巖心鉆探工程質(zhì)量講稿.ppt

巖心鉆探工程質(zhì)量 巖心鉆探工程質(zhì)量課件 巖心鉆探工程質(zhì)量 六大指標(biāo) 一 鉆孔布置 二 巖 礦心采取率與整理 三 鉆孔彎曲度與測量 孔深誤差測量與校正 四 簡易水文觀測和工程地質(zhì)編錄 五 原始班報表 六 終孔與封孔 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 每項鉆探工程開工前 地質(zhì)人員應(yīng)進行技術(shù) 質(zhì)量交底 負責(zé)鉆探的技術(shù)人員 都必須提出技術(shù)質(zhì)量和其他要求 并向機組交底 機組則根據(jù)任務(wù)要求 從技術(shù) 機具 人力等方面為達到要求的質(zhì)量 作好開工前的準備工作 機組以技術(shù)和質(zhì)量要求為依據(jù) 按規(guī)程和施工組織設(shè)計要求施鉆 并隨時檢查 當(dāng)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題苗頭時 要及時采取控制措施 對已造成的質(zhì)量事故 要采取補救措施 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 巖心鉆探質(zhì)量六大指標(biāo) 執(zhí)行國土資源行業(yè)技術(shù)標(biāo)準 地質(zhì)巖心鉆探規(guī)程 DZ T0227 2010 于2010年11月11日發(fā)布 2010年12月31日實施 一 鉆孔布置鉆孔 孔位 方位 傾角 布置準確 符合設(shè)計要求 按設(shè)計參數(shù)和地測人員標(biāo)定的鉆孔方位 孔位 傾角安裝鉆機 保證水平 牢固 安裝完畢進行全面驗收 合格后地質(zhì)下達開孔通知 方可開孔鉆進 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 二 巖 礦心采取率與整理1 鉆孔平均巖心采取率不得低于75 礦化帶重要標(biāo)志層以及礦層與礦層頂 底板3 5m范圍內(nèi)的采取率不得低于85 厚大礦體內(nèi)部礦心采取率低于85 的連續(xù)長度不能超過5m 否則應(yīng)采取補救措施 礦心按可采層計算 由于礦床的類型 各礦種的具體要求以及礦山地質(zhì)工作程度和鉆孔性質(zhì)的不同 其采取率標(biāo)準 可根據(jù)具體情況由地質(zhì)鉆探部門共同商定 報上級主管部門審批后執(zhí)行 巖礦心采取率的計算 應(yīng)以實際鉆進固體礦層為對象 除設(shè)計要求外 表面覆蓋物 浮土 流砂層 廢礦坑及天然洞的進尺 不參與采取率的計算 巖粉 坍塌物不能充作巖心 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 2 為避免選擇性磨損 盡量保證礦心的完整度 回次進尺不得超過巖心管長度 從巖心管退心時 用橡皮錘輕擊震動 防止過猛敲打破壞巖心 取出的巖 礦心 應(yīng)洗凈 松散的巖礦心例外 后自上而下按順序裝箱 不得顛倒或任意拉長 巖心應(yīng)按回次編號 巖心10cm 礦心5cm 每回次應(yīng)填放巖心票 包括沒有巖心的回次 巖心箱應(yīng)進行編號 箱子規(guī)格要符合要求且結(jié)實 巖心票一律用 3H的鉛筆填寫 其數(shù)據(jù)必須與報表一致 巖心箱用紅色油漆和毛筆編寫 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 3 選用合適的取心鉆具是保證取心質(zhì)量的重要措施 為此 在原規(guī)則內(nèi)容基礎(chǔ)上 選取國內(nèi)外已用且可靠的取心鉆具 4 巖心保管和運送質(zhì)量 是鉆探質(zhì)量的重要部分 取出的巖心裝箱編號 放置在平坦干燥處妥善保管 不得丟失 終孔后 在地質(zhì)人員的監(jiān)護下 巖心移交入庫 防止混淆 破壞或污染 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 1 根據(jù)各礦區(qū)地質(zhì)條件 