单管薄壁孕镶金刚石钻头在硬岩中的应用

某水电站工程地质水文地质钻探中，遇到一层下泥盆纪，莲花山组的细粒石英砂岩，平均抗压强度1916公斤/平方厘米，最高达2500公斤/平方厘米。石英颗粒含量70～80％，粒径0.025～0.15毫米，致密均质，硅质胶结，也有部份铁质胶结，可钻性最高可     

短胶管及胶管接头

为了延长高压胶管使用寿命，我队试验、推广了空中短胶管及胶管接头。胶管由原来18米长，割成6米长三段。由水泵到第一层塔用水管或钻杆代替，再用胶管接头连接。水管或钻杆的高度以提出、放倒机上钻杆不受影响为准。使用新设计的胶管接头，安装方便，工作稳定，在30公斤/平方厘米的水泵压力下长期工作，泵压有时达到40公斤/平方厘米也不漏、不脱，安全可靠。其结构如下图所示。     

福建周宁水电站水压致裂地应力测量及其应用

周宁水电站在交通洞开挖过程中局部洞段发生了较强烈的岩爆。地下洞室和高压岔管、输水隧道设计及选择衬砌方式，需要查明原地应力状态。为此，采用水压致裂法在3个深钻孔中和岩爆部位进行了原位应力测量。结果表明，平面应力值随孔深增加呈线性增大；在岩爆和地下洞室附近，原位应力最大值为13～15 MPa，以水平挤压应力为主导，最大水平主应力方向为NW向。根据地应力测量资料和相关理论、判据分析认为：地下厂房长轴为NW向有利于围岩稳定；高压岔管和输水隧洞选用钢筋混凝土衬砌是可行的；发生局部岩爆，主要是由于隧道开挖围岩应力重新调整，在掌子面附近应力集中所致。     

论法向冻胀力与压板面积的关系 (法向冻胀力边界效应之一)

人们对土冻结时作用于基础底板上的法向冻胀力已经研究了几十年,提出了许多试验数据。例如,B·○·奥尔洛夫测得法向冻胀力的最大值为50—60公斤/平方厘米(基底面积为200平方厘米);木下城一取得的最大值为47公斤/平方厘米(基底面积为113.1平方厘米);潘纳的试验结果为18.6公斤/平方厘米(基底面积为>30.6平方厘米);我国测得的数据为11公斤/平方厘米(基底面积为2,500平方厘米)及59.9     

辽宁54型液动冲击器研制试验情况

辽宁54型液动冲击器自78年4月开始研制，79年投入生产试验以来，先后在三个矿区，八个钻孔中使用，钻进791个回次，进尺1020,67米。使用结果表明，54型冲击器工作基本稳定，适应性较广，可在10—15公斤/平方厘米泵压下连续工作，冲击功1—3公斤·米，冲击频率800—2200次/分，适用于合金冲击回转钻进，以及小口径金刚石回转冲击钻进。在七级花岗闪长岩中采用金刚石回转冲击钻进，台月效率比金刚石回转钻进提高148％。现将其基本情况介绍如下：     

一种钻孔水力采煤系统的研究

钻孔水力采煤是指从地表钻孔至煤层借助送至孔底的水射流切割破碎煤层,使之变成具有流动性的煤水混合物。通过水力或气举提升的方法提升到地表并在地表进行煤、水分离的一种采煤方法。文中提出了一种钻孔水力采煤系统的原理、构成及其施工工艺。通过理论分析和试验研究,对该钻孔水力采煤系统的射流泵水力提升、气举提升和水射流破碎的三个关键技术,进行讨论和分析,得出一些有用的结论:(1)为提高采矿效率和单井采煤量并降低能耗,必须将钻孔水力采煤系统的三个关键技术有机地结合起来进行设计。射流泵的设计应该满足煤颗粒最低悬浮速度、无量纲参数的最优化以及防止汽蚀的要求;(2)在射流泵喷嘴形式的选择中,可以根据吸入颗粒的大小来选择中心喷嘴或环形喷嘴射流泵;(3)气举的提升和背压作用可以提高射流泵的提升能力并降低能耗。气举提升单独作为一种开采扬矿工艺具有很大的局限性,但其与射流泵结合后就能很大程度地提高射流泵的提升能力;(4)气举提升与水射流破碎相结合能充分提高水射流的破碎半径和破煤能力。影响水射流效果的主要因素是射流的淹没状态、射流压力和流量,钻孔水力采煤破碎水枪的理想射流是非淹没自由射流,通过气举作用可以在开采峒室内创建非淹没自由射流。     

关于硬岩钻进的几点体会

治岭头矿区的强硅化流纹斑岩和霏细斑岩，坚硬致密，抗压强度2500—3000公斤/平方厘米，压入硬度450—500公斤/平方毫米，含硅量大于60％，用金刚石钻头钻进，时效、钻头寿命和回次进尺都很低。队上经过多次摸索，在钻头选型及钻进工艺等方面有以下经验体会。     

