞6上，將中心通道封閉，在水壓作用下球閥活塞向下移動(dòng)，當(dāng)超過(guò)管壁小卡5的位置時(shí)，小卡在彈簧作用下伸出將活塞擋住，這時(shí)通水孔被打開，沖洗液由此孔排出，使孔底形成干鉆條件。

1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室雙層巖心管鉆具取心

用單層管鉆進(jìn)時(shí)，由于巖心管的轉(zhuǎn)動(dòng)，巖心磨損。沖洗液對(duì)巖礦心的沖刷，也會(huì)造成巖心的沖蝕。為此，在巖心管內(nèi)設(shè)置雙層巖心管，內(nèi)層巖心管容納鉆進(jìn)時(shí)的巖心，鉆孔沖洗液從二層巖心管之間流動(dòng)，避免了沖洗液對(duì)巖心的直接沖刷，保護(hù)巖礦心。鉆進(jìn)時(shí)，雙層巖心管若同步轉(zhuǎn)動(dòng)，仍有可能使內(nèi)管與巖心產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)巖心造成的損害（雙動(dòng)雙管）。使內(nèi)管在鉆進(jìn)時(shí)不隨外管轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣，既避免了沖洗液對(duì)巖心的沖刷，又避免了鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)巖心造成的不良影響。（單動(dòng)雙管）1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室雙層巖心管鉆具的結(jié)構(gòu)類型與特點(diǎn)

雙層巖心管鉆具由內(nèi)外兩層巖心管組成。工作時(shí)外管與內(nèi)管同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)稱雙動(dòng)雙管；外管轉(zhuǎn)動(dòng)而內(nèi)管不轉(zhuǎn)動(dòng)稱單動(dòng)雙管；內(nèi)管可以用繩索打撈器提到地表稱繩索取心單動(dòng)雙管。為適應(yīng)不同巖礦層取心需要，雙層巖心管鉆具可以設(shè)計(jì)成多種多樣的結(jié)構(gòu):為避免或減弱機(jī)械力(鉆具工作時(shí)產(chǎn)生的縱向振動(dòng)和橫向振動(dòng))對(duì)巖礦心的破壞作用，雙管鉆具中設(shè)置避振緩沖裝置.為防止或減輕沖洗液對(duì)巖礦心的沖刷作用，雙管鉆具中設(shè)置隔水和分流裝置.為防止或緩解巖礦心互磨，雙管鉆具中增加減磨防磨裝置.為防止巖礦心污染，設(shè)置隔漿活塞、壓入式內(nèi)管鉆頭、密封裝置等.為防止巖礦心脫落，設(shè)置爪簧、壓卡裝置、隔水球閥等.1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室雙層巖心管鉆具結(jié)構(gòu)原理

1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室

1、孔底正沖洗式單動(dòng)雙管鉆具的特點(diǎn)該鉆具金剛石鉆頭胎體壁厚較?。▎喂茔@頭），碎巖量小，鉆速較高；巖心容納管壁薄、卡簧置于鉆頭內(nèi)，沖洗液出口高于卡簧，對(duì)下部巖心仍有沖刷作用；內(nèi)管下端置于擴(kuò)孔器殼體內(nèi)，擴(kuò)孔器有防止內(nèi)管和外管振動(dòng)的作用；適用于完整和微裂隙巖礦層；完整巖礦層中，還可采用雙動(dòng)雙管鉆具。

2、孔底正反沖洗式單動(dòng)雙管的特點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)金剛石雙管鉆頭，鉆頭胎體較厚，鉆速相對(duì)較低；沖洗液出口低于巖心卡簧位置，卡簧置于內(nèi)管下端卡簧座內(nèi)，對(duì)下部巖心有保護(hù)作用；適用于鉆進(jìn)中等裂隙巖礦層。1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第三節(jié)雙層巖心管鉆具取心沖洗液出口在鉆頭底唇上，完全隔斷沖洗液對(duì)巖心根部的沖刷作用；適用于鉆進(jìn)強(qiáng)裂隙和破碎巖礦層。