巖礦層的物理機械性質(zhì)和技術(shù)因素 正確地選擇取心方法和工具 2 各類專用取心工具必須妥善保管 使用前要認真檢查 每次用后要清洗檢查 注潤滑油 3 取心困難的巖礦層中 應(yīng)盡可能選用金剛石或硬質(zhì)合金鉆進 4 在取心困難的礦層中鉆進時 應(yīng)限制轉(zhuǎn)速 壓力和泵量 適當(dāng)控制回次進尺長度和時間 5 鉆進時回次進尺不得超過巖心管長度 6 在礦層 礦層頂?shù)装搴椭匾獦?biāo)志層中 巖 礦心沒有采取上來時 須專程撈取 不應(yīng)繼續(xù)鉆進 必需鉆時不得超過0 5米 撈取巖 礦心時應(yīng)盡量采用噴反 無泵或鋼絲鉆頭等有效方法 7 退取巖心時要細心 盡可能地避免人為地破碎 并嚴格防止巖 礦心上 下順序顛倒 2020 1 15 提高巖礦心采取率的措施 三 鉆孔彎曲度與測量 孔深誤差測量與校正1 一般情況下 直孔每100m測量一次頂角及方位角 頂角允許誤差每百米不超過 2 斜孔每鉆進50m 測量一次頂角及方位角 頂角允許誤差每100m不超過 3 除此之外在下定向管 套管或換徑5m后 見礦頂 底板及終孔時均需測量頂角及方位角 礦體薄時可只測地板一處 隨著鉆孔的加深 誤差可以遞增計算 方位角偏差 一般不超過勘探網(wǎng)的1 4 磁性礦區(qū)要用陀螺儀對頂角及方位進行測量 孔斜超差時 應(yīng)及時進行糾斜 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 鉆機安裝應(yīng)水平 穩(wěn)定 立軸不得曠動 并不得使用彎曲鉆具 孔口定向管應(yīng)定位正確 牢固 開孔鉆進時 應(yīng)選用鋒利的鉆頭 主動鉆桿不得有偏擺 軸心壓力要均勻 要隨鉆孔加深而加長巖心管 當(dāng)巖層由軟變硬時應(yīng)采用慢速 輕壓鉆進一定深度后 改用硬巖層的鉆進參數(shù) 當(dāng)鉆進破碎帶 軟硬互層等巖層巖石時 粗徑鉆具長度不得小于4m 應(yīng)使用鋒利的鉆頭和長 直 重 厚 剛的鉆具 如大巖心管小鉆頭的倒塔式鉆具 肋骨巖心管等 有條件時也可試用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進 鉆進中應(yīng)減少換徑次數(shù) 換徑時可采用導(dǎo)向鉆具導(dǎo)向 鉆進深度為1 2m后再正常換徑鉆進 深孔鉆探時宜采用鉆鋌加壓 擴孔時要帶內(nèi)導(dǎo)正器 換徑時要帶外導(dǎo)正器 粗徑鉆具要用綜合式異徑接頭連結(jié) 其中心線必須一致 換徑時導(dǎo)正管要長于4米 第一回次的小徑巖心管長度要短于1米 2020 1 15 預(yù)防孔斜可采用下列措施 發(fā)現(xiàn)孔斜超過允許偏差時應(yīng)根據(jù)孔斜程度和巖層特點及時糾斜 孔斜不大時用一般糾斜方法 即不要特殊工具 只是操作上應(yīng)用孔斜規(guī)律 利用自然增斜或減斜 或者反轉(zhuǎn)鉆進和回填老孔等方法糾斜 特殊糾斜方法是專用糾斜工具糾斜 一般為楔鐵導(dǎo)斜糾斜方法和萬向接頭糾斜方法兩大類 每類中又有許多鐘方法 可參考有關(guān)資料選用 在易斜巖層地區(qū)施工 應(yīng)根據(jù)地層 見礦深度等條件合理設(shè)計開孔角度和彎曲強度 已掌握鉆孔彎曲規(guī)律的礦區(qū)應(yīng)設(shè)計受控定向孔 要盡量選用金剛石或硬質(zhì)合金鉆進 必須采用鋼粒鉆進時 應(yīng)盡量用噴反鉆具 必要時降低軸心壓力 控制鉆進速度 2020 1 15 預(yù)防孔斜可采用下列措施 孔斜不大時用一般糾斜方法 即不要特殊工具 只是操作上應(yīng)用孔斜規(guī)律 利用自然增斜或減斜 或者反轉(zhuǎn)鉆進和回填老孔等方法糾斜 特殊糾斜方法是專用糾斜工具糾斜 一般為楔鐵導(dǎo)斜糾斜方法和萬向接頭糾斜方法兩大類 每類中又有許多鐘方法 可參考有關(guān)資料選用 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 2 每鉆進50m 進出含礦層 礦層小于30m只測一次 下套管 終孔時均要進行一次孔深測量 誤差小于1 者可不修正孔深 當(dāng)大于1 時應(yīng)查明原因 