第一篇:水文地質、工程地質鉆探技術要求
XX礦可行性論證工作方案 水文地質、工程地質鉆探技術要求 為了滿足方案編制需求,需要沿礦區周邊共布置水文地質鉆孔X個,孔深約X米;工程地質鉆孔約X個,孔深約X米;洛陽鏟孔X個,孔深X米。見《XXXXX探孔布置圖》。
1、水文地質鉆探(抽水試驗、成井做長觀孔)
(1)水文地質鉆探技術要求
①.水文地質勘探抽水孔(井)的鉆探方法:采用清水鉆進,濾水管部分采用鋼花管纏絲包網,過濾管直徑要求:松散層不小于127㎜,基巖不小于110㎜;抽水試驗孔終孔直徑要求:較過濾管直徑大1~2級,填料時大150~200 mm;過濾管長度要求:含水層厚度≥30m,長度取20-30m;含水層厚度<30m,長度與厚度一致。基巖中,當孔壁穩定或溶洞充填物較少時,可不設置過濾器,鉆孔直徑不小于91㎜。施工完成后,采用空壓機與水泵聯合洗井。
②.觀測孔的鉆探方法,采用清水跟管鉆進,孔徑90mm;濾水井管采用PVC管,管徑75mm;濾水管采用PVC管穿孔鉆眼包網,長度2~3米。
③.抽水孔(井)鉆探過程中按工程勘察的控制孔進行地層描述,同時進行取樣,鉆探中每2米取樣一個,變層加取,重量1kg左右,必要時進行測試。
④.洗井要求:
a.對水文地質勘探抽水孔(井)采取空壓機與水泵聯合洗
井方式,達到水清砂凈。
b.對觀測孔采取反沖洗方式洗井,即向觀測孔注水,并利用空壓機吹洗,交替進行。
⑤.濾水管制作:
a.濾水管采用鋼花管纏絲包網。
b.規格:管徑Φ110mm。采用Φ110mm鋼管制作,每5~10cm鉆一個3~5mm孔,籠外纏聚乙稀加強絲。底部封閉。過濾網,網眼直徑:(2~2.5)dcp濾水管長度不超過5.0m。
⑥.井管下入:
a.下過濾器前用符合標準清孔。
b.用直接提吊法下過濾器,接頭處可以焊接或套接。c.下放過程中要慢、穩、不能刮靠孔壁。d.井孔垂直度不超過1‰。⑦.填礫:
a.填礫時必須保證濾水管平直、居中。b.必須沿過濾器四周均勻連續填礫。c.投礫量超過濾水管頂部2~3米。⑧.洗井:
a.投礫后立即向孔內注入清水,將泥漿替出。
b.下入潛水泵抽水,采用抽灌洗井法,先進行抽水,再進行孔口灌水,交替進行。
c.洗井時要經常觀察孔口排水的水質變化,不含泥漿或鉆粉等污染物質即可。
d.洗井時應定時(半小時)觀測一次出水量。
e.根據底層情況,適當調節洗井強度和時間,細顆粒地層
不宜長時間強力洗井。
f.觀測井利用附近的勘察孔。
g.孔內下入PVC管作為過濾器。規格:Φ75mm,外纏過濾網。
h.通過兩次簡易抽水試驗對比驗證,同降深的單孔出水量增大不超過5%,或洗孔結束前的含砂量不大于1/20000(體積比)。
(2)抽水試驗技術要求
①.抽水前對抽水孔和觀測孔進行水位統測,測定靜水位,并測量水溫。當抽水試驗孔深度范圍內有兩個以上含水層時,應分層量測靜止水位。觀測下一層水位時,應下置套管封閉上一含水層的地下水。如水頭高出地表,則應接管觀測承壓水的水頭高度。
②.抽水試驗采用穩定流法和非穩定流法,按《供水水文地質勘察規范》(GB50027~2001)要求進行觀測。分別計算含水層的滲透系數、影響半徑等。
③.在含水層復雜且富水性較強的區段,應采用分層或分段抽水,分別評價不同含水層滲透性,計算越流系數。分層抽水時要確保止水效果,管外水位在兩小時內變化小于0.1m。
④.抽水試驗采取分段抽水,降深控制在三段,以推求最大涌水量。最大降深要求:當潛水時宜接近含水層厚度(完整孔)或過濾器長度(非完整孔)的1/2深度處,承壓含水層最大降深不宜低于含水層頂板,另外兩段分別控制在最大降深的1/3和2/3左右。基巖抽水試驗降深應從大到小,松散層抽水試驗降深應從小到大。
當勘探孔的出水量較小或試驗時出水量已達到極限時,水位降深次數可適當減少,但不得少于2次。個別地段進行混合抽水試驗,計算混合含水層的有關水文地質參數。
⑤.群井抽水試驗采用一次最大降深,按穩定流和非穩定流方法進行,以獲取干擾井的干擾系數
⑥.穩定流抽水試驗的水位穩定標準,在抽水試驗穩定延續時間內,水位無持續上升或下降趨勢;動水位不得大于平均水位降深的1%或水位穩定標準波動值不超過5cm。
⑦.穩定延續時間要求:卵石、圓礫、礫砂、粗砂宜達到8h,中砂、細砂、粉砂:宜達到16h,基巖宜達到24h。
⑧.抽水試驗結束后或中途停止時,必須觀測恢復水位。在停止抽水后第1、2、3、4、5、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120分鐘進行觀測,以后每隔30分鐘觀測一次,若連續三小時水位不變;或水位呈單向變化,連續四小時內,每小時水位變化不大于1cm;或水位升降與自然水位變化一致時,即可停止觀測。
⑨.地下水流向宜利用等水位線采用幾何法測定,流速采用視電阻率法。
⑩.抽水過程對抽取的地下水要進行含砂、含泥量測定,抽水試驗法結束前采取水樣采取水質化驗分析,分層抽水時應分別取樣。
11.抽水試驗要對周圍的環境進行監測。○
12.抽水試驗設備:水泵采用潛水泵,水量采用水平螺翼○式水表計量,水位觀測采用點測水位計。
13.出水量的測量要求:當采用堰箱或孔板流量計時,水位測量○應讀到毫米;當采用容積法時,量桶充滿水的時間不宜少于15s;當采用水表時,讀數精確到0.001m3。
14.抽水試驗過程中應及時繪制Q-S草圖,檢查試驗是否成功。○如不成功須檢查原因,重新試驗。
2、工程地質鉆探(1)勘探孔的布置
根據國標《巖土工程勘察規范》〔GB50021-2001,2009版〕,工程孔主要沿XX礦區周邊居民點布置,部分布于離村莊較遠的耕地區土路旁。總孔數約X個,孔數看控制程度進行增減,均為技術孔,終孔進入中風化巖X米,平均孔深約X米。(2)鉆探工藝
設備采用XY-1型液壓工程鉆,鉆進方法采用泥漿護壁或套管跟進,錘擊或回轉鉆進全孔取芯的施工工藝(地下水位以上土層采用干作業的鉆探方法)。土層及全、強風化巖采用合金鉆頭,堅硬基巖采用金鋼石鉆頭。鉆探操作、回次進尺、鉆探記錄和巖土編錄工作均符合規范要求。(2)巖芯采取率要求
粘性土的樣芯采取率大于80%,每回次鉆進進尺不得超過2m;砂性土樣芯采取率大于60%,每回次鉆進進尺不得超過1.5m;強、中風化巖層巖芯采取率大于65%,每回次鉆進進尺不得超過1.5m。(3)鉆探野外原始記錄及終孔要求
鉆進過程中必須及時填寫好《鉆探班報表》,及時做好記錄,鉆入中風化巖層時,必須記錄鉆進時效,如遇軟弱夾層,必須及時記錄其起止深度。鉆探終孔前,必須由技術人員或監理工程師驗收合格后,方能終孔移位。
(4)取巖土樣及室內試驗要求、原位測的方法與要求
每個孔均按規范要求分層取巖土樣及做標準貫入試驗,除此還有特別要求,要求每孔0.5~1.0m位置均需取土樣,此位置土樣除做常規土工試驗外,還需測定土的滲透系數;在深度1.0~2.0m范圍每孔均須做標貫試驗。
A、取樣及其分析要求
a.取土樣:根據地層特征、取樣深度、設備條件和試驗項目的不同,合理地選擇取土器類型,按操作規程進行取樣工作。取樣前要先清孔,取樣時對一般的粘性土可采用一般的取土器,采用重錘少擊法,打入深度一般不大于30cm。取軟土時,要采用薄壁取土器,采用靜壓法壓入,壓入長度不大于取土器的長度。對砂土采用單動或雙動三重管取樣,對砂類土應采用取砂器以減少對砂類土的擾動。取土、砂器提出地面后,土樣筒取出后,必須立即用干棉紗擦凈,不得進水和松開,用刀將土樣兩端削平并蓋上土樣蓋;土樣妥善密封(纏膠布、封蠟),防止濕度變化,并避免暴曬,防止受震、擾動,貼好標簽,標明上下,放土樣箱內,土、砂
樣應直立安放,及時送往試驗室。
b.取巖樣:一般用有內層包裝的濕紙包好,再用塑料透明膠布纏住,用標簽注明巖樣的名稱、長度。采取的巖樣尺寸須滿足試塊加工的要求。選取巖樣(對軟質巖應進行密封)包裝,貼好標簽,送往試驗室進行試驗。
取樣的數量(長度)應滿足試驗要求;試驗時的試樣制作、試驗操作及數據處理由試驗專業技術人員嚴格按有關規范的要求進行。
c.地下水樣的采取:一般取混合水樣,水樣每件2瓶,各瓶不得少于750ml及500ml,后一瓶水樣應立即加入2~3g大理石粉。采取水樣深度宜在水面0.50m以下,取水容器應徹底清洗,并及時送試驗室進行化驗。
d.土的室內試驗要求
土的試驗要求:土工試驗按國標《土工試驗方法標準》(GB/T50123—99)執行。對粘性土的要求做天然含水量、土粒比重、天然密度、孔隙比、飽和度、液限、塑限、塑性指數、液性指標、粘聚力、內摩擦角、壓縮系數、壓縮模量等物理力學指標,除此,深度0.5~1.0m位置的土樣需測定滲透系數。砂性土進行顆粒分析,必要時做密度、比重、滲透系數、水上和水下休止角試驗。
e.巖石試樣做天然狀態和飽和狀態的單軸抗壓強度試驗。一般情況下(指標的數量≥6個),應提供巖土參數的最大值、最小值、平均值、標準值、標準差及變異系數。指標的統計數量少于6個時,可根據指標的范圍值,結合地區經驗,給出經驗值。
f.地下水質及土的腐蝕性分析試驗。取樣做簡分析試驗,評價地下水及土對砼結構及砼結構中鋼筋的腐蝕性。分析項目一般有PH值、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、侵蝕性CO2、游離CO2、NH4+、OH-等。
B、原位測試要求
標準貫入試驗目的:取擾動樣、鑒別和描述土的類別;確定粘性土的稠度、確定砂土的密實度,確定天然地基土的承載力及地基土的變形參數;判定飽和砂土、粉土的地震液化的可能性及液化等級。
標準貫入試驗應提供實測擊數、試驗孔號、試驗深度、試驗的巖土層等資料,并進行數據統計。
標貫試驗一般在砂土、粉土和粘性土、殘積土、全風化巖和強風化巖中進行;標準貫入試驗垂向間距控制在1.5~2.0m;同一地質單元體內,每層標貫試驗次數不少于6次。
當在30cm內錘擊數連續2次達到并超過50擊時,可停止試驗,記錄擊數并修正。當擊數已達50擊而貫入深度未達30cm時,可終止試驗并按N =30×50/ΔS(ΔS為50擊時的貫入度)換算標貫擊數。
3、洛陽鏟探
洛陽鏟探主要用于鉆機難以進場、基巖埋深不大的地段,主要用于查明第四系淺層土層的性質與厚度,在基巖淺埋地段查明地層巖性。探深Xm,洛陽鏟長度Xm。洛陽鏟探孔根據調查控制需要布置,本次調查布置約X個探點,洛陽鏟探施工由兩個工人打入,地質員進行巖性鑒定及記錄。
四、工期計劃及人員、設備安排
(一)工期進度計劃
根據委托方的要求,包括野外地質調查及室內報告編寫,項目工期兩個月,由此,我們安排首先進行野外填圖測繪,然后進行水文孔、工程孔的鉆探施工及洛陽鏟探。進度計劃如下表:
(二)人員配置及組織機構
鉆探技師2人:負責鉆探技術、鉆機操作、班組人員調配及協助安全工作;