关于射流泵抽水试验工作

1970年夏,我队在学习卜弋煤矿“喷水井点排水”的基础上,经过反复试验,成功地采用了射流泵代替空压机在小口径钻孔中进行抽水试验。据本队四个钻孔的抽水说明,这一方法具有简单轻便、经济节约的特点,效果较好。一、工作原理、设备、器材射流泵是依据“喷水井点排水”的设备改装的。曾称为“喷射泵”,因考虑喷咀的工作水呈集束射出,故改称射流泵。抽水时,水泵产生的高压水(工作水,下同)沿高压水管向下流动,通过喷咀成束向上喷射,造成压力差,井内地下水不断补给低压区,上升涌出孔口,     

钻孔中煤体割缝的高压水射流装置设计及试验

本文针对矿井煤层瓦斯抽放及防突中煤层透气性差,瓦斯抽放率低等问题,按照高压水射流技术应用的原理,设计了应用于抽放钻孔中切割煤体的高压水射击流装置,并在现场对喷嘴和射流器进行了试验。试验结果表明,水射流方向采用+100,喷嘴直径为1.5mm,切割速度为0.2m/min,泵压为30MPa时,水射流切割钻孔中煤体效果最佳;煤层采用高压水射流切割缝后,钻孔预抽瓦斯的抽放率提高了18.8%,抽放时间相对缩短90%以上。因此,该项技术对于煤层瓦斯抽放和防治煤与瓦斯突出具有重要作用。     

射流泵系统在非开挖HDD中的应用研究

非开挖HDD技术被广泛应用于给排水、电力、通信、油气等领域的新管道敷设和既有管线修复中。当在浅部地层以及上覆地层应力较小的区域进行HDD施工时,易出现“溢浆”现象。本文结合国内外“溢浆”防控技术研究现状,对德国某公司的孔内新型射流泵系统在非开挖工程中的应用进行了论述。该系统利用在近钻头位置安装的高压射流泵系统收集前端钻头扩孔后形成的钻屑,从而减少钻孔环状空间的钻屑含量。系统主要由钻屑收集装置、射流泵体和连接装置3部分组成,可实现98%左右孔内钻屑的清理。根据工程需要,可采用清孔、软土扩(清)孔、组合以及管道回拉等4种模式进行工程作业。工程实践表明,采用该系统后单日最长掘进长度达到122 m。同时提出了存在的问题：由于小直径复杂地层钻进中易出现钻屑团积,从而对筛格产生堵塞。在管道回拉模式中,如何改变钻屑返排的回路等问题仍是该系统在应用中亟待解决的关键问题。     

液压立式泥浆搅拌机

一、结构及传动方法液压立式泥浆搅拌机由0.5立方米圆桶、液压马达、底座、主轴，螺旋叶片和盖板等件组成（见附图）。液压马达为BM1—10型，额定排油量：100升/分；额定压力：100公斤/平方厘米；转速：15～400转/分；扭矩：12公斤·米；功率：4.5千瓦。油压钻机可用前后移动油缸的油管带动液压立式泥浆搅拌机。SPC-300型车装钻机利用加压油缸的油管带动。其他型号钻机需要单独配备一台油泵。     

圆梁山隧道粉细砂充填型溶洞注浆技术探讨

圆梁山隧道穿越毛坝向斜东西两翼及核部，根据隧道开挖揭示，大型、高压、富水充填型溶洞十分发育，水量大，水压高，突水、突泥、涌砂现象十分严重，施工难度极大。以圆梁山隧道2号粉细砂充填型溶洞注浆施工为例，介绍了在高压、富水、粉细砂充填型溶洞注浆施工中，注浆材料、注浆参数以及注浆工艺选择等方面应注意的问题。     

建立特殊条件下导向钻孔轨迹跟踪和控制的数学模型

建立了在特殊场地条件下,利用雷达探测仪对非开挖钻孔轨迹跟踪和控制的数学模型。在工程实践中,结合计算机技术,利用这个数学模型提供的方法,可以更有效地对非开挖导向钻孔轨迹进行跟踪和控制。      

高压水射流破岩规律的数值模拟研究

运用动态非线性有限元法和Hoffman破碎准则,研究了高压水射流破碎岩石的规律,提出了高压射流破碎岩石过程分为射流冲蚀破碎和锤冲破碎及两个临界压力的概念。研究结果表明,提高射流冲击速度、喷射直径、横移速度、射流束数,在35°至40°之间合理选择射流入射角可以提高射流破碎岩石的效率。     