及時消除 將偏差值按比例分配至鉆程內(nèi)各層厚度值中 報表修正后即為達到指標(biāo)要求 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 校正孔深 尤其深孔鉆進時更為重要 在鉆探過程中 隨著頻繁地更換并加長鉆具 鉆孔累計深度往往與實際孔深存在一定的偏差 如果偏差太大 對孔內(nèi)下管 控制深度 孔內(nèi)觀測作業(yè)和事故位置判斷等均有影響 造成孔深記錄與實際不符 其原因是在量測鉆具 讀數(shù) 記錄和計算四個環(huán)節(jié)上出現(xiàn)了差錯 為了保證孔深的準確性 不僅現(xiàn)場使用的量具經(jīng)常校核 標(biāo)準立根可直接參與計算 且與鉆進使用量具統(tǒng)一 精確到厘米 下鉆前每根鉆具要準確量測并記錄 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 機場使用的木尺或鐵尺必須保持兩端平齊 刻度準確 清楚 并注意經(jīng)常校正 丈量機上就時應(yīng)停止立軸回轉(zhuǎn) 基準點必須一致 并應(yīng)準確丈量 及時記錄 加減鉆具必須用鋼卷尺丈量尺寸 校正孔深丈量鉆具尺寸時必須使用鋼卷尺 并將丈量結(jié)果逐根記錄在班報表上 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 3 孔深和孔斜測量必須及時 不得終孔一次進行 見礦部位 地質(zhì)人員有權(quán)要求機臺檢測 終孔測斜地質(zhì)編錄員應(yīng)在現(xiàn)場監(jiān)測 4 每次測得的孔深和孔斜數(shù)據(jù) 及時真實填寫在原始班報表中 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 四 簡易水文觀測和工程地質(zhì)編錄1 每班至少觀測1 2次孔內(nèi)水位 每回次中要測量提鉆后 下鉆前的孔內(nèi)水位 測量間隔時間要大于5分鐘 遇有嚴重漏水 涌水 縮徑 崩塌 裂隙 溶洞等異?，F(xiàn)象 應(yīng)及時準確記錄其孔深 地下水自流的鉆孔 按水文地質(zhì)要求測量水頭高度和涌水量 測量后的結(jié)果要及時填入記錄表中 如水位太深測不到 或崩塌掉快 涌水等無法測量時 也要在班報表中說明情況 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 做好簡易水文地質(zhì)觀測的措施 要及時觀測水位及其他應(yīng)測項目 水位觀測的基準點必須一致 讀數(shù)要準確 測繩不得任意割接 2 鉆孔工程地質(zhì)編錄內(nèi)容包括 統(tǒng)計與描述巖心塊度 繪制巖心塊度柱狀圖 統(tǒng)計節(jié)理裂隙 確定鉆孔中流砂層 破碎帶 裂隙密集帶 風(fēng)化帶與軟弱夾層 巖溶發(fā)育帶 蝕變帶的位置和深度等 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 五 原始班報表1 原始班報表由機臺各班指定專門記錄員記錄和保管 記錄員必須真實反映生產(chǎn)情況 報表填寫一律用鋼筆現(xiàn)場及時填寫 內(nèi)容真實詳細 數(shù)字準確清晰 出現(xiàn)錯誤應(yīng)以橫線劃去錯記部分后在旁重寫 不得涂改 挖補 撕毀或重新抄寫 2 交接班班長和機長要校核 親筆簽字 不得代簽 3 原始班報表要整潔 終孔后裝訂成冊 經(jīng)機組長 地質(zhì)人員核查簽字后 交資料室歸檔存查 4 原始班報表記錄內(nèi)容見下表 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 5 鉆探記錄是一項重要的統(tǒng)計資料和原始資料 是鉆探質(zhì)量標(biāo)準的主要內(nèi)容之一 記錄工作按原始班報表記錄內(nèi)容表進行 時間記錄 從鉆探開始至終孔的全部工作時間稱為總臺時 其中包括生產(chǎn)時間與非生產(chǎn)時間 生產(chǎn)時間指純鉆進時間與輔助時間 非生產(chǎn)時間指事故與停鉆時間 1 純鉆進時間 