鉆探技術熟練工人6人:負責鉆孔施工及洛陽鏟施工,協助技術員孔內原位測試、取樣等。
1、擬投入鉆探設備
拉鉆機用小型工具車:一輛
鉆機:2臺
洗井及抽水試驗設備:一套 洛陽鏟:1把 取樣設備:4套
五、其他說明
第二篇:探析工程地質鉆探技術
摘要:工程地質鉆孔的直徑應根據工程要求、地質條件再結合鉆探方法、鉆探設備予以綜合確定。為了劃分地層而進行的鉆孔,鉆孔直徑一般不宜小于33mm;為采取原狀土樣而進行的鉆孔,孔徑大小不宜小于108mm;為采取巖芯試樣的鉆孔,對于軟質巖石其直徑不宜小于108mm,對于硬質巖石其直徑不宜小于89mm。常見的鉆探方法有很多種,根據破碎巖土的方法可分為:沖擊鉆探、回轉鉆探、沖擊回轉鉆探、振動鉆探等。常用的地質鉆探設備主要包括動力機、鉆機、泥漿泵、鉆桿和鉆頭等。本文就根據自身工作經驗,針對地質鉆探技術的相關要點進行詳細闡述。關鍵詞:地質鉆探;鉆進技術;鉆孔 1 地質鉆探技術設備現狀
鉆探技術設備是鉆孔工程中的關鍵組成部分,它隨著鉆探工藝和鉆探方法的發展而變化,同時它也直接影響著鉆探技術水平的進步。地質鉆探設備是指直接用于鉆探施工中的機械設備,主要包括動力機、鉆機、泥漿泵等,其中最重要的部分,也是核心部分為鉆機。這里主要對鉆機現狀進行闡述。
1.1 全液壓動力頭巖芯鉆機
全液壓動力頭巖芯鉆機現已成為國外鉆探工程中的主流鉆機機型,而且已經形成完整的規模,其具有如下結構特點:液壓動力頭式回轉機構、無級調速模式、長行程的給進系統、機械化自動化程度高、液壓絞車式提升系統、配套器具齊全、在鉆孔中能做較大范圍角度調整的桅桿機構等特點。
1.2 新型中深孔鉆機
新型中深孔鉆機多為多功能鉆機。隨著復合鉆探技術的進步,即金剛石巖芯鉆探、空氣反循環連續取樣鉆探、空氣潛行錘取樣鉆探等鉆進工藝的廣泛使用,適用該復合鉆進的多功能鉆機得到了飛速發展。
1.3 自動化、智能化鉆機
自動化、智能化鉆機在歐美地區已經成熟使用。一些新型的鉆機系列早已實現全自動化,如典型適合金剛石鉆進的高轉速低扭矩鉆機適用于地表或巷道內工作。更有一系列的鉆機真正實現了機臺單人操作。1.4 國內鉆探設備
目前,國內地質鉆探設備的主力機型仍為立軸式巖芯鉆機,同時,全液壓動力頭巖芯鉆機正在快速地增長中。而對于深部礦山區的鉆探工程,國產的坑道鉆機得到廣泛使用,其也得到了大規模地發展。在煤氣層鉆探中所采用的煤層氣鉆機大多采用水源鉆機、物探鉆機或進口鉆機,這也使得國內的煤層氣鉆機能有個廣闊的市場。2 地質鉆探技術
地下鉆探技術是向地質體鉆孔并破碎孔底巖石的方法及鉆進工藝的綜合。根據不同的鉆進目的,我們可以采取不同的鉆進方式和鉆探設備,從而形成各種不同鉆探方法。在鉆進的過程中,原始機械的方法進行巖石的破碎現在仍然被采用。
根據不同的外力的作用方式,可將現鉆探方法分為沖擊式鉆探、回轉式鉆探、沖擊回轉式鉆探和振動式鉆探,個別特殊地層條件下噴射式鉆探也常常被采用。如果根據鉆探切削工具的不同又可將鉆探方法分為鋼粒鉆探、硬質合金鉆探和金剛石鉆探。根據鉆探的目的和作用不同可分為水文地質鉆探、固體礦產鉆探、工程地質鉆探、地熱鉆探、砂礦床鉆探、石油天然氣鉆探、科學(超深孔)鉆探和地表取樣鉆探等。如按所用沖洗液和循環方式又可分為泥漿鉆探、清水鉆探、空氣鉆探、正循環鉆探以及反循環鉆探等。按鉆探區域的不同又可分為極地鉆探、陸地鉆探、水域鉆探以及月面鉆探等。除此之外,還有一些高效的鉆探方法如熱力法、熔融法和化學方法等,但這些方法因為成本高、技術難度大而未得到廣泛適用。其中熱力法包括高頻電流鉆、火焰噴射鉆、微波鉆等,熔融法包含等離子鉆、電熱鉆、激光鉆等,而化學方法常用的是利用化學試劑將巖石進行破碎。2.1 沖擊式鉆探
沖擊式鉆進是始創于中國的一種古老的鉆井方法,早在11世紀傳入西方,目前在中國和國外都還在廣泛適用。其鉆進原理在于使用鋼絲繩或鉆桿相連用一字型或十字形鉆頭,上下運動沖擊巖石,同時撈出巖屑和巖粉,形成鉆孔。
影響沖擊鉆進的速度主要是沖擊頻率、沖擊功、沖擊方式及傳遞三要數。沖擊頻率對鉆進速度的影響根據沖擊的頻率不同,可將其分為4類:低頻、中頻、高頻和超高頻。沖擊頻率與鉆進效率是成正比的,但當沖擊頻率達到某一定值后,這個比例關系就不再存在,相反而有所下降。這是因為單位時間內的重復次數多,孔內的巖屑來不及排出,沉積在鉆頭部位起到一個緩沖的作用。另外,沖擊頻率大,必然沖擊時間過短,導致沖擊功對于巖石的作用時間不夠長,破巖不夠完全而達不到高效率的體積破碎。沖擊功大小對鉆進速度有著最直接的影響。研究表明:在鉆頭直徑固定時,不同的沖擊功破碎的單位體積巖石所需的沖擊功是不同的,而且數值相差很大,這就說明了沖擊功在沖擊式鉆進中的地位。
沖擊方式及傳遞對鉆進速度的影響按振動源不同可分為機械式、氣(液)動式和電磁式3種類型。其中重點介紹機械式沖擊鉆,機械式也稱為機械慣性式。這種利用凸輪的旋轉產生沖擊力的沖擊方式的最大特點就是結構簡單、制造容易、振動力大,但同時其結構特點也限制了在水平孔鉆進中的應用。2.2 回轉式鉆探
回轉式鉆進是當前用的最普通的鉆進方法,這是利用鉆具的回轉運動破碎巖層而成孔的一種鉆進方法。鉆機分為大、小鍋錐鉆機,正、反循環轉盤式鉆機,液壓動力頭式鉆機,潛孔振動回轉式鉆機等。相對簡單的回轉鉆機只有簡單的鉆進裝置,完善結構的回轉式鉆機除了具備鉆進裝置外還具有循環洗井裝置。回轉鉆機中的另一種轉盤式水井鉆機的鉆具包括鉆桿和鉆頭。回轉速度視鉆機而異,如石油鉆機在一般情況下最高為160r/min,金剛石鉆機最高可達到2400r/min。常用的鉆桿的名義直徑有60、73、89和114mm等4種,鉆頭分全面鉆進用鉆頭和環狀鉆進用鉆頭2大類。
大、小鍋錐利用其鍋錐形鉆具旋轉切削土層,兩者都可由人力或動力驅動。旋轉過程中切下的土屑或巖屑掉落到鍋內,隨后提升到地面倒出。其結構簡單工效低,只能用于一般的土層或軟質巖層地層條件。正、反循環泥漿洗井轉盤式鉆機由塔架、卷揚機、轉盤、鉆具、泥漿泵、水龍頭和電動機等組成。作業時,動力機提供的扭矩通過傳動裝置驅動轉盤,由主動鉆桿帶動鉆頭旋轉破碎巖層。泥漿通過泥漿泵注入鉆桿與孔壁之間的環形區域起到潤滑鉆桿和冷卻鉆頭的作用。
2.3 沖擊回轉式鉆探
沖擊回轉式鉆進是指用沖擊和回轉2種方式同時破碎巖石的鉆探方式。作業時,以鉆桿帶動鉆頭低轉速回轉,在軸向鉆頭的壓力下,再利用通過鉆桿中心的液體或氣體產生的沖擊力,以沖擊和回轉2種方式破碎巖石,充分發揮沖擊和回轉切削2種作用來形成鉆孔或采取巖芯。這種方法起源于19世紀的歐洲,1958年才被中國地質部所重視而開始研究,20世紀70年代發展較快。沖擊回轉式鉆進的優點在于其能大大提高硬質層轉速和回轉進尺長度,降低鉆孔彎曲程度,明顯降低工程成本。沖擊回轉鉆探通常采用以下2種沖擊器實現,一種是利用鉆孔中沖洗液能量驅動的沖擊器來實現,稱液動沖擊回轉鉆探;另一種則利用壓縮空氣驅動的風動沖擊器實現,稱氣動沖擊回轉鉆探。
液動沖擊回轉鉆探系統是有泥漿泵將沖洗液注入沖擊器驅動液動錘來產生動力對巖芯管和鉆頭進行沖擊,鉆桿則有鉆機提供扭矩回轉并同時對鉆頭施壓。這種鉆探方法也常與繩索取芯鉆具相結合,被稱為繩索取芯式液動沖擊回轉鉆探。液動沖擊器是沖擊回轉鉆探中的關鍵組成部分。液動沖擊回轉鉆探適用于地質巖芯鉆探、工程地質鉆探等,而且適合反循環鉆探和深孔鉆探中。2.4 振動式鉆探
振動式鉆進過程中利用振動器帶動鉆桿和碎巖工具產生周期性振動力。它除利用地表振動器和鉆具對地層產生垂直靜載外,還有鉆具上下振動產生的高頻沖擊振動所產生的動載,對巖層周圍或土層產生振動。在高頻的振動下,巖層或土層的強度下降,巖層和土層在鉆具和振動器自重和振動力的聯合作用下,使鉆頭鉆進巖土層,從而實現鉆進的過程。
振動鉆進常采用機械式雙輪雙軸振動器,其采用雙軸水平布置外,還可以上下平行布置。這樣布置后不僅可以產生垂直振動,還可以產生橫向振動。此外,還有單軸單輪振動器和單軸雙輪振動器等布置方式。常用的振動器有無簧式和有簧式2類。其中有簧式振動錘由電動機、振動器、彈簧、沖頭、砧子和接頭組成。其特點是振動其與鉆具分開,這樣既可振動鉆進,又可進行沖擊振動鉆進。
另外噴射式鉆探技術是利用鉆孔沖洗液流經鉆頭噴嘴所形成的高壓高能射流充分地清洗孔底的鉆屑,使鉆屑免于重復削切,并與機械作用聯合破碎孔底巖石,達到提高機械轉速的一種鉆進技術。4 結束語
隨著科學技術的進步和國民經濟的快速發展,鉆探工程在地質勘探、礦物開采等很多領域的應用將會日益增大,并且與其他尖端的科技將會結合應用,如地殼科學深鉆等。科學的不斷發展在一定程度上為鉆探工程提供了一個更為廣闊的應用前景,同時也給鉆探工程帶來了緊迫感。鉆探技術的發展進步可能對整個地質學理論帶來挑戰,從而促使資源、新材料以及地質災害的防治提供更為全面、準確的數據。
第三篇:工程地質以及水文地質
GC
工程地質學:是將地質學的原理運用于解決工程地基穩定性問題的一門學科。水文地質學是研究地下水的科學,地下水是指賦存于地面以下巖石孔隙中的水。
基礎是指底部與基礎接觸的承重構件,作用是把建筑上部的荷載傳給地基。地基是指建筑下面支撐基礎的土體或巖體。
地基承載力是指地基所能承受由建筑物基礎傳遞來的荷載的能力。直接與基礎接觸的土層叫持力層,持力層下部的土層叫下臥層。
工程地質條件是指工程建筑物所在地區地質環境各項因素的綜合,這些因素包括:地層巖性,地質構造,水文地質條件,地表地質作用,地形地貌。主要的工程地質問題包括:地基穩定性問題,斜坡穩定性問題,洞室圍巖穩定性問題,區域穩定性問題。
自然界的三大巖類:火成巖,沉積巖,變質巖
巖石物理特征:比重,重度,孔隙性,吸水性,軟化性,抗凍性;力學性質:巖石的變形特征,巖石的強度特征。
確定地質年代方法:地層層序律,生物層序率,切割率,巖性對比法;相對年代:地質事件發生的先后順序。絕對年代:地質事件發生至今的年齡(同位素年齡)。相對年代的確定:
1、地層層序律;
2、生物層序律;
3、切割律:巖層(巖石)被侵入巖侵入穿插,則侵入者年代新,被侵入者年代舊。絕對年代的確定:同位素年齡的測定.冰期:第四紀氣候冷暖變化頻繁,氣候寒冷時期冰雪覆蓋面積擴大,冰川作用強烈發生。間冰期:氣候溫暖時期,冰川面積縮小。
第四紀沉積物:殘積物,坡積物,洪積物,沉積物
褶皺的工程地質評價:1.褶皺的核部是巖層強烈變形的部位,巖石破裂.裂隙發育.直接影響到巖石強度和巖體的完整性。2.褶皺的翼部不同于核部,以傾斜巖為主。