桃子垭深埋特长隧道地应力预测及复核

深埋特长隧道工程的高地应力问题越来越受到重视,如何准确高效地确定工程区地应力状态,是目前关注的重点和难点。针对深埋特长隧道地应力状态的确定问题,我们提出了基于多源数据的初始原地应力方向综合确定和应力量值预测及复核的综合解决方案。通过勘察阶段有限钻孔的地应力测试,并结合区域多源地应力资料,可以综合确定地应力方向并利用修正的Sheorey模型预测隧道轴线地应力;针对预测结果,在隧道开挖施工过程中,进一步利用有限钻孔的水压致裂地应力测试检验预测结果并复核隧道应力状况。结果表明,桃子垭隧道水平最大主应力方向为N15°W～N40°W,实测三向应力关系为S_H≥S_v>S_h;钻孔附近的应力预测值在区域实测应力量值变化范围内,隧道埋深最大处的水平最大、最小应力值分别达24 MPa和16 MPa;隧道施工过程中的4个钻孔应力量值复核结果显示,除了局部受到岩性变化、断裂破碎带等影响出现偏差,本文预测结果与实测应力量值基本一致。笔者发展的原地应力综合预测及复核方法,一方面可以快速有效地预测深埋特长隧道等线状工程的原地应力状态,有效降低初始...     

高强度人造金刚石孕镶钻头钻进坚硬岩层的试验效果

我局地质四队某矿区的矿层上部，覆盖着一层四、五百米厚的火山岩—主要为晶玻屑凝灰熔岩，结构致密完整，可钻性均在十一级左右，是一种岩石坚硬、研磨性弱的“打滑层”。在这种地层中，先后采用胎体硬度为中硬和软的、金刚石强度12000～18000公斤/平方厘米的60~#～100~#的人造金刚石孕镶钻头，效率都很低，一般钻速在0.05～0.20米/小时，最高也只达到0.40米/小时，有的钻头就是打滑不进尺。平均钻头寿命为6.34米，最高13.27米，最低1.38米，严重影响小口径钻探的效率及其经济效果。     

合金冲击回转钻进取得良好生产效果

七、八月间辽宁局九队试验分队在八家子矿区继续进行辽宁54型双作用阀式液动冲击器的生产试验工作。在21天内使用合金冲击回转法打完两个200多米钻孔，生产试验效果良好。（见下表）岩石为大理岩。用XU600-3型钻机，600/30型水泵，电力驱动。钻进规范：转速145～280转/分，压力500～600公斤。     

基于单柱齿破岩过程的高压液动冲击回转钻进试验研究

针对煤矿井下穿层钻孔硬岩钻进效率低的难题,基于冲击回转钻进机理和Wassara高压液动冲击器主要特点,分析柱齿在冲击荷载下形成的破碎坑形态,并将其划分为崩解区、密实区、开裂区和弹性区。在此基础之上,对柱齿连续破岩的大间隔冲击和小间隔冲击2种情况进行过程分析,结合淮南潘三矿现场试验条件讨论高压液动冲击回转钻进工艺参数,优选高压液动冲击回转钻进配套钻机、冲击器、钻杆、钻头和清水泵,及主要技术参数。试验结果表明：当清水压力在15 MPa以上时,高压液动冲击回转钻进的平均机械钻速为24.67 m/h,与采用该技术之前的8.48 m/h机械钻速相比提高了约1.9倍;并采用回归分析拟合得到机械钻速与水压之间的线性关系,经过数理统计的F检验,F=8.82大于F_0.05(1,7),验证了回归结果是显著的,机械钻速随水压的增大而线性增大。高压液动冲击回转钻进技术可有效提高煤矿井下硬岩层钻进效率,保障煤矿安全高效生产。     

水压脉冲堵漏灌注器的研究

水压脉冲堵漏灌注器是利用水压脉冲产生的脉动压力，在钻孔内实现动压注浆的灌注装置。介绍了水压脉冲堵漏灌注器的原理、特点、结构、工作程序、性能指标及生产试验情况。     

煤矿井下连续管钻进管柱分析及射流钻进实验

由于可连续起下钻、不间断循环等优势,连续管钻井已成为近年来发展最快的石油钻井技术之一,开发煤矿井下连续管钻进技术是煤矿实现“少人化”甚至“无人化”钻探的重要技术途径。针对该技术在煤矿井下应用存在的管柱优选、钻进方法等关键问题,提出了连续管射流定向钻进方法,根据煤矿井下钻探用泥浆泵能力和孔深设计,分析了不同管径、不同弯曲比(r₀/R_b)连续管流体摩阻;采用数值模拟方法,分析了不同连续管管径与钻孔孔径比(管孔比r_c)情况下近水平钻进管柱屈曲形态及与孔壁接触应力;通过旋转射流水力学参数研究和破岩效果实验,给出了最佳射流钻头参数:通过连续管射流定向钻进实验,分析了射流定向钻进造斜规律,不同流量、钻进速度与钻孔孔径的关系。结果表明:?19～?31.75 mm连续管的弯曲半径可满足煤矿坑道空间要求;连续管流体摩阻的主要影响因素为管径和流量,在井下常用泥浆泵流量200 L/min、压力31.5 MPa、钻孔深度200 m情况下,?31.75 mm连续管为最佳管柱方案;管孔比r_c=0.454时,连续管与孔壁接触应力...