是指鉆具在孔底開始工作到鉆具離開孔底時的這一段時間 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 2 輔助時間 指在生產(chǎn)上必須的輔助時間 包括升降鉆具 上下套管 濾管 更換鉆具 掃孔 擴孔 孔內(nèi)觀測 取樣 測斜 設(shè)備保養(yǎng)及特殊作業(yè)如堵漏 止水 爆破以及短時間遷移孔位 安裝拆卸等 3 事故時間 指由于孔內(nèi)事故或機械事故造成現(xiàn)場停產(chǎn)的時間 即從事故發(fā)生到排除的全部時間 4 停鉆時間 指由于勞動力 泥漿 水源 材料或配件不足而造成停工等待的時間 5 總臺時的時間是連續(xù)的 從開孔到終孔不應(yīng)出現(xiàn)時間的中斷 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 進尺與深度 累計深度是根據(jù)上次孔深和本回次鉆進終了 提升鉆具以前 量得機上余尺求出回次進尺后而累計的深度 鉆進情況 鉆進工藝是指采用的鉆進方法及技術(shù) 如硬質(zhì)合金鉆進 針狀合金鉆進 表鑲和孕鑲金剛石回轉(zhuǎn)鉆進 金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進 硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)鉆進 鋼粒鉆進 沖擊鉆進或震動鉆進等 護壁類型是指采用泥漿 粘土 水泥漿 化學(xué)漿液或套管等 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 孔內(nèi)情況 根據(jù)孔內(nèi)發(fā)生的情況實事求是地及時記錄 有多少項記多少項 不得漏記 鉆進參數(shù) 鉆壓 轉(zhuǎn)數(shù) 沖洗液量 簡易水文觀測 孔內(nèi)水位 漏水位置與損失量 涌水位置 涌水量及水頭高度 巖心記錄 巖心編號 采長 采心率 完整度等 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 孔深校正 校正前后鉆具長度 孔深 誤差等數(shù)據(jù) 孔斜測量 鉆孔彎曲度 方位角 頂角測量數(shù)據(jù) 孔內(nèi)事故 孔內(nèi)事故發(fā)生時的孔深 位置 鉆具長度規(guī)格 機余 事故處理工具規(guī)格型號 長度 以及處理情況 其它 主要材料消耗 鉆頭等 孔內(nèi)遺留物 封孔情況等 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 做好原始記錄的措施 記錄員應(yīng)認真負責(zé)地做好當(dāng)班的各項記錄 機長 或綜合記錄員 要每天校對原始記錄 發(fā)現(xiàn)錯誤要及時修正 無誤后簽字自存并定期移交統(tǒng)計部門保存 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 六 終孔和封孔1 鉆孔施工至設(shè)計位置或穿過礦體3 5m方可終孔 不得超過設(shè)計的10 否則需變更或另行設(shè)計 終孔直徑不小于設(shè)計要求的終孔直徑 終孔時由質(zhì)量管理部門人員到現(xiàn)場進行驗收 在鉆孔質(zhì)量驗收報表上簽字 2 設(shè)計要求封孔的 終孔時 地質(zhì)人員按地質(zhì) 水文共同研究的封孔要求 填寫封孔通知書交于機臺 機臺按要求封孔 并將封孔實際情況填寫登記表中 封孔后立即埋設(shè)標(biāo)石 在標(biāo)石上注明孔號 并用水泥固定 如為長期觀測的水文孔 應(yīng)保留套管 并蓋好枷鎖 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 不同的地質(zhì)條件下封孔要求 必須封孔的鉆孔 見主要含水層 含水結(jié)構(gòu)或見主礦層以及第四系殘坡積層 均需嚴格封孔 主礦層 或主要含水層 含水構(gòu)造頂 底板 上10 15m至下5m范圍內(nèi)需用GB325號水泥封孔 如礦層不厚或礦層與礦層 礦層與含水層距離比較近時 可一并封孔 開孔后的基巖部位也需要用水泥封閉2m以上 