巖石破裂后,沿破裂面無明顯位移者稱為節理。張節理是由張應力作用下形成的,剪節理是剪應力作用而形成的。節理的工程地質評價:1.巖體中的裂隙,在工程上除有利于開挖外,對巖體的強度和穩定性均有不利影響。2.裂隙的存在,破壞了巖體的整體性,加速巖體的風化速度,增強巖體的透水性、軟化性,因而使巖體的強度和穩定性降低。3.當裂隙主要發育方向與走向平行,傾向與邊坡坡向一致時,不論巖體產狀如何,邊坡都將失穩滑移。4.還會影響爆破作業的效果。5.裂隙有可能成為影響工程設計與施工的重要因素,就應當對裂隙進行詳細的調查研究,詳細論證裂隙對巖體工程建筑條件的影響,采取相應的措施,以保證建筑物的穩定和正常使用。
斷層:沿破裂面有明顯位移(規模大)外力地質作用剝蝕沉積物覆蓋——標志(斷層存在的標志)(1)地質體不連續(2)斷層面(帶)的構造特征:鏡面、擦痕與階步牽引構造、牽
引褶皺;斷層巖:指斷層帶中因斷層動力作用被破碎、研磨(3)地貌和水文等標志。
斷層的工程地質評價:1.大多數情況下,斷層面兩側一定寬度范圍內的巖石破碎,對場地的穩定性影響極大。2.在新構造運動強烈的地區,有的斷層可能有活動性,甚至有產生地震的可能性,將對其附近工程帶來極大的事故隱患。3.斷層與地下水常緊密相連,給地下工程造成事故隱患。4.斷層是軟弱結構面。5.造成建筑物的不均勻沉降。6.對采礦工程會造成極大困難。
震級是衡量地震絕對強度的級別,釋放的能量E越大,震級M就越高,兩者關系為logE=4.8+1.5M。烈度是指地面及建筑物受地震的破壞程度。
風化作用的類型:
1、物理風化
2、化學風化
3、生物風化。巖石風化程度的劃分:全風化帶、強風化帶、弱風化帶、微風化帶、新鮮巖石。影響風化作用的因素:氣候因素、地形因素、地質因素
階地是沿河流、湖泊和海濱伸展,超出河、湖、海面以上的階梯狀地貌。由侵蝕剝蝕、堆積過程和地殼構造運動合力塑造而成。河流階地:1 侵蝕階地,2坡積階地,3基座階地
巖溶作用的基本條件:巖石的可溶性、巖石的透水性、水的流動性、水的溶蝕性
巖溶地貌:地表巖溶地貌、漏斗、豎井、落水洞、溶蝕洼地、干谷和盲谷
根據巖溶發育的特點,巖溶地區可能遇到以下幾類地基:1.石芽地基 2.溶洞地基 3.土洞地基。處理方法:石芽:這類地基具有不均勻性,處理的原則主要是兩大類:其一是處理軟弱部分,即壓縮性較高的地基,對之施行加固,使之能與堅硬部分相適應;其二是處理堅硬部分,換之以壓縮性土,使之與軟弱部分地基變形相協調。溶洞:規模小,可采用清除或堵塞;規模大,則不宜作為建筑物的地基。土洞:這類地基具有不均勻性,處理的原則主要是兩大類:其一是處理軟弱部分,即壓縮性較高的地基,對之施行加固,使之能與堅硬部分相適應;其二是處理堅硬部分,換之以壓縮性土,使之與軟弱部分地基變形相協調。
滑坡滑動分為蠕滑、滑動、劇滑三個階段
滑坡的治理原則:1)防止或減輕誘發滑坡的外部環境條件,如截排水溝、卸荷減載坡面防護。2)改善邊坡內部力學特征和物質結構,如土質改良,土質改良有2種途徑:1是加進某種材料以改變斜坡巖土體成分;2是采用某種技術改變土的結構狀態。3)設置抗滑工程直接阻止滑坡的發展,如抗滑樁、抗滑擋墻等
弧形滑移面的斜坡穩定性計算:K=(cL+tanΦ∑N)/∑T
斜坡穩定性評價:包括定性評價和定量評價 定性評價:1)根據滑坡的地貌形態來判斷 2)根據工程地質類比判斷 3)根據滑動前的各種跡象判斷 定量評價:1)常規土坡穩定計算方法 2)極限平衡分析方法3)數值計算(有限元法、神經網絡法等)
影響巖體工程性質的主要因素:1.巖石強度和質量 2.巖體的完整性 3.水的影響
[BQ]=BQ-100(K1-K2-K3)
特殊土指具有一定分布區域或工程意義上具有特殊成分、狀態和結構特征的土。主要有: 黃土、紅粘土、軟土、膨脹土、凍土、鹽磧土.紅黏土性質物理力學性質:1)天然含水量、孔隙比、界限含水量都很高,但有較高力學強度和較低的壓縮性2)各種指標變化幅度大
工程勘察階段:選址勘察階段,初步勘察階段(收集資料、初步勘察、確定地震),詳細勘察階段
工程地質測繪分為:綜合性測繪和專門性測繪工程地質圖的比例尺分三種:小比例尺1:5000~1:50000可行性研究時;中比例尺1:2000~1:5000初步勘察時;大比例尺1:200 ~1:1000詳細勘察等。繪圖精度:誤差不超過3mm,其他地段不超過5mm。兩種測繪方法:像片成圖法和實地測繪法
勘探分為:物探,鉆探,坑探
控制含水系統發育和地質結構有關
控制地下水流動系統發育和水的勢場有關
化石保存在沉積巖中
斷層破碎帶的水文地質意義:儲水空間,導水
孔隙的大小和孔隙度大小無關
地下水是可再生的,但不是取之不盡用之不竭,不能破壞其平臺
SW
賦存于地殼巖石層空隙中各種形式的水統稱為地下水,主要賦存于孔隙、裂隙、溶隙中。空隙中水的形式有:氣態水、結合水、重力水、毛細水、固態水。巖石的水理性質有容水性,持誰性,給水性,透水性。
含水層是指能透過又能給出重力水的巖層,隔水層是指不能給出并透過水的巖層。地下水按埋藏條件分為:上層滯水(包氣帶水)、潛水、承壓水。上層滯水:包氣帶中局部隔水層之上的重力水。特點:分布不廣,埋藏較深;由大氣降水補給,通過蒸發或向隔水底板邊緣排泄;易受污染,穩定性差,對建筑物的施工和人民健康有影響。潛水:埋藏在地面以下第一個穩定隔水層之上具有自由水面的重力水。特點:
1、潛水面以上無穩定的隔水層存在,大氣降水與地表水可直接滲入補給,即補給區與分布區一致。
2、潛水深度和含水層的厚度受氣候、地形、地質條件影響,變化較大,受地表污染較重。
3、具有自由水面,滲流速度取決于含水層的滲透性能和潛水面的水力坡度。
4、垂直排泄(蒸發)和水平排泄(向鄰近較低河流排泄)。
5、潛水對建筑物的穩定性和施工均有影響。承壓水:充滿與兩個穩定的隔水層的重力水。特點:1.具有連續的隔水層覆蓋,大氣降水(地表水)不能直接補給,只有在含水層直接出露時,才能接受地表水補給,幫承壓水具明顯的補給區、承壓區和排泄區。2.承壓水無自由水面,并承受一定的靜壓力。3.承壓水具有水頭壓力,不僅向低洼處排泄,還可以由低處向高處流,形成上升泉、自流泉等。4.受頂部隔水層控制,受大氣、水文、氣候、人類活動的影響較小,故水量變化 不大(具恒定性),動態穩定和水質優良。
地下水的補給:含水層自外界獲得含水量的過程。補給來源大氣降水補給:最主要來源,補給數量與降水性質、植物覆蓋、地形、地質構造、包氣帶厚度及巖石透水性有關。暴雨、連
綿細雨不同。地下水的排泄:含水層失去水量的過程。排泄方式:蒸發:土壤蒸發、植物蒸發;泉水:山區與平原,上升泉與下降泉。向地表水排泄、含水層之間的排泄、人工排泄。
地下水的物理性質主要有溫度、顏色、透明度、氣味,味道,比重、導電性以及放射性
地下水中的化學成分:氣體成分有:
離子成分有:
地下水中所含各種離子、分子及化合物的總量稱為地下水的總礦化度,也稱為地下水的總溶解固體,以g/L表示。
地下水化學成分的形成包括:溶濾作用、濃縮作用、脫碳酸作用、脫硫酸作用、陽離子交替吸附作用、混合作用、人類活動在地下水化學成分形成中的作用。
當水井貫穿整個含水層,并在含水層的全部厚度上都進水時稱為完整井;如果水井的進水部分只有井底和含水層的部分厚度是稱為非完整井。
影響半徑的原始定義是井軸到降落漏斗邊緣斷面間的距離。假想含水層中存在一個以抽水井井軸為中心的理想圓柱體,抽水時沿其周界水頭保持不變,抽水井抽水效果與實際抽水結果一致,這個圓柱體的半徑便是“引用影響半徑”
地下水的工程地質評價:
1、地下水位的變化,如地下水位上升,引起淺基礎地基承載力降低,地基沉降,在有地震砂土液化的地區會引起液化的加劇,同時易引起建筑物震陷加劇。對巖土體產生變形、滑移、崩塌失穩等不良地質作用 2.地下水位下降,此時往往會引起地表塌陷,地面沉降等。對建筑物本身而言,當地下水位在基礎底面以下壓縮層內下降時,巖土的自重壓力增加,可能引起地基基礎的附加沉降。如果土質不均勻或地下水位突然下降,出可能使建筑產生變形破壞。通常地下水位的變化往往是由于施工中的抽水和排水引起,局部的抽水和排水,會產生基礎底面下地下水位突然下降,產生建筑物發生變形。3.地下水的侵蝕性的影響主要體現在水對混凝土,可溶性石材,管道以及金屬材料的侵蝕危害。它包括結晶類腐蝕、分解類腐蝕、結晶分解復合類腐蝕。4.由地下水引起的流砂這種不良地質作用的影響主要表現為在工程施工中能造成大量的土體流動,致使地表塌陷或建筑物的在破壞,會給施工帶來極大的困難,或直接影響建筑工程及附近建筑物的穩定。5.潛蝕,這種不良地質作用通常分為機械潛蝕和化學潛蝕。機械潛蝕是指地下水的動力壓力作用,而化學潛蝕是指地下水溶解土中的易溶鹽分,這兩種作用在土中同時發生,并會引起土粒間的結合力和土的結構破壞和水帶走土粒,形成洞穴的不良影響,其后果是使地基土的強度受到破壞,土下形成空洞,致使地表塌陷,破壞建筑場地的穩定。6.。基坑突涌,涌水會沖毀基坑,破壞地基,給工程帶來損失。7.地下水的浮托作用。當建筑物基礎底面位于地下水位以下時,地下水對基礎底面產生靜水壓力,即產生浮托力。
達西定律:Q=KA(H1-H2)/L=KAI,v=Q/A=KI,Q=KWh/L W是過水斷面,v是滲流速度,Q是滲透流量(m3/d),H1H2是上下游過水斷面的龍頭,L是上下游過水斷面的水平距離,A是過
水斷面的面積,K是滲透系數,I是水力坡度
達西定律只適用于雷諾數Re≤10的地下水層流運動。
水文循環是由蒸發、水汽運輸、降水、徑流組成
第四篇:鉆探技術要求
鉆探技術要求(技術交底)
1、設計鉆孔全部為垂直孔,允許偏差角度±2°,終孔不小于直徑75mm及91mm(具體根據巖性及鉆孔內相關試驗確定),鉆孔深度以設計深度為準。巖芯鉆進采用繩索取芯,采用金剛石鉆頭。
2、鉆孔巖芯取樣率不低于95%,土層和軟弱層不小于100%,對破碎帶巖石,巖芯采取率不低于85%。
3、清水鉆進,如遇特殊地層必須用泥漿護壁時,在壓水試驗前須進行徹底清洗,直到返上清水為止。
4、妥善保存鉆孔巖芯,對鉆孔巖芯應進行妥善保護(不要日曬雨淋,人為破碎巖芯),班報記錄要真實及時,按鉆進回次逐段填寫,嚴禁事后追記;詳細記錄鉆探過程中跑水情況,按順序擺放巖心,切忌損壞巖心。
5、在鉆進過程中進行水文試驗和觀測,特別是鉆孔漏水量、漏水(涌水)部位、沖洗液消耗和孔壁坍塌掉塊情況、初見水位、靜止水位、抽水試驗、壓水試驗等,基礎資料須有詳細記錄。鉆探終孔后,應每隔24小時測量一次鉆孔靜止水位,直到鉆孔結束。壓水試驗和抽水試驗應按規程進行。
6、遇礦山采礦爆破時,施工人員必須提前撤離采場作業區域500米外,并對施工機具進行必要的安全防護。
7、對現場技術人員要求進行的水文地質試驗(抽水試驗、壓水試驗),鉆探機組提供相應設備,并配合完成。同時需配合聲波測井工作。
8、鉆孔開孔時,現場工程師確認鉆孔位置準確、安全防護到位、鉆探及相關設備配備齊全,經現場工程師確認簽字后方可施工。鉆孔終孔前,須由甲方現場負責人驗收簽字后方可終孔,移至下一鉆孔。