3、沖洗液底泄或側(cè)泄單動(dòng)雙管鉆具特點(diǎn)1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室4、內(nèi)管鉆頭超前式單動(dòng)雙管鉆具的特點(diǎn)內(nèi)管鉆頭(即壓筒)超前于外鉆頭，鉆進(jìn)松軟巖礦層和煤層時(shí)，壓筒壓入煤層，切出完整的煤心，煤心不與沖洗液接觸，也不受外管鉆頭的機(jī)械作用，同時(shí)，煤心進(jìn)入內(nèi)管后，內(nèi)管中的液體從單向閥處排出，對(duì)松軟巖礦層和煤層有很好地保護(hù)作用。如果煤層強(qiáng)度較高，孔底對(duì)內(nèi)鉆頭的反作用力增大，內(nèi)管上移，彈簧壓縮，同時(shí)摩擦離合器摩擦片壓緊，內(nèi)管被帶動(dòng)回轉(zhuǎn)或振擊，幫助切削或擊入硬層。1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室?guī)追N有代表性的雙層巖心管鉆具

1、雙動(dòng)雙管由雙管接頭，內(nèi)、外巖心管、鉆頭和止逆閥組成。一般用于鉆進(jìn)I一Ⅶ級(jí)的松散、易坍塌和怕沖刷的地層鉆進(jìn)。為保護(hù)巖礦心根部不被沖刷，鉆具的內(nèi)鉆頭大都超前于外鉆頭，一般為20~50mm，巖層越松散，膠結(jié)性越差，超前距離就越大。當(dāng)鉆進(jìn)粘性較大巖礦層，可采用內(nèi)肋骨式內(nèi)鉆頭。1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室

特點(diǎn)：（1）鉆進(jìn)時(shí)，內(nèi)外鉆頭同時(shí)回轉(zhuǎn)破碎巖石；

（2）沖洗液進(jìn)入內(nèi)、外管間的環(huán)狀間隙，外管與孔壁的間隙上返，避免了對(duì)巖礦心直接沖刷。（3）隨巖礦心進(jìn)入，內(nèi)管中的沖洗液沖開止逆閥3，經(jīng)回水孔排至外環(huán)間隙，同時(shí)球閥隔離了鉆桿內(nèi)沖洗液液柱的壓力對(duì)巖礦心的相互擠壓和磨損的影響。

1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室普通單動(dòng)雙管鉆具（1）由異徑接頭1、外管12、內(nèi)管13、單動(dòng)裝置和卡心裝置等組成。單動(dòng)裝置包括軸承和軸承套6；卡心裝置包括卡簧18和卡簧座17。單動(dòng)裝置與內(nèi)管連接，內(nèi)管下端與短節(jié)和卡簧座采用插接方式連接。利用心軸上端的螺紋和背帽可調(diào)節(jié)卡簧座與鉆頭內(nèi)臺(tái)階的間隙。1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工作原理：沖洗液由、內(nèi)外管間隙到達(dá)卡簧座與鉆頭內(nèi)臺(tái)階部分分流。巖心進(jìn)入內(nèi)管后，內(nèi)管中的液體經(jīng)單向閥排到內(nèi)、外管之間。（2）回次結(jié)束時(shí)，鉆具稍稍上提，卡簧相對(duì)下移，卡緊巖心，卡簧座下移并抵在鉆頭內(nèi)臺(tái)階上。此時(shí)外管承受拉力，并提斷巖心。（3）適用于為7～12級(jí)的完整、微裂隙或不均質(zhì)、中等裂隙的巖礦層。1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室雙層巖心管鉆具3、活塞單動(dòng)雙管鉆具