僅封孔口鉆孔 見礦 但未見含水層 含水構(gòu)造及孔位低于侵蝕基準面者 只封孔口部位 不封閉的鉆孔 需要長期進行水文觀測或?qū)r(nóng)田水利灌溉有利的鉆孔經(jīng)上級部門批準后可不封孔 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量 1 封孔前必須準確掌握封閉段孔深及隔離塞 架橋 的位置 正確選用有一定強度的架橋材料 并將其固定牢靠 2 使用泥漿做沖洗液的鉆孔 應(yīng)根據(jù)情況自下而上清洗封閉段孔壁上的泥皮 3 水泥必須用清水?dāng)嚢杈鶆?水灰比應(yīng)小于50 4 可根據(jù)實際情況分別采用泵送 導(dǎo)管注入和注送器注入水泥漿的方法 水泥漿出口距隔離位置的距離應(yīng)小于0 5米 5 注漿過程不要中斷 封閉長度在5米以內(nèi)時不得提動鉆具 水泥漿灌注完畢 要準確掌握替漿的清水用量 不得過多 6 用套管護壁的鉆孔 應(yīng)先封好套管下部各封閉段后再起拔套管 2020 1 15 提高封孔質(zhì)量的措施 優(yōu)質(zhì)孔 完全滿足地質(zhì)要求的鉆孔 是指鉆孔完工后 經(jīng)驗收施工質(zhì)量全部達到標(biāo)準的鉆孔 根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)條件的特點 某些鉆孔經(jīng)上級主管部門批準 質(zhì)量標(biāo)準可省略幾項 其余各項標(biāo)準均已達到要求的鉆孔 有得鉆孔在施工過程中 某些標(biāo)準未達到設(shè)計或規(guī)范要求 如巖芯采取率 孔斜等 經(jīng)采取措施補救后 達到質(zhì)量要求的鉆孔 也列入完全滿足要求的鉆孔 2020 1 15 鉆孔質(zhì)量評價標(biāo)準 合格孔 基本滿足地質(zhì)要求的鉆孔 是指鉆孔完工后經(jīng)驗收部分質(zhì)量標(biāo)準未達到要求 但周圍鉆孔質(zhì)量好或礦床構(gòu)造比較簡單 厚度 品位變化較小 經(jīng)驗證對比 認為不再需要采取補救措施的鉆孔 屬于普查性質(zhì)的鉆孔和構(gòu)造孔 質(zhì)量標(biāo)準尚未達到設(shè)計要求 但如已取得原始設(shè)計要求了解地質(zhì)情況的也為合格孔 報廢孔是指由于施工原因 地質(zhì)設(shè)計原因或其他原因造成的地質(zhì)上不能利用的鉆孔 2020 1 15 鉆孔質(zhì)量評價標(biāo)準 第一條每條鉆孔在施工前 必須由地測室向鉆探隊下達施工任務(wù)書 鉆探隊依據(jù)施工任務(wù)書進行鉆機安裝 由于地質(zhì)人員檢查不認真導(dǎo)致鉆孔設(shè)計參數(shù)錯誤 視情節(jié)嚴重程度考核地測室500 1000元 第二條巖心采取率不得低于65 礦體及其頂?shù)装? 5米內(nèi)的礦心采取率不得低于80 達不到上述指標(biāo) 可視為廢孔 無利用價值不予結(jié)算 達不到上述指標(biāo) 但尚有利用價值 可降低單價10 30 結(jié)算 第三條厚大礦體礦心采取率低于85 的連續(xù)長度不得超過5 0米 若不采取措施 則鉆孔以報廢處理 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量管理辦法 第四條工程地質(zhì)鉆孔單回次采取率不得低于85 否則視為廢孔 第五條在破碎巖層中鉆進時 每回次進尺不得超過0 5米 回次采取率低而且又未能有效控制和采取措施的 根據(jù)實際情況處罰100 200元 第六條巖礦心順序顛倒 胡亂擺放者 每回次罰款100 200元 第七條巖礦心必須清洗干凈 自下而上從左到右按次序裝箱 并填寫巖芯票 凡大于0 10米的完整巖芯都應(yīng)統(tǒng)一編號 對于松軟 破碎 粉狀及易溶巖芯 要盡量維持原狀 違反上述各項 每項 每回次罰款50元 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量管理辦法 第八條巖心箱要堅固耐用 嚴禁使用開幫 掉底 隔板松動的巖心箱 巖心箱要用紅漆統(tǒng)一規(guī)范編號 編寫時要做到書寫工整 