第五篇:水文地質鉆探規程
水文地質鉆探規程 1 主題內容與適用范圍 1.1 主題內容
本規程規定了水文地質鉆探與水井鉆探各項生產活動的技術工作要求及有關工藝操作規定。
1.2 適用范圍
本規程適用于水文地質普查、水文地質初步勘探與詳細勘探以及水井(含礦泉水井及低溫地熱井)鉆探工程,是進行鉆探設計、施工、管理等各項工作的基本依據和準則。
本規程不適用于高溫地下熱水和地熱能開發鉆井工程。2 引用標準
2.1 直接引用標準
GBJ 202 地基與基礎工程施工及驗收規范
GB 9808 水文水井鉆探管材系列
GB 9809 水文水井鉆探用套管、巖心管、取粉管螺紋
GB 9810 水文水井鉆探用鉆桿
BG 9811 水文水井鉆探用鉆鋌
BG 9812 水文水井鉆探用鉆桿接頭
DZ 1.3 硬質合金巖心鉆探管材螺紋
DZ/T 0008 水文水井鉆探用鉆柱特種接頭
DZ/T 0017 工程地質鉆探規程
DZ/T 0055 水文水井鉆探用硬質合金鉆頭
DZ/T 0056 水文水井鉆探用三牙輪鉆頭
DZ/T 0057 水文水井鉆探用鉆粒鉆頭 2.2 配合使用的標準
GBJ 27 供水水文地質勘察規范
水方地質普查、勘探規范
巖心鉆探規程 3 總則
3.1 目的、任務
水文地質鉆探是水文地質普查、勘探工作中取得地下水文地質資料的主要技術方法,也是開發利用深層地下水進行鉆井工程的唯一技術手段。它的基本任務是在水文地質測繪、水文地質物探的基礎上,進一步查明含水層的巖性、層次、構造、厚度、埋深分布及水量、水質、水溫等水文地質條件、特征和參數,解決和驗證水文地質測繪和物探遙感工作中難以解決的水文地質問題,為評價和合理開發利用地下水資源提供可靠的水文地質資料和依據。同時,在“以探為主、探采結合”成井或專門打井后開采地下水,為工農業生產、國防建設和城鎮居民及干旱地區人民提供生產生活用水或礦泉水飲料,直接為國民經濟建設和人民生活服務。
3.2 鉆探工作必須遵循的準則
3.2.1 水文地質鉆探工作必須貫徹執行先水文地質測繪與物探,后鉆探施工以及堅持“先踏勘、后設計”和“先設計、后施工”的工作程序,即必須在水文地質測繪和物探工作的基礎上布置水文地質鉆孔,以及堅持沒有地質、施工設計,不準施工開鉆的原則。
3.2.2 對于探采結合鉆孔,應本著“以探為主,探采結合”的原則進行,即應滿足“探”為主,在獲取準確可靠的水文地質資料的同時結合成井。
3.2.3 水井鉆探工程應在有充分水文地質資料的地區進行,并在鉆探過程中采取必要措施收
集和論證水文地質資料,嚴格按照成井工藝規程要求成井。3.3 鉆探工作的基本要求
3.3.1 水文地質鉆探是以獲取準確可靠的水文地質資料,滿足地質設計要求,達到地質設計目的進行的,因此,要本著需要與可能的精神,在進行鉆探設計和施工中采取切實可行的最優方法與工藝,滿足地質設計要求。同時,要努力提高地質、施工設計的準確程度,以便最大限度地減少因設計不當而造成的損失。
3.3.2 在鉆探工程施工的全過程中,都要始終貫徹“優質、高效、低耗、安全”和“質量第一”的原則,推廣應用鉆探新設備、新方法、新工藝,提高經濟效益。同時,在加強全面質量管理的活動中,既要反對單純追求進尺,忽視工程質量的傾向,也要反對忽視安全和不注重經濟效益,片面追求脫離實際可能或超越規程規范的技術要求。
3.3.3 要搞好鉆孔各項原始資料的記錄與整理工作。提交的資料必須真實、準確、可靠,對偽造鉆孔原始資料數據者,必須嚴肅處理。
3.3.4 從事水文地質及水井鉆探的全體人員,必須認真學習和嚴格遵守本規程。但本規程中有些條款只是一般性和原則性的規定要求,在貫徹執行時允許施工單位依據具體情況制訂實施細則或補充規定。此外,有關現場管理制度,可參照DZ/T0017和巖心鉆探規程有關規定要求,結合各自的實際情況制訂實施細則或補充規定。4 鉆孔類型、結構與施工設計 4.1 鉆孔類型 4.1.1 地質孔
通常只在小、中比例尺的區域水文地質普查中布置,一般要通過鉆探取心進行地層描述和進行簡易水文地質觀測,但不進行抽水試驗。4.1.2 水文地質孔
在各種比例尺的水文地質普查與勘探中布置,一般要進行單孔穩定流抽水試驗,必要時要進行多(群)孔非穩定流抽水試驗,以獲取不同要求的水文地質參數,評價與計算地下水資源。
4.1.3 探采結合孔
在各種比例尺的水文地質普查與勘探中均會遇到。4.14 觀測孔
有抽水試驗觀測孔和長期觀測孔(簡稱長觀孔)兩種,通常只在大、中比例尺的水文地質勘探中布置。4.2 鉆孔(井)結構
4.2.1 鉆孔(井)結構,包括孔徑、孔段和孔深,除地質孔外,井身結構應包括:
a.井管:包括井壁管、過濾管、沉淀管的直徑、孔段和深度。
b.填礫、止水與固井位置及深度。
4.2.2 鉆孔結構的確定:是根據鉆孔類型、水文地質條件、終孔直徑及深度、鉆進工藝方法、抽水方法及鉆探設備等因素綜合確定。進行抽水試驗的鉆孔,其松散地層的鉆孔直徑要能滿足根據預計出水量選用的過濾管直徑和填礫間隙的要求;基巖鉆孔直徑則一般以滿足根據預計出水量能下入之抽水設備口徑要求或過濾管直徑要求為依據確定。在條件具備與可能時,要采用一徑成井工藝;在松散、破碎、嚴重漏失等復雜地層應采用既護壁性能好又易于破壁解淤的優質泥漿鉆進,爭取少下或不下套管,以簡化鉆孔結構。4.2.3 典型鉆孔(井)結構型式 4.2.3.1 一徑成孔(井)
除孔口管外,一徑到底的鉆孔,即一種口徑、一道管柱的鉆孔。這類鉆孔通常是較穩定的第四紀松散地層或基巖為主的水文地質鉆孔、探采結合孔或觀測孔。有下井管、過濾管并
填礫或不填礫及沒有井管、過濾管的基巖裸孔等幾種。下井管、過濾管并填礫孔之孔徑一般應比管子直徑大150~200mm。4.2.3.2 多徑成孔(井)
具有兩個或兩個以上變徑孔段的鉆孔,即多次變徑,并用一套或多套管柱的鉆孔。通常是上部為第四紀松散層、下部為基巖或具有兩個以上主要含水層的水文地質鉆孔、探采結合孔及地質孔。通常只在第四紀地層中下井管、過濾管并填礫或不填礫;基巖除破碎帶、強烈風化帶需下管外,一般為裸孔。4.3 鉆探施工設計 4.3.1 編制依據
水文地質鉆探施工設計的編制是根據項目的水文地質設計書或項目委托計劃任務書或合同的要求,在現場踏勘的基礎上,按照現有的生產定額、材料消耗定額、人員和設備配備與費用定額等資料為依據進行編制,根據需要與可能,選用設備和選擇最優施工方法與工藝,以確保工程質量和獲取量佳的技術經濟效益。4.3.2 主要內容
4.3.2.1 施工項目的基本情況和設計依據
a.工區的地理位置、交通條件、地形地貌、氣候和生活條件。
b.地質條件:包括地層劃分和巖石可鉆性級別、地質構造和水文地質條件,著重說明影響鉆探施工的主要地質因素。
c.施工目的與要求:包括鉆孔布置與工作量、工程質量指標、水文地質試驗與觀測要求等。
4.3.2.2 鉆探技術設計:包括鉆孔結構、沖洗介質、成井工藝及保證質量與安全的技術措施,并附典型鉆孔結構設計圖。4.3.2.3 供水、供電設計:根據現場踏勘了解的當地水源條件,選擇供水方法和設備;采用 電力驅動時提出供電方法與要求。4.3.2.4 施工期限與費用預算:根據項目要求,編制施工進度計劃。包括選擇設備,確定施 工組織形式、開動鉆機臺數、鉆孔施工順序調度安排及工期要求,進行技術經濟指標測算并 編制項目費用預算等。4.3.3 編制與審批
4.3.3.1 根據設計要求,在施工單位總工程師的主持下,由地質、鉆探技術人員共同編制。4.3.3.2 根據地質項目管理權限上報審批,即局(或下達任務的主管單位)管地質項目的施工設計,由施工單位審查后報上級審批;施工單位自管地質項目或承包工程項目的施工設計,由施工單位審批后報上級備案。
4.3.3.3 在鉆探施工中,如發現設計與實際情況不符時,應及時進行修訂或補充,部局管項目凡關系到工作量與經費數量較大的修訂要報上級批準。4.3.4 鉆孔施工與設計
無論是預算內或預算外的地質項目,均應編制單孔施工設計。單孔設計應包括地層理想柱狀圖、巖性及可鉆性等級、鉆孔結構、鉆進工藝、成井工藝、工程質量指標及安全生產措施等。設備、儀器儀表的選擇與設備的安裝、拆卸與搬遷 5.1 鉆探設備選擇
水文水井鉆探設備的選擇,主要根據水文地質條件、鉆孔類型、鉆孔結構、鉆探方法等因素,結合現有設備狀況,進行選擇和配套。目前用于施工的水文水井鉆機主要機型及性能見表1。
5.2 泵類設備的選擇
泵類設備的選擇主要根據鉆進方法、鉆孔結構、地下水位及出水量等條件合理選擇。鉆探施工用工作泵(不含鉆機的配套泵)型號及性能見表2。抽水用泵型號及性能見表3。5.3 空壓機選擇
空壓機的選擇主要根據所需風量及風壓來合理選擇。鉆探施工及洗井用空壓機的主要規格、性能見表4。
5.4 鉆探儀器、儀表選擇
5.4.1 測斜儀器的選擇應根據鉆孔類型、結構、精度要求及鉆孔有否磁性干擾等因素進行選擇。儀器名稱及性能見表5。
5.4.2 鉆進參數儀表的選擇見表6。5.5 設備安裝、拆卸與搬遷 5.5.1 設備安裝與拆卸
5.5.1.1 基座安裝必須穩固、水平、周正,并能承受全部負荷。基座形式,應根據設備類型、鉆孔結構及地基條件確定。
5.5.1.2 鉆塔底座安裝采用水平尺找平。鉆塔安好后必須拉緊緣繩。繃繩位置要對稱,與地面夾角不得大于45。鉆塔各部位的連接要牢固,螺栓要擰緊。
5.5.1.3 鉆機安裝時,采用單繩升降鉆具者必須保證天車前緣切點(雙繩升降鉆具時為天車軸中心)、回轉器(或轉盤)中心、鉆孔中心在同一條直線上。
5.5.1.4 鉆機、泥漿泵、動力機的機座與枕木或地梁要用螺栓連接牢固,各傳動軸線必須平行對正,相互距離要適宜。電機底座應設置調整皮帶松緊的裝置。
5.5.1.5 車裝鉆機安裝時,前后底梁的千斤頂支座必須支承在硬地或基枕木上,墊實加固,必要時澆注水泥墩加固。輪胎要離開地面,不承載,并墊好不轉動。
5.5.1.6 電器設備必須安裝在干燥、清潔的地方,嚴防油、水及雜物侵入,且固定牢靠,減少震動。電器設備外殼應按技術要求,接好地線保護。設備的動力線和照明線必須絕緣良好。5.5.1.7 安裝和拆卸各類鉆塔應遵循下列規定
a.所有安、拆塔工作必須在專人統一指揮下,有鐵序地進行。所有現場人員必須戴安全帽,上塔時系安全帶。拆卸鉆塔時,安全帶嚴禁系在被拆卸的鉆塔附件上。螺栓和工具要放入工具袋中。
b.建塔要從下到上分層安裝,拆塔要從上到下逐層拆卸,不得上下兩層同時作業。嚴禁從塔上拋扔物件。
c.各類鉆塔安裝應按安裝說明書的要求進行。鉆塔構件不準任意打眼、調換、少裝、改裝及焊接。
d.用機械或液壓油缸起落鉆架時,應首先檢查好卷揚機制動裝置或液壓系統是否靈活可靠,并架起落要平穩,嚴禁猛起猛落。起立到位后,要鎖好固定卡銷。5.5.2 設備的搬遷