（1）由分水接頭l、單動(dòng)裝置、半合管17、膠質(zhì)活塞和階梯鉆頭22等組成。最大的特點(diǎn)是嚴(yán)密防止沖洗液接觸、污染和沖刷巖礦心。半合管保持巖礦心的原生結(jié)構(gòu)；膠質(zhì)活塞使巖礦心與泥漿隔絕。鉆進(jìn)中巖礦心頂著活塞進(jìn)入半合管，起刮漿和減振作用，提高了巖礦心的純潔度和取心的可靠性。階梯鉆頭體中部開有斜水口，使沖洗液不致沖刷孔底。另外，在鉆頭水口下部與半合管間還設(shè)置有密封圈，能防止巖礦心受到污染。1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室動(dòng)畫1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室（2）下鉆掃孔前，先送水將活塞推到底部，再開車掃孔。掃孔完畢后，由鉆桿內(nèi)投入鋼球。鉆進(jìn)中水壓推動(dòng)球閥向下打開通水孔，改變液流方向，使活塞上部免受動(dòng)水壓力的負(fù)荷，防止孔底缺水燒鉆。要嚴(yán)禁提動(dòng)鉆具，以免污染礦心。鉆進(jìn)中，不要提動(dòng)鉆具，以防止泥漿進(jìn)入半合管污染礦心。取心時(shí)，加大壓力，干鉆即可卡心。

（3）適用于可鉆性為4～6級(jí)的松散、粉狀、節(jié)理發(fā)育、怕污染的巖礦層。在滑石、石墨礦中取心效果尤其顯著。1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室雙層巖心管鉆具

4、內(nèi)管鉆頭超前單動(dòng)雙管鉆具(1)由異徑接頭1、內(nèi)管17、外管18、鉆頭、單動(dòng)裝置、緩沖裝置、摩擦離合器等組成。(2)松軟巖礦層鉆進(jìn)，內(nèi)管鉆頭超前，隔離沖洗液對(duì)巖礦心的沖刷，轉(zhuǎn)矩不傳到內(nèi)管和內(nèi)管鉆頭。內(nèi)管鉆頭起壓筒的作用。如果遇到硬夾層時(shí)，碟形彈簧壓縮，摩擦片結(jié)合，轉(zhuǎn)矩傳到內(nèi)管和內(nèi)管鉆頭，內(nèi)管鉆頭回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。(3)它適用于可鉆性為1—3級(jí)的松軟的和夾矸少的煤系地層或易被沖毀的松散的礦層。1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室5、壓卡式單動(dòng)雙管鉆具

該鉆具適用于4～6級(jí)較完整的或節(jié)理發(fā)育的或呈纖維狀的巖礦層，如白云巖，石棉礦等。其單動(dòng)性能好，卡心可靠，隔水效果較好。雙管單鉆頭壁薄，礦心直徑較粗。因此，在石棉礦體中鉆進(jìn)取心，能避免礦心的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和鉆具的機(jī)械振動(dòng)，巖礦心不受選擇性磨損，采取率和純潔度等均能滿足要求。工作原理：下鉆后，開泵沖孔、掃孔到底，正常鉆進(jìn)。采心時(shí)，投入球閥4，開泵沖孔。沖洗液將滑閥6向下推動(dòng)，當(dāng)滑閥上圓錐形槽的最深處移到與鋼球5相對(duì)時(shí)，鋼球即進(jìn)入槽內(nèi)。此時(shí)，鋼球不起懸掛作用，分水接頭8、內(nèi)管18等部件便由于自重和水壓作用而下移，從而迫使提斷器21強(qiáng)力卡取巖礦心。與此同時(shí)，外管接頭2上的出水孔暢通，鉆桿柱中的沖洗液流入孔底。因此，提鉆中擰卸鉆桿時(shí)不噴沖洗液。

1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室動(dòng)畫1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室6、阿氏單動(dòng)雙管鉆具阿氏雙管主要適用于煤層或1～3級(jí)松軟的夾層、夾矸少的穩(wěn)定煤系地層鉆進(jìn)。亦可用于鉆進(jìn)1～2級(jí)松散、易被沖毀的巖礦層(如磷礦、菱鎂礦等)。其外鉆頭是在唇面中部開有八個(gè)直通水口的特制硬質(zhì)合金鉆頭。內(nèi)鉆頭是一鋼制經(jīng)淬火的、具有銳利刃口的圓筒。它屬于外差式鉆頭，差距3～5mm。在鉆壓作用下內(nèi)鉆頭可先切入巖礦層，并防止沖洗液沖刷巖礦心的根部。緩沖彈簧有吸震、穩(wěn)定的作用。止推球起單動(dòng)作用?；卮谓K了，關(guān)車停泵。由于巖礦心與內(nèi)鉆頭夾擠較緊，提鉆時(shí)能提斷巖礦心。且內(nèi)管內(nèi)鉆頭能相對(duì)外管上行80mm，此時(shí)爪簧露出并向中心收攏，封閉內(nèi)鉆頭底端，托住巖礦心，能有效地防止中途脫落。