清晰 數(shù)據(jù)準確 機臺凡使用不合格巖心箱 巖心標(biāo)注不規(guī)范 每次處罰50元 第九條鉆孔鉆進50米時 必須通知測斜人員測斜 不按規(guī)定進行測斜的 處罰100元 不配合測斜人員進行測斜工作的 處罰100元 第十條在鉆進過程中 應(yīng)對孔內(nèi)涌水量 失水量等進行測量并做好記錄 違者罰款50 100元 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量管理辦法 第十一條鉆孔彎曲度應(yīng)符合規(guī)程和地質(zhì)設(shè)計要求 偏斜超差要及時糾斜 不及時采取補救措施的 處罰200元 第十二條鉆探原始班報表記錄 要做到真實 準確 整潔 違者罰款20 50元 第十三條鉆孔達到設(shè)計孔深應(yīng)提前通知地測室地質(zhì)人員 待地質(zhì)人員現(xiàn)場確認后 方可按終孔程序進行終孔 擅自停鉆終孔 不予驗量 第十四條鉆孔終孔后 在地質(zhì)人員的監(jiān)督下把巖心及時運到巖心庫驗收 庫存 運送時 要有專人送 防止翻倒 丟失 發(fā)生以上問題 全孔報廢 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量管理辦法 第十五條鉆孔終孔后 經(jīng)地測室地質(zhì)人員同意方可進行封孔 并做好標(biāo)記 違者罰款50 100元 第十六條大口徑鉆孔一定要做好施工記錄 包括堵漏 固井 套管等記錄 如果記錄不完全 不準確 罰款100元 第十七條嚴格巖心管理 嚴懲巖心造假者 經(jīng)查實后處罰2000 4000元 并上報分公司進行處理 第十八條本辦法自下發(fā)之日起正式執(zhí)行 公司制 2010 4號 二0一0年三月二十五日 2020 1 15 巖心鉆探工程質(zhì)量管理辦法 1 什么是鉆孔彎曲2 鉆孔為什么會彎曲3 如何確知鉆孔彎曲4 鉆孔彎曲的防治 鉆孔彎曲與測量 鉆進 井 工程施工中 由于自然和技術(shù)因素的影響 實際的鉆孔軌跡往往偏離設(shè)計軌跡 這種現(xiàn)象稱為鉆孔彎曲或鉆孔偏斜 地質(zhì)成果危害歪曲礦體產(chǎn)狀 打丟礦體 遺漏斷層或改變勘探網(wǎng)度 從而影響對礦體的評價 構(gòu)造的判斷和儲量計算的精確程度 鉆探施工危害鉆具在孔內(nèi)彎曲變形嚴重 鉆具與孔壁摩擦阻力增加 磨損加劇 鉆桿折斷事故增多 升降鉆具困難 鉆進功耗增加和鉆進速度下降 其他方面的危害水文水井鉆探中 由于鉆孔彎曲 可能會造成深井泵無法下入到鉆孔中 或引起深井泵的過早損壞 在鉆孔樁施工中 會引起樁基傾斜 影響樁基承載力 鉆孔彎曲概述 要完全避免鉆孔彎曲是很困難的 但是 應(yīng)當(dāng)采用一切可能的措施 把鉆孔彎曲程度控制在允許的范圍之內(nèi) 從鉆探工藝與技術(shù)角度出發(fā) 了解鉆孔在地下空間的位置 研究鉆彎曲的原因 機理和規(guī)律性 從而采取相應(yīng)的對策 進行防斜和糾斜 因此了解鉆孔在地下空間的位置是我們研究鉆孔彎曲的第一步 這包括下面兩個方面的內(nèi)容 鉆孔軌跡的基本要素鉆孔軌跡彎曲強度 鉆孔空間位置要素 為了解鉆孔軌跡在地下空間的位置 表征其空間形態(tài) 就必須了解和控制鉆孔軌跡要素 圖中0代表開孔點 X軸代表南北 Y軸代表東西 Z軸代表地下方向 0ABC是鉆孔的空間軌跡 其基本要素包括 頂角鉆孔軌跡上某點的頂角是該點的切線與鉛垂線之間的夾角 其余角稱為鉆孔傾角 頂角變化的范圍是0 90 方位角鉆孔軌跡上某點的方位角是該點的切線在水平面上的投影與真北方向之間的夾角 有磁方位和地理方位 0 360 對應(yīng)的鉆孔孔深鉆孔軌跡上某點的孔深是孔口到該點的鉆孔軸線的長度 鉆孔軌跡的基本要素 利用鉆孔軌跡的基本要素 可以計算出軌跡上每一點的空間坐標(biāo) 如下右圖所示 假設(shè)鉆孔軌跡為一斜直線 坐標(biāo)系的原點為孔口 X軸取正北方向 Y軸取正東方向 Z軸鉛垂向下 根據(jù)鉆孔各個深度上 即測點 的頂角和方位角 軌跡上的空間坐標(biāo)計算如下 式中 x0 y0 z0 孔口坐標(biāo) xA yA zA 鉆孔軸線上點A的坐標(biāo) 開孔頂角 