5.5.2.1 設備運輸過程中,嚴禁人貨混裝。5.5.2.2 裝卸過程中,要指定有經驗的人員負責指揮,并采用必要的安全措施,以防設備翻 倒毀物傷人。
5.5.2.3 車裝鉆機和拖掛設備搬遷時,鉆塔端部要固定在支架上。拖掛設備的掛鉤要掛牢,并檢查掛鉤的保險裝置是否可靠,用保險繩固定牢靠。必須按被拖掛設備說明書規定的時速 運行。
表2 常用工作泵
類型 型號 流量 m3/h 揚程
m 轉速 r/mm 出水口直徑 mm 額客功率 kW 生產廠家 砂漿泵 6BS 180 730 150 30 上海探礦機制廠
6英寸 280 16.3 630~680 147 乾安機械廠 射流 6SPS正反兩用泵 正180 9.5
37~45 中國地質大學(北京)
反225~100 60
Ф76/87正反循環兩用泵 正108
反80
砂石泵 2PN 30~58 22~17 1450 11 石家莊水泵廠 自貢水泵廠
3PN 54~151 26~15
表3
常用抽水泵
類型 型號 級數 流量 m3/h 揚程 m 轉速 r/mm 出水口直徑 mm 額客 功率
kW 機組徑向最大尺寸mm 適用 井管
mm 泵管連接方式 生產廠家 潛水電泵 100Q15 4~0。5 3.5~6 13.5~115 2 850 4D 0.55~8 96 120 法蘭盤連接 沈陽水泵廠
100Q14~6 14~27 4~6 58~145
1.5~4 98
廣東惠東水泵廠
136QJ10。5 6~15 10.5 44~110 50 5.7~13 131 150
150QJ(R)25 1~23 17.5~30。5 1~190。8 2 900 80 1.2~15 14沈陽水泵廠
200QJ50 2~15 50 26~195 2 850 7.5~45 184 200 石家莊水泵廠
200QJ80 2~11 80 22~121 100 7.5~45
250QJ80 1~15 20~300 2 870 7.5~110 223 250
250QJ125 1~12 125~140 16~192 125 9.2~110
300QJ200 2~7 200 40~140 2 900 150 37~130 278 300
400QJ500 1~5 350~600 11~95 1 450 30~160 377 405 沈陽水泵廠
多級深井泵 JD~16 3~24 10~490 25~92 1 460~2 900 5.8~73 92~390
螺紋連接 上海水泵廠
100~200JC 2~40 10~80 25~234 2 940 5.5~37
北京密云水泵廠
250~400JC 2~15 80~550 21~156 1 460
11~132
法蘭盤連接
SD8~14 2~26 35~180 24~130
10~100
沈陽水泵廠
表4
常用空氣壓縮機規格性能 設備類型
排氣壓力MPa 排氣量 m3/min 動 力
機 壓縮 型式 冷卻 方式 裝載 型式 動力機 功 率
(HP)機組 重量 t 主要 用途 備注 VY-6/7 0.7 6 柴
油
二級壓縮 風冷 移動式 80 2.4 洗井 柳州 VY-9/7 9
2.8
3WY2-5/40 4.0 5 三級壓縮
車裝 108 5.5 氣舉反循環鉆進 蚌埠
2VY(Ⅱ)6/15 1.5 6 活塞螺桿
移動式
上海 W-10/60 6.0 10 三級壓縮 風冷 車裝 移動式 220 6.6 蚌埠 LGⅡ20-10/7 0.7 10 回轉螺桿 水冷
2.0 鄭州 VHP 400 1.2 11.5
風冷
180 3.0 上海 LGY20-14/10.5 1.05 14 單級螺桿
移動式 132 5.0 湘潭 VHP 700 1.2 20 回轉螺桿
286 4.1 氣動潛孔錘鉆進 上海 3W3.5-20/40 4.0 20 三級壓縮 水冷 車裝 350
蚌埠壓縮機總廠 3WY3.5~25/7-25 進氣:7。0 25
風冷
170 7(不含汽車)
排氣:25。0
LGY25/16~20/15 2.5 1.6 20 25 兩級螺桿
移動式 380 7.5 上海
表5
常用測斜儀器的選擇 儀器名稱 適用條件 測量范圍 工作機構 備注
頂角 方位角 電源 時鐘
范圍 誤差 范圍 誤差
JXY-2型羅盤測斜儀 用于無磁性干擾,孔徑大于75mm以上的鉆孔,耐液壓Mpa 0~30° ≤±1° 0~360° 4°~60°時,≤±4°
定時鐘量長120min最短15min
上海地質儀器廠
30~60° ≤±2°
JJX-3測斜儀 用于無磁性干擾,直徑為65mm以上的鉆孔,井溫不高于100℃,耐液壓50MPa 0~50° ≤±30ˊ 4~360° 頂角2°~50°時,≤±4° 直流90V
JDL-1型陀螺測斜儀 用于磁性干擾孔,耐壓20Mpa 0~30° ≤±30°
頂角≤±2°時,≤±5°
CQ-1型滋性定向測斜儀 用于孔深2 000m以內,孔徑在46mm以上的非磁性鉆孔 0~90°
≤±1°
0~360° ≤±2°
工作時間最長110min最短10min,時差≤2min 成都工藝所
表6
常用鉆進參數儀表的選擇 儀表名稱 型號 用途 測量范圍 誤差 廠家 鉆壓表 LLB-8 測井底壓力 0~8t 阜新儀器廠
LLB-12 0~12t
YC-2B 0~60t <20t時,±10kg,≥20t時,100kg 河南水文一隊 泵壓表 YK-100 測水泵壓力 10MPa 寶雞儀表廠
五參儀 SZY-3型 可隨鉆測得:鉆壓轉速、扭矩、泵量泵壓五參數,掌握鉆進情況,預防事故的發生 鉆壓:0~5t,0~10t 轉速:0~600r/min 扭矩:0~15kN?m 泵量:600~2 000L/min 泵壓: 鉆壓3% 轉速1%
泵量、泵壓5% 七0四研究所等單位 6 鉆進方法選擇、施工準備與開孔 6.1 鉆進方法與工藝選擇
6.1.1 應根據巖石的機械物理性質、可鉆性、以及孔徑、深度和施工條件,分別選擇相適應的鉆進方法,可參照表7選用。
6.1.2 基巖地層應盡可能采用一次鉆進成井工藝施工;第四紀地層,要求全部取心的鉆孔,可采用常規口徑(指公稱口徑等于或小于ф174mm的鉆孔直徑)鉆進取心,大口徑(指公稱口徑大于ф174mm的鉆孔直徑)擴孔成井工藝;只要求定深取樣的鉆孔,可采用不取心鉆進工藝鉆進,定深取樣,一次鉆進成井;不要求取心的鉆孔,應采用不取心鉆進工藝施工,一次鉆進成井。
表7
鉆進方法選擇 選用方法
名
稱 適
用
范
圍 優
點
可鉆性(級)巖性及其他條件
牙輪鉆性 1~10 第四紀松軟地層及完整、破碎、臻密、研靡性巖石及卵礫石層均適用,常用于不取心鉆 適用范圍廣、效率高,尤其在卵礫石及破碎地層鉆進較其他回轉鉆進效果更好 硬質合金 鉆
進 常規口徑 1~6 適用于第四紀松軟地層及較致密、完整基巖鉆進,不適用卵礫石層及破碎地層鉆進 鉆頭加工容易,成本較低
大口徑 1~4
鉆粒鉆進
常規口徑
7~10 適用于基巖、漂礫、卵礫石層,尤其透用于大口徑取心 鉆進。大裂隙、大漏失地層不宜使用 鉆頭加工容易,成本低,在漂礫卵石層用大巖心管取心鉆進有良好效果
大口徑 5~9
合金粘粒混合鉆進 4~8 適用漂、卵礫石層及軟硬交錯地層鉆進 鉆進中具有合金和鉆粒兩種方法的特點 射流反循 環鉆進
適用于第四紀松軟地層鉆進,孔深超過50m效率明顯下降,可與氣舉反循環進行配套使用于淺孔段中鉆進 設備簡單,洗孔徹底,鉆進安全效率高 泵吸反街環鉆進
適用于第四紀地層淺憶、大口徑孔鉆進,孔深在100m內效果較好,須保證充足的施工用水,地水位淺3m時,不易護孔,礫徑超過鉆桿內徑的卵石層不宜使用此方法鉆進 沖洗液上返速度快、洗孔徹底鉆效高,鉆進安全,成本低,成井后易于洗井,出水量大
氣舉反循環鉆進
適于第四紀砂土、砂粒層以及硬度不大的基巖大口徑孔鉆進,孔深大于10m開始使用,超過50m后方能發揮其高效特性須保證充足施工用水,地下水位淺于3m時不易護壁。粘土層不宜使用 沖洗液上返速度快、洗孔徹底孔內干凈,鉆進效率高,安全,成井后洗井容易,出水量大 氣動潛孔錘正循環鉆進 5~12 適用于硬基巖及第四紀膠結、半膠結地層和卵、礫石層鉆進,孔徑不大于310mm,常用于不取心鉆進。尤其適用于缺水或供水困難地區鉆進用 具有沖擊和回轉雙重破巖作用孔底巖石受壓小、鉆郊高,成本低,且不污染含水層、成井后洗井容易,出不量大 氣動潛孔錘反循環鉆進
適用于堅硬基巖及第四紀膠結、半膠結地層和卵、礫石層鉆進,鉆孔直徑不大于250mm,常用于不取心鉆進。尤其適于水或供水困難地區鉆進用 具有正循環潛孔錘鉆進全部優點;在不穩定地層中鉆進護孔效果優于正循環鉆進 液動沖擊回轉鉆進 5~11 適用于堅硬基巖鉆進,目前只在常規口徑鉆孔中使用,正在大口徑中試驗應用 具有沖擊和回轉重破巖作用;可以使用泥漿作部洗液護孔,不受水位限制,能在深孔鉆進
鋼繩沖擊 鉆
進 1~5 適用于第四紀砂土、漂礫、卵礫石層及風化破碎基巖、大口徑、淺孔、中深孔鉆進,鉆孔深度一般不超過200m 設備、鉆具簡單,成本低,在砂土、卵礫石層淺孔鉆進有良好效果 滿眼鉆進
適于大口徑深孔鉆進;粗鉆鉆具處須安裝扶正器,鉆壓應選用大于兩次彎曲臨界值或小于一次彎曲臨界值 鉆進中能使鉆具保持穩定,能有效防止孔斜,鉆進效率高
輻射井鉆進
適于第四紀淺部含水層,大口徑豎井中鉆進 能沿含水層走向,按集水豎井四周不同方位、水平方向安設多組過濾管,擴大單井取水范圍,提高單井供水能力 同步跟管鉆進
適用于漂礫、流砂層、卵礫石層、沖積層等非穩定性覆蓋層鉆進,并須配備專用設備和工具 在極不穩定的地層中鉆進,能有效地防止塌孔,保證安全鉆進
注:①淺孔:指鉆孔深度小于或等于100m的鉆孔。
②中、深孔:指鉆孔深度大于100m到300m的鉆孔。
③深孔:指鉆孔深度大于300m的鉆孔。6.2 施工準備 6.2.1 確定孔位
6.2.1.1 根據地質設計要求,由地質(物探)、鉆探技術人員到現場確定孔位,若條件允許時,可與當地建設規劃與需要相結合確定,盡可能不占或少占耕地,并考慮施工方便。
6.2.1.2 應了解施工現場地下電纜、管道以及地面高壓電線分布情況,鉆孔距地下埋設物的安全距離應大于5~10m。
6.2.1.3 施工現場應保證“三通一平”(水、電、路通,地基平),并要求在鉆塔起落范圍內不得有障礙物。6.2.2 修建地基
6.2.2.1 修建時必須考慮到地形、風向、雨季洪水的影響,并采取相應的安全措施。
6.2.2.2 地基必須平整、堅實、適用,須采用填土修建時,必須進行打樁、夯實;塔基處填方面積不得大于塔基的1/4;深孔或在沼澤地區施工時,塔角和鉆機底座地基宜采用水泥墩加固。
6.2.3 制訂鉆孔生產計劃措施