1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室動(dòng)畫演示圓圈抓斂式卡簧

1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室阿式單動(dòng)雙管結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

內(nèi)管鉆頭可突出于外管鉆頭，直接切人煤層，突出長(zhǎng)度靠煤層本身強(qiáng)度調(diào)整。煤層愈硬，緩沖裝置的彈簧被壓縮愈大，內(nèi)鉆頭則超前愈少。由于具備這種特點(diǎn)，內(nèi)鉆頭在孔底緊緊地切人煤層，可以得到理想的采取質(zhì)量。但在實(shí)際中，由于內(nèi)管鉆頭超前，本身又不回轉(zhuǎn)，因而容易發(fā)生煤心堵塞，妨礙進(jìn)尺，使回次進(jìn)尺與鉆進(jìn)效率受到嚴(yán)重的影響，所以對(duì)內(nèi)、外鉆頭的結(jié)構(gòu)又進(jìn)行了根本改進(jìn)。改進(jìn)后將外鉆頭改為階梯式鉆頭，水路改為底泄式鉆頭，內(nèi)鉆頭直接與外鉆頭的內(nèi)階梯接觸。

1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室7、簡(jiǎn)易取煤?jiǎn)蝿?dòng)雙管鉆具

該鉆具適用于煤層鉆進(jìn)。可根據(jù)煤層的軟硬調(diào)整內(nèi)外鉆頭差距(在軟煤層為外差式，在硬煤層為內(nèi)差式)它沒有巖心爪簧，在卡心時(shí)，須加大鉆壓，減小泵量，鉆進(jìn)50～100mm左右，將煤擠夾于內(nèi)鉆頭中。為采心可靠，其內(nèi)鉆頭壁較厚，且內(nèi)壁光滑，帶有錐度，以承受較大鉆壓。

1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室8、K—3型單動(dòng)雙管取煤器50年代中期由瑞典引進(jìn)，主要適用于塊狀煤鉆進(jìn)，按煤質(zhì)牌號(hào)以貧煤、焦煤為宜。若將鉆頭換為底泄式，也可適用于松軟粉狀煤鉆進(jìn)。K—3型取煤器原為金剛石普通單動(dòng)雙管，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維修，在使用時(shí)內(nèi)、外管長(zhǎng)度易于調(diào)整，在煤田使用較為廣泛。①內(nèi)鉆頭位于外鉆頭內(nèi)，不超前。沖洗液經(jīng)分水接頭進(jìn)入內(nèi)外管之間，經(jīng)過(guò)鉆頭返回地面，鉆頭可得到充分冷卻。內(nèi)管與外管的端部間隙，隨煤層性質(zhì)可以任意調(diào)整。②單動(dòng)部分懸掛在裝有兩盤推力滾珠軸承的回轉(zhuǎn)軸上，有密封裝置，可注入黃油，保證軸承潤(rùn)滑，因而轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，同時(shí)可適合高轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)。③內(nèi)鉆頭設(shè)有側(cè)開口卡簧，以保證煤心采取。④內(nèi)、外管間隙大，適合泥漿鉆進(jìn)。

1/14/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室圖3-2-11K-3型取煤器結(jié)構(gòu)圖1-外鉆頭；2-內(nèi)鉆頭；3-卡簧；4-外管長(zhǎng)度調(diào)節(jié)管；5-內(nèi)管長(zhǎng)度調(diào)節(jié)管；6-外管接頭；7-內(nèi)管；8-外管；9-內(nèi)管接頭；10-軸承連結(jié)套；11-密封圈；12-滾珠軸承；13-軸承襯套；14-鎖緊螺母；15-銷釘；16-外管異