開孔方位角 LA 孔口至測點鉆孔軸線的長度 鉆孔軌跡的基本要素 鉆孔軌跡的彎曲程度實質(zhì)上是指鉆孔軌跡單位長度鉆孔彎曲角度的變化量可用曲率k或彎強i表示 曲率的單位是rad m 彎強的單位是 m 它們的關(guān)系是 鉆孔軌跡的彎曲強度可分為頂角彎曲強度 方位角彎曲強度和全彎曲強度 頂角彎強 鉆孔軸線單位長度上頂角的變化量 方位角彎強 鉆孔軸線單位長度的方位角變化量 全彎強 鉆孔軸線單位長度的全角變化量 如果某一孔段既有頂角又有方位角變化 則產(chǎn)生全彎曲角 鉆孔軌跡上A B兩點的全彎曲角 可用下式計算 鉆孔全彎強對于校核鉆桿柱工作的安全性和粗徑鉆具入孔的可通過性有實際意義 也是設(shè)計定向鉆孔軌跡的一個重要參數(shù) 鉆孔軌跡彎曲強度 一 鉆孔彎曲的條件造成鉆孔彎曲的根本原因是粗徑鉆具軸線偏離鉆孔軸線 粗徑鉆具軸線偏離鉆孔軸線的方式 可能是偏倒 也可能是彎曲 因此 產(chǎn)生鉆孔彎曲必要而充分的條件是 存在孔壁間隙 為粗徑鉆具提供偏倒 或彎曲 的空間具備傾倒或彎曲的力 為粗徑鉆具軸線偏離鉆孔軸線提供動力粗徑鉆具傾斜面方向穩(wěn)定 保持偏倒 或彎曲 和力的方向穩(wěn)定孔壁間隙和傾倒 或彎曲 力是鉆孔彎曲的必要條件 而粗徑鉆具傾斜面方向穩(wěn)定是產(chǎn)生鉆孔彎曲的充分條件 鉆具傾斜面穩(wěn)定在某一方向時 鉆桿柱只自轉(zhuǎn)而不公轉(zhuǎn)運動 因此 鉆孔彎曲是在鉆桿柱自轉(zhuǎn)的情況下發(fā)生的 如果鉆桿柱公轉(zhuǎn) 則必定帶動偏倒或彎曲的粗徑鉆具圍繞鉆孔軸線轉(zhuǎn)動 使鉆頭在不同的時刻朝著不同的方向鉆進 這只能產(chǎn)生擴壁作用 而不導(dǎo)致鉆孔彎曲 鉆孔彎曲的原因和規(guī)律 地質(zhì)因素技術(shù)因素工藝方面的原因 鉆孔彎曲的原因和規(guī)律 二 鉆孔彎曲的原因形成鉆孔彎曲的原因大致可分為三類 二 鉆孔彎曲的原因地質(zhì)因素影響鉆孔彎曲的地質(zhì)因素主要是巖石的各向異性和軟硬互層 地質(zhì)因素是客觀存在的 只能通過工藝技術(shù)措施來減弱甚至抵消它的促斜作用巖石的各向異性某些具有層理 片理等構(gòu)造特征的巖石 其可鉆性具有明顯的各向異性 如右圖所示 鉆頭沿垂直于巖層方向鉆進的巖石破碎效率最高 而平行于層理的方向 效率最低 傾斜方向的破巖效率居中 因此 在傾斜巖層中鉆進時 極易產(chǎn)生鉆孔向垂直于層面的方向彎曲 鉆孔彎曲強度與巖石各向異性強弱和鉆孔遇層角的大小有關(guān) 所謂鉆孔遇層角就是鉆孔軸線與其在層面上的正投影的夾角 當(dāng)遇層角約為45 時 鉆孔彎強最大 鉆孔彎曲的原因和規(guī)律 二 鉆孔彎曲的原因地質(zhì)因素軟硬互層鉆孔以銳角穿過軟硬巖層界面 從軟巖進入硬巖時 由于軟 硬部分抗破碎阻力的不同 使鉆孔朝著垂直于層面的方向彎曲 而從硬巖進入軟巖時 則鉆具軸線有偏離層面法線方向的趨勢 但由于上方孔壁較硬 限制了鉆具偏倒 結(jié)果基本保持著原來的方向 鉆孔通過硬巖進入軟巖又從軟巖進入硬巖時 最終還是沿層面法線方向延伸 鉆孔遇層角存在著臨界值 超過此值時 鉆孔頂層進 低于此值時 鉆孔將沿硬巖的層面下滑 俗稱順層跑 這也說明鉆進中粗徑鉆具傾斜面方向穩(wěn)定是客觀存在的 鉆孔彎曲的原因和規(guī)律 鉆孔彎曲的原因和規(guī)律 二 鉆孔彎曲的原因地質(zhì)因素軟硬互層 二 鉆孔彎曲的原因技術(shù)因素開孔階段開孔階段引起鉆孔彎曲的技術(shù)因素有 鉆機基礎(chǔ)不平 鉆機立軸安裝不正確 未下孔口管或孔口管方向不合要求 主動鉆桿過長鉆進參數(shù)不合理等開孔階段的鉆孔彎曲會影響整個鉆孔軸線軌跡 使鉆孔軌跡產(chǎn)生很大的偏差 鉆孔彎曲的原因和規(guī)律 鉆進階段鉆進過程中造成鉆孔彎曲的技術(shù)是鉆具的結(jié)構(gòu)和尺寸 鉆桿柱為一細長柔性桿件 由于存在孔壁間隙 在壓力的作用下 鉆桿柱將產(chǎn)生彎曲變形 產(chǎn)生水平分力 使粗徑鉆具偏倒 所以 使粗徑鉆具傾倒或彎曲的力是客觀存在的 粗徑鉆具在孔底的偏倒角 決定于孔壁間隙b和粗徑鉆具長度L 即 粗徑鉆具越長 鉆具的偏倒角越小 但直徑小而長度過大 剛度不足 鉆具會被壓彎 