開鉆前由地質和鉆探部門共同下達鉆孔設計書,機臺應按照設計書要求,訂出完成任務的計劃和措施,并對泥漿材料、礫料、井管、鉆具、油料等做相應準備。
6.2.4 對現場的安全措施和設備安裝以及測量儀表等要進行檢查、試車,符合安全要求后才準開鉆。6.3 開孔
6.3.1 回轉鉆進開孔:應采用短鉆具和輕壓慢轉的方法鉆進,遇松散層可用優質泥漿護孔,對水龍頭和高壓膠管要用繩牽引或用導向裝置將其扶正,鉆進過程中要用升降機將主動鉆桿吊直,防止主動鉆桿傾斜、擺動。
6.3.2 沖擊鉆進開孔:首先將鉆具吊起對位,找正鉆孔中心,開挖孔口坑,然后將鉆具下放到孔口坑內,用短沖程、單沖次沖擊鉆進,放繩要準確、適量,保持鉆具垂直沖擊鉆進,防止鉆具擺動傷人和導致孔斜。
6.3.3 開孔鉆進必須加強護孔和防斜措施,防止孔口塌陷和確保鉆孔垂直。在易塌的表土層開孔,可以用粘土投入孔內護壁,待鉆穿易塌表土層后,應下入孔口管,其底部和四周用粘土圍填、搗實,不得有滲漏。6.3.4 開孔鉆進深度,一般應超過正常鉆進所用粗徑鉆具長度后,才準改用正常的工藝鉆進。7 正循環回轉鉆進
7.1 基本要求
7.1.1 根據鉆孔直徑和深度選擇合理的鉆具級配,鉆具的規格、質量和技術要求應符合GB9808-9812和DZ/T0008標準。
7.1.2 鉆進時鉆桿在孔內位置應定期倒換,淺孔可抽上換下,深孔宜用抽中間換兩頭的方法交替使用。鉆孔換徑時,應使用異徑導向鉆具鉆進,導向鉆具長3~5m。
7.1.3 鉆進擬作抽水試驗或觀測的含水層時,不準往孔內投入粘土代替泥漿護壁; 7.1.4 鉆進中一般宜采用鉆鋌加壓,并應使用鉆壓表,合理控制鉆壓。
7.1.5 每回次鉆進,在鉆頭到達孔底前,應先開泵沖孔,待孔口返水后,用慢速回轉鉆具,無蹩車蹩泵時,方可將鉆具下放到孔底鉆進;鉆進中臨時停車,鉆具未提離孔底,不得開車、開泵。
7.1.6 鉆進過程中,應保持鉆壓均勻,加減壓應連續均勻地進行,不得采用跳躍式忽高忽低地加壓、給進。無故不得隨意改變鉆進技術參數。
7.1.7 鉆進過程中要定期沖孔排渣,保持孔內干凈,孔底巖粉超過0.3~0.5m時,要專程撈渣。
7.1.8 大口徑鉆進,若示量不能使孔內沖洗液上返速度達到0.1m/s時,宜在鉆具組合中增加取粉管,回次鉆進結束時要沖孔撈渣。7.2.9 在松散地層鉆進,不宜長時間沖孔,提下鉆速度不宜過快,提鉆中或提鉆后應向孔內 回灌沖洗液,防止塌孔。
7.1.10 鉆進過程中要隨時注意孔內情況變化,若出現回轉阻力增大,負荷突變,泥漿壓力 不足或蹩泵,孔口返漿減少或不返漿、巖心堵塞以及鉆速突然降低等異狀時,要立即采取措 施,經處理無效時要及時提鉆檢查。7.1.11 每回次鉆進結束后,應認真檢查鉆頭磨損和變形情況,分析原因,有針對性地調整 下一回次鉆進技術參數和改進操作。
7.1.12 提鉆遇卡時,不準硬拉,要上下活動鉆具,解卡后再提升。
7.1.13 停鉆時,鉆具不準在孔底停放,必須將鉆具提至孔外或安全孔段。7.2 牙輪鉆進
7.2.1 鉆頭選擇和使用
7.2.1.1 應根據地層巖性合理選用鉆頭類型,鉆頭結構類型見表8;鉆頭的規格、質量和技術要求應符合DZ/T0056標準的有關規定。
7.2.1.2 鉆頭在使用前應認真檢查,符合下列規定時才準入孔使用:
a.鉆頭的型號和尺寸應與所鉆地層、孔徑相適應。
b.牙輪轉動靈活,三個牙輪在轉動時不得發生相互咬死現象。
c.水眼暢通、牙齒完好、焊縫無裂縫及缺陷。7.2.2 鉆進技術參數選擇:
7.2.2.1 鉆壓:宜達到所鉆巖石的破碎強度值,并結合設備能力和鉆具強度等安全因素合理選擇。按鉆頭直徑單位長度所需壓力計算:在中硬以上較硬巖層中鉆進宜采用3~4kN/cm,在中硬以下較軟地層中鉆進可采用1~3kN/cm。表8
三牙輪鉆頭型號選擇 鉆頭 類型 適用地層 鉆頭結構特征和代號
系列 巖性 分級 普通滾動 軸
承 空氣冷卻滾動軸承2 滾動軸承 保
徑 密封滾動 軸
承 密封滾動 保
徑 密封滑動 軸
承 密封滑動 保
徑
銑齒鉆頭 1 低抗壓強度,高可鉆性的軟地層 1 115P 116P 117P
121/121P 123/123P 124P 125P
131/131P 133/133P 134P 135P 高抗壓強度的中到中硬地層 1 211/211P 216P 217P 241/241P 243/243P 244P 245P 3 半研磨性或研磨性地層 1
321/321P 323/323P 324P 325P
鑲齒鉆頭 4 低抗壓強度,高可鉆性的極軟地層 1
435P 437P 低抗壓強度的軟到中硬地層 1
535P 537P 高抗壓強度的中硬地層 1
635P 637P 半研磨性或研磨性硬地層 1
735P 737P 高研磨性的極硬地層 1
835P 837P
111/111P 113/113P 114P
126P 127P 136P
137P
213/213P 214P
215P
246P 247P
326P 327P
515P 517P
615P 617P
7.2.2.2 轉速:線速度以0.8~1.5m/s為宜,遇卵礫石層或嚴重破碎地層可降低到0.6m/s;地層完整、硬度較低、鉆孔較淺時,可采用快速,用常規口徑鉆進的轉速為70~200r/min,大口徑為30~60r/min。
7.2.2.3 泵量:以滿足沖洗液上返速度0.1~0.5m/s為宜,有條件時應選大值。7.2.3 鉆進工藝和操作要求: 7.2.3.1 鉆頭在孔底鉆進時,轉動應平穩,三個牙輪要同時接觸孔底并能自轉,回轉時不得 有較大的沖擊現象,在下鉆、加壓、給進操作時,不準猛剎車、猛放繩、猛墩鉆具。7.2.3.2 鉆頭用后應涮洗干凈,必要時可從油眼處擠入黃油或泡在機油中潤滑保養。7.2.3.3 每次提鉆時,要把鉆具的絲扣涮洗干凈,下鉆時要涂絲扣油,絲扣要上滿擰緊。7.2.3.4 在容易發生孔斜的地層中鉆進時,應避免使用第一次臨界鉆壓與第二次臨界鉆壓之間的鉆壓值,并在最下部一根鉆鋌上加設2~3道扶正器。
7.2.3.5 在軟硬交錯的地層中鉆進,要掌握和處理好交界面鉆進操作,鉆到由軟變硬的地層交界面時,要將鉆頭提離孔底,減壓1/3~1/2,用較快的轉速掃孔到底,使三個牙輪全部接觸硬地層,并在硬層面鉆進超過鉆頭長度后,才準改用正常參數鉆進。鉆到由硬變軟的地層交界面時,為防止鉆頭往軟地層方向偏斜和孔內形成臺肩,不宜剎車,不用減壓,應順其自然地鉆下去。
7.2.4 牙輪空氣正循環鉆進應遵守以下規定:
7.2.4.1 孔口必須安裝除塵裝置,其排碴管口應遠離現場并順風放置。
7.2.4.2 送風管道上要安有壓力表、風量表和溫度計等監測儀表,并和鉆壓表轉速表配合使用。鉆進時要隨時注意儀表指數的變化,以判斷孔內情況,在軟巖層鉆進時,要根據風壓來 判斷和掌握鉆速。
7.2.4.3 牙輪空氣鉆進,管路中應有穩定器或減震器,鉆頭的風道要比沖洗液鉆進所用鉆頭的水道大2~4倍,并要求裝有逆止閥或擋砂管。
7.2.4.4 每回次鉆進,應鉆具下放至距孔底2~3m處開始送風吹孔,邊回轉邊下放鉆具;提鉆前,應先停止鉆頭回轉,繼續送風排碴,直至孔底干凈后再提鉆。
7.2.4.5 鉆進所需風量應根據上返風速要求計算確定,正常鉆進上返風速為15~25m/s;孔內有水,巖屑密度大時,風速應相應增大,但最大不能超過36m/s。如風速低于15m/s時,應采用泡沫劑。
7.2.4.6 遇孔內涌水量增大、排碴困難時,需加入泡沫劑輔助沖孔排碴。
7.2.4.7 為適應風速和排碴的要求,應選用直徑較大的鉆桿鉆進,孔徑為150~220mm時,選用φ89~140mm鉆桿;孔徑為250~310mm時,選用φ114~273mm鉆桿。7.3 硬質合金鉆進 7.3.1 鉆頭選擇和使用
7.3.1.1 鉆頭體應使用DZ40、DZ50和DZ75無縫鋼管制造,鉆頭的結構、規格、機械性能以及技術要求,應符合行業標準DZ/T0055的有關規定,鉆頭類型應根據地層巖性和可鉆性,參照表9選擇。
7.3.1.2 針狀合金鉆頭的胎塊,其弧度應與鉆頭弧度一致,厚度與鉆頭壁厚相適應,鉆頭內外出刃各為1~1.5mm,底出刃不得大于胎塊長度的1/2,一般為10~12mm;鉆鑲焊胎塊數: 常規口徑6~8塊,大口徑鉆頭應適當增加;胎塊的鑲焊間距為40~50mm。表9
水文水井鉆探硬質合金鉆頭類型選擇 鉆頭類型 適
用
地
層
可鉆性(級)巖
性 肋骨鉆頭 1~4 松散、軟塑、膨脹地層 正前角斜鑲鉆頭
較完整、均質、致密、研磨性較小地層
直鑲鉆頭 5~6 中等研磨性、微破碎、微裂隙地層 密集式鉆頭
研磨性強、非均質、較破碎、較堅硬地層 負前角斜鑲鉆頭
非均質、破碎、裂隙、研磨性強地層 針狀合金鉆頭 5~7 中等研磨性、較完整、堅硬、小裂隙地層 刮刀鉆頭 1~4 松軟地層、不取心鉆進用
7.3.1.3 硬質合金取心鉆頭的水口總面積不得小于鉆頭體與孔壁間的環寶面積,鉆進軟、塑、膨脹性地層時,鉆頭壁上應開有水槽,水槽深度一般為1.5~2mm。
7.3.1.4 鉆頭上的合金,鑲焊要牢固,各部出刃要一致;鉆頭經使用后,出現水口減小,切削具被磨鈍或有崩刃時,應進行修磨,使符合要求后,才能繼續使用。
7.3.1.5 鉆頭上扣卸扣時,應使用自由鉗,細心操作,不準用不錘敲打,防止損壞合金,夾扁鉆頭。
7.3.1.6 孔內殘留巖心超過0.5m或有脫落巖心時,應使用舊鉆頭將孔內巖心取出后才準下入新鉆頭鉆進。
7.3.1.7 大口徑鉆頭與巖心管可用絲扣連接或焊接,也允許將合金塊直接焊在厚壁巖心管底端,使鉆頭和巖心管合為一體使用,當鉆頭部分被磨損后,可將其割掉,重新鑲焊合金、開水口后繼續使用。
7.3.2 鉆進技術參數選擇: 7.3.2.1 鉆壓:應根據巖性,取心鉆頭按每顆合金所需壓力計算確定,不取心鉆頭按鉆頭直 徑單位長度所需壓力計算確定,可參照表10選用。
7.3.2.2 轉速:線速度以1~2.5m/s為宜,對于卵礫石、破碎地層可降低至0.6m/s,其相應轉數:常規口徑為150~300r/min,大口徑為40~100r/min。硬度低、研磨性小、完整、致密的巖石選用較大值,反之選用較小值。7.3.2.3 泵量:應滿足沖洗液上返速度要求,常規口徑鉆進為0.2~0.6m/s,大口徑鉆進為0.1~0.4m/s為宜,其相應泵量根據孔徑和上返速度計算確定。7.3.3 鉆進工藝操作要求:
7.3.3.1 正常鉆進時,不得無故提動鉆具和改變鉆進技術參數。
7.3.3.2 鉆進硬和研磨性大的巖石時,在鉆壓不足的條件下,不得單純采用高轉速鉆進,防止切削具過快磨損。
表10
硬質合金鉆進鉆壓選擇
kN/顆
可鉆性(級)
單位壓力
鉆頭類型 1~4級巖石 5~7級巖石 卵礫石、破碎地層 硬質合金取心鉆頭 0.5~0。7 0.8~1。2 0.7~0。8 針狀合金取心鉆頭
1.5~2 1.2~1。5 刮刀鉆頭、Kn/cm 0.5~1。2 1.2~1。5 注:刮刀鉆頭的鉆壓按鉆頭直徑單位長度計算。
7.3.3.3 鉆頭入孔鉆進一定時間后,應根據切削具被磨鈍程度,適當增加鉆壓保持合理鉆速鉆進,至切削具被嚴重磨鈍鉆速明顯下降時,則不宜再增加鉆壓繼續鉆進,應掌握合理提鉆時機,及時提鉆、修磨鉆頭。
7.3.3.4 在松、軟、粘、塑、膨脹性地層中使用肋骨鉆頭或刮刀鉆頭鉆進時,應定期掃(修)孔,消除鉆孔縮徑和孔壁的螺旋、鍵槽結構,確保鉆孔圓直。
7.3.3.5 鉆粒換合金鉆進時,應先將孔內殘留鉆粒撈凈后,才準下入硬質合金鉆頭鉆進。7.4 鉆料鉆進
7.4.1 鉆頭和鉆粒要求
7.4.1.1 鉆粒鉆頭:應采用DZ40、DZ50、DZ55無縫鋼管制做,硬度以HRC28~30為宜,鉆頭內壁上部應加工成1:100錐度面,鉆頭的規格、質量和技術要求應符合DZ/T0057的規定。
7.4.1.2 鉆粒:應采用70號、Y7、Y8等鋼材制成,硬度應大于HRC50。其規格、質量和技術要求應符合有關規定要求。7.4.2 鉆進技術參數選擇:
7.4.2.1 鉆壓:應根據地層巖性、鉆粒質量、設備能力和鉆具強度等因素選擇,按鉆頭底唇面積計算,單位壓力為0.3~0.4kN/cm2,在堅硬地層中采用優質鉆粒鉆進時可增大至0.5~0.6kN/cm2。
7.4.2.2 轉速:鉆頭線速度以1~2m/s為宜,其相應轉速,在卵礫石層或破碎層可降低到0.6m/s;常規口徑時為120~259r/min,大口徑為40~80r/min,硬度低、研磨性小、較完整、致密的巖石選用較大值,反之選用較小值。
7.4.2.3 泵量:根據鉆頭直徑和投粒方法選擇,泵量(L/min)一般為鉆頭直徑(cm)的2~4倍。7.4.2.4 投粒方法和投粒量:一般可采用一次投粒法,若地層很硬,鉆頭直徑較大時宜使用結合投粒法。一次投粒法的回次鉆進投粒量,在常規口徑鉆進時為1~5kg/回次,大口徑鉆進時為6~12kg/回次,卵礫石層或孔徑很大時,宜適當增加;用結合投粒時宜適當減少。7.4.3 鉆進工藝操作要求:
7.4.3.1 回次鉆進開始前,應先將鉆頭提離孔底,調整泵量至規定要求后,才準將鉆具下放到孔底鉆進。
7.4.3.2 鉆進過程中應定時提動鉆具,使鉆粒能及時往鉆頭唇面底下補充,以保證鉆進所需鉆粒。
7.4.3.3 回次鉆進一定時間后,應隨著孔內鉆粒量減少和鉆頭水口變小,要適當減少泵量,在調節泵量時,操作要小心準確,防止泵量突然增大而造成鉆粒卡鉆。
7.4.3.4 回次鉆進終止時,應將鉆具提離孔底約0.2m左右,并用大泵量沖孔撈渣,然后投卡石取心,卡石投入后要繼續開泵沖孔,將卡石送到鉆頭下部時,才能開車卡斷巖心。
7.4.3.5 每回次鉆進結束后,都應將鉆頭底唇面修理平整、水口加大至符合要求時,才能繼續入孔使用。要根據巖心、取粉管內的巖粉、鉆頭壁上的鉆粒刻痕、鉆頭磨損等情況,判斷鉆進參數和操作是否正確,并有針對性地改進下一回次的鉆進技術參數和操作。
7.4.3.6 合金換鉆粒鉆進時,第一回次鉆進不宜使用新鉆頭,泵量和投粒量也應比正常鉆進時所用參數略小。7.5 合金鉆粒混合鉆進
7.5.1 鉆頭選擇:一般用合金肋骨鉆頭。
7.5.2 投粒方法:應選用結合投粒法,首次投粒在回次鉆進約30min時進行,投粒量為回次鉆進投粒量的60%~70%,投粒后鉆進至感覺到孔底缺乏鉆粒時再進行補投。
7.5.3 鉆進技術參數及工藝操作:在回次鉆進開始階段,宜參照硬質合金鉆進要求鉆進;投入鉆粒后鉆進應參照鉆粒進方法執行。
7.5.4 鉆進過程中要加強護壁措施,尤其是鉆穿大塊漂礫后,要防止礫石扭動錯位而造成探 頭石卡鉆。7.6 擴孔鉆進 7.6.1 鉆頭選擇:擴孔鉆頭應具有超前導向結構,在第四紀松軟地層擴孔,宜選用螺旋翼片 鉆頭;在卵礫石層和基巖中應選用牙輪鉆頭。7.6.2 擴孔技術參數選擇:
7.6.2.1 鉆壓:應根據巖性,按擴孔有效直徑單位長度所需壓力計算確定,在第四紀砂土地
層為0.25~0.5kN/cm,粘土層為0.3~0.6kN/cm,卵礫石層和基巖為0.8~1.5kN/cm。
7.6.2.2 轉速:應根據巖性、鉆頭直徑計算確定。線速度選擇:粘土層為1.52.5m/s,砂土層為1.5~2m/s,卵礫石、破碎地層為0.6~1m/s。
7.6.2.3 泵量:應盡量采用大泵量擴孔,沖洗液上返速度不應小于0.1m/s。7.6.3 擴孔工藝操作要求:
7.6.3.1 擴孔鉆具應帶有扶正器,鉆具連接要牢固,防止鉆具脫扣;擴孔期間,在正常情況下,每小班應提鉆一次,認真檢查鉆具,發現不合要求時要進行修理或更換。
7.6.3.2 應根據設備和鉆具的負荷能力及地層性質和復雜程度合理選擇擴孔直徑級差,在設備和鉆具條件允許時,應增大擴孔直徑級差,減少擴孔級數。
7.6.3.3 擴孔時要保持孔壁圓直和下部小孔暢通,下鉆不順要掃孔,發現下部小孔堵塞要進行通孔。擴孔速度不宜過快,要與地層、轉速相適應。
7.6.3.4 擴孔過程中要定期沖孔和清理循環系統內巖粉,加強泥漿凈化,確保孔內干凈。7.6.3.5 擴孔時,在維持孔壁不塌的原則下,盡可能降低泥漿的粘度和密度,尤其是最后一級擴孔,要降到最低限度。
7.6.3.6 擴孔要連續進行,停擴期間,要把鉆具提出孔外,并注意孔內水位變化,若有下降,應及時注滿。8 反循環回轉鉆進
8.1 施工條件與基本要求
8.1.1 反循環鉆進應具備的施工條件是:
a.應具有反循環鉆進專用機具、專用鉆頭及其必要的附屬設備。
b.地下水位應大于3m。
c.應有充足的施工用水。
d.卵礫石地層粒徑不超過鉆桿的內徑。8.1.2 反循環鉆進應遵守下列基本要求
8.1.2.1 一般采用“水壓”鉆進,即自開孔至完孔的全過程中,要保持水源池與孔內連通,注滿孔內液體。在地下水位小于3m的松散易坍塌地層鉆進時,必須采取可靠措施進行護壁。8.1.2.2 要求循環管路中,內壁光滑沒有變徑和凹凸臺面,避免巖屑堵塞管路。8.1.2.3 要求所用鉆頭適合于反循環鉆進,其鉆頭的水口應利于巖屑吸入。
8.1.2.4 下鉆時,不能將鉆具直接下到孔底,應在距孔底0.3~0.5m處開始循環,待排渣口出水后,邊回轉邊下鉆。鉆進中要隨時觀察排渣情況,并及時調整鉆進速度,必要時提動鉆具,停止進尺,待排渣正常后再繼續鉆進。8.1.2.5 要挖設專用供水池,以防孔內突然漏水能及時補充。其供水池容積為鉆孔體積的3~5倍。
8.2 射流反循環鉆進 8.2.1 設備、鉆具選擇 8.2.1.1 射流泵
一般采用環形噴射射流泵,其規格應根據鉆桿內徑、引射流量進行選擇。8.2.1.2 工作泵
射流用工作泵,一般采用高揚程離心泵,亦可用往復式泥漿泵。其泵壓和泵量由射流泵配套要求確定。8.2.1.3 鉆桿、鉆鋌
射流反循環鉆進用鉆桿、鉆鋌,可采用GB 9808標準中89、114mm鉆桿;127、159、178mm鉆鋌。根據地層、鉆孔直徑等進行選擇。8.2.2 鉆具組裝要求
8.2.2.1 射流泵一般安裝在水龍頭后面,但條件具備時最好緊接主動鉆桿下端安裝。
8.2.2.2 當射流泵安裝在水龍頭后面時,排渣管、水龍頭及主動鉆桿的連接要牢固可靠,密封性能好,不得漏氣影響效率。
8.2.2.3 循環管路布置,誚有在需要時能迅速由反循環改為正循環的裝置。8.2.3 鉆進技術參數
8.2.3.1 鉆桿內流體上返速度
鉆桿內流體上返速度一般控制在3~4m/s。8.2.3.2 巖屑含量
鉆桿內巖屑含量一般不得超過8%~10%,孔淺時取大值,孔深時取小值。8.2.3.3 鉆桿內徑
鉆桿內徑應根據鉆孔直徑的大小來選擇,一般鉆桿內徑不得小于鉆孔直徑的1/10,且不宜小于70mm。
8.2.3.4 射流泵引射流流量(抽吸流量)
鉆孔直徑愈大,所需流量相應增加,鉆孔直徑為300~500mm時,其泵量為:120~150m3/h。
8.2.3.5 轉速、鉆壓
一般采用低鉆壓慢轉速鉆進。轉速為15~40r/min,鉆壓根據地層和鉆頭直徑來合理確定,一般鉆頭直徑單位長度壓力為0.6kN/cm。8.2.4 鉆進注意事項
8.2.4.1 為避免發生氣蝕現象,主動鉆桿露出地面的高度應不大于3m。
8.2.4.2 在鉆進中,應隨時注意觀察鉆孔水位和排渣巖屑含量的變化情況。孔內水位應滿止孔口,巖屑過多或無巖屑時,均應采取技術措施處理,正常后方能繼續鉆進。
8.2.4.3 工作泵吸水龍頭應放在經沉淀凈化的泥漿池中,并應經常注意使工作泵處于正常工作狀態。
8.3 泵吸反循環鉆進
8.3.1 設備鉆具選擇與組裝要求 8.3.1.1 砂石泵
一般采用二個葉片的砂石泵。有效真空度不能低7~8m水柱,泵量根據鉆孔直徑和鉆桿內徑選定。一般為120~240m3/h。要求砂石泵的自由通道與鉆桿內徑一致,葉片有較高的耐磨性。
8.3.1.2 鉆孔、鉆鋌
泵吸反循環鉆進用鉆桿,可采用DZ1.3標準中127.5、146.5mm的巖心管加工成鉆桿使用;鉆鋌可采用GB 9811標準中159、178mm兩種。8.3.1.3 真空泵、注水泵
啟動砂石泵用的真空泵其真空度要求在8m水柱以上,可供選用的有SZB-
8、SZB-2型真空泵。啟動砂石泵用的注水泵的泵量要求不低于10m3/h,可供選用的有2PN-15/40、3PN型離心泵。3PN型離心泵的泵量大,可兼作正循環使用。
8.3.1.4 砂石泵、真空泵、排渣管、水龍頭的連接要牢固可靠,密封性能好。8.3.2 鉆進技術參數
8.3.2.1 鉆桿內流體上返速度、巖屑含量、鉆桿內徑
泵吸反循環鉆進,孔內和鉆桿內液體流動形式與射流反循環鉆進基本相同,因此以上參數可參照射流反循環有關規定執行。8.3.2.2 泵量
應根據鉆桿內流體上返速度和鉆桿內徑的大小來確定。一般為120~240m3/h。
8.3.2.3 轉速、鉆壓
鉆進回轉轉速,一般為30~80r/min;鉆壓應根據地層和鉆頭形式確定,一般鉆頭直徑單位長度壓力為0.6kN/cm。8.3.3 鉆進操作應遵守下列事項
8.3.3.1 應晝縮短主動鉆桿露出液面高度,以利于抽吸與循環。主動鉆桿長度可略大于3m,并備用一節1.5m的短鉆桿。
8.3.3.2 應根據地層情況和泵量掌握鉆進速度。
8.3.3.3 應經常注意檢查砂石泵軸封和水龍頭芯套的磨損情況,發現問題及時更換。8.4 氣舉反循環鉆進
8.4.1 氣舉反循環鉆進,除配備其專用設備和工具外,并應配備開孔0~10m井段鉆進用機具,如泥漿泵、砂石泵、射流泵或沖抓錐等;并應配備地面氣液分離裝置或巖樣接收分離裝置,處理巖屑。
8.4.2 鉆具選擇與組裝要求 8.4.2.1 氣舉反循環鉆桿