即使孔壁間隙不大也會使鉆孔產(chǎn)生較大的彎曲 粗徑鉆具的臨界長度可按下式計算 鉆孔彎曲的原因和規(guī)律 3 工藝方面的因素鉆進方法鋼粒鉆進時孔壁間隙最大 因此孔斜最大 硬質(zhì)合金鉆進時孔壁間隙次之 一般孔斜中等 金剛石鉆進孔壁間隙最小 通常只有1 3mm 在鉆具剛度足夠時 孔斜最小 鉆進規(guī)程參數(shù)鉆壓過大 會造成鉆桿柱甚至粗徑鉆具彎曲 使鉆頭緊靠孔壁一側(cè) 此時偏倒角可能達到最大值 并且鉆具與孔壁摩擦阻力增加 鉆具圍繞只圍繞自身軸線自轉(zhuǎn)而不作公轉(zhuǎn) 此時鉆具傾斜面有固定方向 從而導(dǎo)致鉆孔彎曲 轉(zhuǎn)速過高 鉆桿柱回轉(zhuǎn)離心力增大 從而加劇鉆具的橫向振動和擴壁作用 結(jié)果孔壁間隙增加 鉆壓過小 轉(zhuǎn)速過低 則進尺慢 效率低 鉆頭停留在孔底時間長 也會擴大孔壁間隙 增加孔斜 沖洗液量過大 特別是在較軟的巖層中 液流會沖刷 破壞孔壁 使孔壁間隙劇增 為鉆具偏倒 鉆孔彎曲提供條件 鉆孔彎曲的原因和規(guī)律 三 鉆孔彎曲的某些規(guī)律性鉆孔彎曲的規(guī)律性不是絕對的 而是表現(xiàn)為一種趨勢 通常有以下一些趨勢 在變質(zhì)巖 如結(jié)晶片巖 片麻巖等 中鉆進時 鉆孔彎曲強度大于在沉積巖 如頁巖 中鉆進時的彎強 更大于在巖漿巖 如花崗巖 輝綠巖 中鉆進時的彎強 均質(zhì)巖石鉆進的鉆孔彎曲強度小于在非均質(zhì)巖石中的彎強 且?guī)r石的各向異性程度越高 則鉆孔彎曲強度越大 層理 片理和軟硬互層中鉆進 鉆孔朝著垂直于層理面 片理面的方向彎曲 松散非膠結(jié)巖石 大溶洞時 鉆孔趨向下垂直位置 鉆遇硬包裹體時 可能朝任意方向彎曲 層理水平或接近水平的巖石中鉆進垂直孔時 即使巖石各向異性很強 軟硬不均程度很大 鉆孔也不會產(chǎn)生較大彎曲 孔壁間隙大 粗徑鉆具短 鉆具剛度差 則鉆孔彎曲強度大 鉆孔頂角小 方位變化大 鉆孔頂角大 方位變化小 頂角超過30 時 方位趨于穩(wěn)定 按一般規(guī)律方位角彎曲往往與鉆具回轉(zhuǎn)的方向一致 鉆孔彎曲的原因和規(guī)律 為了隨時掌握與控制鉆孔空間位置的變化 預(yù)防與糾正鉆孔彎曲 在鉆進中必須測量鉆孔軌跡各孔段上的基本參素即 頂角 方位角和孔深 這一工作稱為鉆孔彎曲度測量簡稱測斜 鉆孔彎曲的測量原理包括頂角測量原理和方位角測量原理 孔深測量一般只是借助電纜 測繩 或鉆桿將測斜儀下入到指定深度來控制 頂角測量原理1 液面水平原理 氫氟酸測斜 2 懸錘原理方位角測量原理1 地磁場定向原理2 地面定向原理 鉆孔彎曲的測量及儀器 鉆孔彎曲的測量及儀器 具體內(nèi)容將由地測室專人負責(zé)培訓(xùn) 一 頂角測量原理測量頂角度必須符合兩個條件 該角度代表測點鉆孔軸線與鉛垂線的夾角 該角度在鉆孔彎曲平面內(nèi) 液面水平原理 氫氟酸測斜 把20 30 濃度的氫氟酸注入長度為100 150mm內(nèi)徑為15 25mm的玻璃試管中 注入量為試管長度的1 3左右 然后 將盛有氫氟酸的玻璃試管裝在特制的接頭內(nèi) 用橡膠塞加以密封 用鉆桿將其下到孔內(nèi)待測位置 靜止停留15 25min后 提鉆取出試管 由于氫氟酸對玻璃的腐蝕作用 在試管上留有液面痕跡 根據(jù)液面的高低 就可算出頂角 由于有毛細管的作用 試管形成了如右圖所示的蝕痕曲面 由此測出的頂角必須校正 按下式可求出實際頂角 E式中 鉆孔的實際頂角 玻璃試管上實測頂角 E 校正角為了避免計算和校正上的麻煩 可以利用傾斜儀來直接測定 鉆孔彎曲的測量及儀器 一 頂角測量原理液面水平原理 氫氟酸測斜 鉆孔彎曲的測量及儀器 一 頂角測量原理懸錘原理懸錘測量鉆孔頂角的原理是利用地球重力場 如下圖所示 框架可繞a軸靈活轉(zhuǎn)動 b軸與a軸垂直相交 在b軸中點0懸掛一能靈活轉(zhuǎn)動的弧形刻度盤 刻度盤轉(zhuǎn)動面與鉆孔彎曲平面一致 刻度盤因重力作用永遠下垂 當(dāng)儀器在垂直孔內(nèi)時 刻度盤上的0 正對準弧形豎板了上的標(biāo)線 即頂角為0 當(dāng)儀器在傾斜孔內(nèi)時 弧形豎板傾斜一個角度 此角度就是鉆孔頂角 鉆孔彎曲的測量及儀器 懸錘原理測量鉆孔頂角示意圖 二 方位角測