按結構型式有同心式(雙壁管)和并列式兩種。雙壁管目前國內可供選用的有SHB型114/76、127/87、140/100;國產并列式有114/76。應根據孔徑合理選擇。
8.4.2.2 氣水混合器應安裝于雙壁(或并列式)鉆桿末端,其上應裝有單向閥。混合器下面可與單壁鉆桿或鉆鋌連接使用。8.4.2.3 空壓機
應根據孔深、孔徑、地下水位和使用的雙壁(或并開式)鉆桿規格來選用。一般要求風壓應在0.70~1.5MPa,風量應在3~6m3/min之間。
8.4.2.4 鉆進鉆具組裝,可以采用上部為雙壁(或并列式)鉆桿、下部為單壁鉆桿;也可全部為雙壁(或并列式)鉆桿。但連接必須牢固可靠,密封性能良好。8.4.3 鉆進技術參數 8.4.3.1 沉沒比
氣舉反循環鉆進,其沉沒比應在大于0.5的情況下使用 8.4.3.2 風壓、風量
a.鉆進風壓與氣水混合器沉沒深度、管道阻力損失等有關。一般為0.5~1.5MPa。
混合器沉沒最大深度與風壓的關系見表11。表11 混合器沉沒最大深度與風壓的關系
風
壓 Mpa 0.6 0.8 1.0 1.2 2.0 混合器最大沉沒深度
m 51 72 90 108 192
b.風量應考慮氣水混合比(一般為1.4~1.7),主要是根據鉆桿內流體上返速度、鉆桿內徑來確定,可按式(1)計算:
Q=(120~144)d2V?????????(1)式中:Q——空壓機送風量,m3/min;
d——鉆桿內徑,m;
V——鉆桿內流體上返速度,m/s。8.4.3.3 鉆桿內流體上返速度、鉆桿內徑
流體上返速度一般應達到3~4m/s,它與壓風機風量及鉆桿內徑、鉆孔直徑有關。應選用合適的鉆桿內徑來取得合理的上返速度,但鉆桿內徑應與鉆孔直徑匹配(鉆桿內徑一般不
小于76mm),雙壁鉆桿與鉆孔直徑的關系,可按表12選用。表12 雙壁鉆桿與鉆孔直徑關系 鉆孔直徑 50~400 200~500 300~800 500~1 000 雙壁鉆桿 114/76 127/87 140/100 168/127
8.4.3.4 尾管長度
尾管(混合器以下單壁管)長度受空壓機壓力和混合器沉沒深度的限制,一般為混合器沉沒深度的2~3倍,不應大于4倍。8.4.3.5 鉆壓與轉速
鉆壓與鉆頭直徑、地層硬度有關,一般鉆頭直徑單位有效長度的壓力為600~1 200N/cm;其轉速一般為40~80r/min。8.4.4 鉆進注意事項
8.4.4.1 提鉆后或下鉆前應檢查鉆桿密封圈磨損情況,一旦有破損,須及時更換。8.4.4.2 鉆進中突然停風時,應及時將鉆具提離孔底。8.4.4.3 鉆時中情況判斷:壓力突然增高是管路堵塞;突然降低是管路漏氣;孔內冒泡是外 管漏氣;壓力下降很多、進尺很慢是內管損壞。9 沖擊回轉鉆進
9.1 氣動潛孔錘正循環鉆進
9.1.1 應具備條件與設備、鉆具選擇 9.1.1.1 氣動潛孔鉆進應具備下列條件:
a.應具備氣動潛孔錘鉆進的專用設備和工具。
b.應具備必要的孔口防塵裝置或防法技術措施。
c.在破碎、易坍塌地層和含水層中鉆進誚有相應的技術措施。9.1.1.2 設備、鉆具選擇 9.1.1.2.1 潛孔錘(沖擊器)
通常用沖擊功、沖擊頻率及耗風量來表明潛孔錘性能,用所配鉆頭直徑來表示其規格,常用氣動潛孔錘規格見表13。
選擇依據:a.鉆孔類型;b.地層巖性;c.鉆孔深度和直徑;d.含水情況和水位;e.壓風機風量和風壓。一般無閥式用于深孔和水位以下孔段,有閥式用于淺孔和淺水段。9.1.1.2.2 鉆頭
按鑲嵌硬合金形狀分為:柱齒形和刀片型兩種;按鉆頭底部形狀又分為:十字型、X型、圓錐型、平頂型等。按用途又分為:取心、不取心和擴孔鉆頭。應根據鉆孔直徑、巖石硬度合理選擇鉆頭。一般堅硬巖層采用柱齒型、中硬以內地層采用刀片型。9.1.1.2.3 鉆桿、鉆鋌
要求鉆桿接頭外徑和鉆桿外徑基本相同,并且要求具有良好的密封性能。目前沒有空氣潛孔錘鉆進用鉆桿、鉆鋌統一標準。可暫采用GB 9808標準中73、89、114mm鉆桿,89、105、127、159mm鉆鋌。
應根據鉆孔直徑和深度及鉆機提升能力來選擇鉆桿、鉆鋌的規格。鉆孔直徑俞大,其規格相應增大,在條件允許的情況下應盡量采用大直徑鉆桿。9.1.1.2.4 空壓機
應根據孔深、孔徑、地下水位和使用的雙壁(或并列式)鉆桿規格來選用。空壓機規格型式較多,選用時主要考慮其風量和風壓這兩個參數。風量不夠時可采用兩臺或多臺空壓機并聯。風壓不夠時可采用空壓機與增壓機串聯的辦法。常用空壓機性能規格見表4。9.1.2 潛孔錘正循環全面鉆進:
9.1.2.1 潛孔錘全面鉆進采用不取心沖擊器鉆進。表13常用國產風動潛孔沖出器(不取心)性能表
項目
型號 鉆頭 直徑
mm 沖擊器 外
徑
mm 活塞結構行程mm 活塞 直徑
mm 單
次 沖擊能 J 沖擊 頻率
Hz 耗風量
m3/min 風壓
MPa 產地 J-80 76
8.3 6 0.5 嘉興 J-150 155,160,165 136 120 92 206 15 11
J-150B
104 330
J-170 175,180,185 154 120 105 255
J-170B 156 140 118 370
J-200 205,210,215 188 120 126 130 392 450
J-200B
J-250B 255,260,265 215 125 155 686 12 30
W-150* 150,155,160 142 127 110 190 15 8 酃興通化 W-170* 170,175 159 130 340 16 12 通化 W-200* 205,210,215 185 130 470 13.3 20 嘉興通化 JG-150* 155,165 137 140 108 608 20 26.6 2.46 嘉興 JW-150* 155-250 140--245 14.6 9 0.59 嘉興
509 19 19 1.47 CZ-120 120 92 140 65 140 13.3 7 0.5 宣化 CZ-150 150 136 125 90 260 14.3 12
CZ-170 170 146 100 280 15.5 15
CZ-250 J-250 250 215 155 700 10.8 30
注:有*號者為無閥式。
9.1.2.2 鉆進技術參數
a.風量
排渣通道上的上返速度不應低于16m/s,一般潛孔錘鉆進所需風量要比其潛孔錘額定風量大20%左右。
確定風量上大小應考慮的因素是:鉆孔直徑、鉆桿外徑和排渣通道上的上返風速(15~25m/s)等。可按式(2)計算確定:
Q=47.1K1K2(D2-d2)V
???????????(2)式中:Q——送風量m3/min;
K1——孔深修正系數K1=1~1.1;
K2——孔內涌水系數K2=1~1.5;
D——鉆孔直徑,m;
d——鉆桿外徑,m;
V——排渣通道上返風速,m/s。
b.風壓
為保證潛孔錘在孔內正常工作,其送風壓力不低于孔內最大水柱高度時的啟動風壓與潛孔錘工作風壓之和。一般為0.7~2.5 MPa。
c.鉆壓
應根據地層硬度、鉆頭類型和規格尺寸來合理選擇。應使鉆頭與孔底巖石緊密接觸,壓力不能過大,并禁止鉆頭在孔底空轉(無沖擊作用)。一般直徑200mm的潛孔錘,其鉆壓為16~18kN。其他規格潛孔錘參照比值來增加或減少。
d.轉速
一般以18~30r/min為宜,但可在鉆進中根據具體情況適當調整,以鉆機轉動平穩為好。轉速的確定應考慮的因素是:鉆頭直徑、巖性和沖擊頻率。可按式(3)計算確定: n=Kdf/πD????????(3)
式中:n——鉆機轉速,r/min;
K——巖石破碎系數,一般為0.8;
d——合金柱齒直徑,mm;
f——沖擊頻率,次/min;
D——鉆頭直徑,mm。9.1.2.3 鉆進注意事項
a.開鉆前應檢查送風管路連接是否牢固可靠,螺紋是否上滿上緊,不得漏風檢查管路儀表(風壓、風量等)運轉是否正常靈敏,其位置應便于操作者觀察。
b.孔口必須安裝除塵裝置,或采取防塵措施。
c.下鉆前,應在地表做潛孔錘啟動試驗,檢查潛孔錘是否沖擊、卡釬套是否牢固等,待各部運轉正常后方可下孔使用。
d.鉆具級配時,機上余尺不宜過大,并應使潛孔錘距孔底有0.5~1.0m的距離。
e.加接鉆桿時,應注意檢查被加鉆桿內有無堵塞物,并向鉆桿內加注潤滑油。
f.下鉆時,不能將鉆具直接下到孔底,應在距孔底0.5~1.5m處開始送風吹孔,邊回轉邊下放鉆具。提鉆前,應先停止回轉仍繼續送風排渣,直至孔底干凈后再提鉆。如上、下鉆中途遇阻時,不得強提硬拉鉆具,應送風緩慢轉動鉆具或上下活動鉆具,排除阻力后再起下鉆。
g.要配備泡沫灌注設備和泡沫材料,以便遇到地層潮濕和含水層時使用。
h.在鉆進中遇到少量涌水量時,孔口會出現停止排粉、又無水排出現象。此時要特別注
意“泥領”糊鉆、卡鉆事故,應及時上下活動鉆具或向孔內注清水、泡沫劑沖開“泥領”。
i.遇到地層破碎坍塌掉塊時,應采取有效的護壁技術措施或加接取粉管,淺層可采用跟管鉆進;深部非主要含水層可采用水泥等灌注固結,然后透孔鉆進,或下套管再變徑鉆進。
j.在鉆進中應隨時注意觀察風壓變化情況。壓力突然增加,是由于孔內坍塌掉塊或巖粉過多,應立即停止鉆進,上下活動鉆具,大風量吹孔排粉,直至孔內巖粉排凈后才能開始鉆進。壓力突然下降,是鉆桿折斷或接頭漏風,應及時提出鉆具進行檢查修理。
k.潛孔錘下到孔底送風不工作時,是活塞被卡(閥式可能是閥片損壞)。應旋轉或輕墩鉆具,震動活塞,也可采用停風、送風反復進行的辦法,用氣體交替激蕩沖開活塞。處理無效時應提鉆檢修潛孔錘。
I.潛孔錘下到孔底送風不通,壓力持續上升,判斷為潛孔錘被堵被埋或氣路堵塞,此時必須打開空壓機放氣閥門,待風壓穩定后,應迅速提升鉆具,使潛孔錘脫離巖粉埋沒井段,觀察風壓是否下降,若處理無效時,必須提鉆消除堵塞物。
m.潛孔錘應定期檢查維修。停用的潛孔錘,應拆洗干凈組裝后涂油保護,要特別注意進氣孔端避免異物進入。9.1.3 潛孔錘取心鉆進
9.1.3.1 潛孔錘取心鉆進可采用貫通式沖擊器或不取心沖擊器下部連接取心鉆具兩種方式。9.1.3.2 鉆進技術參數
a.風量、風壓
取心鉆進所用風量和風壓較不取心潛孔錘鉆進要低。一般風量為6~15m3/min;風壓為0.7~1.5MPa。
b.鉆壓、轉速
鉆壓不要太高,一般為8~12kN,轉速與普通潛孔錘鉆進相同。9.1.3.3 鉆進注意事項
a.鉆具應按組裝要求配備,采用沖擊器下部連接取心鉆具時,回次進尺不得超過巖心管長度。
b.提鉆前應將鉆具稍提離孔底(15~20cm),吹掃孔底較大巖屑,然后提鉆。
c.提鉆時,應盡量減少鉆具的碰撞,鉆具提出孔外后,卸下鉆頭逐塊取出巖心,并按順序整理裝箱存放。其他事項參照9.1.2.3執行。9.1.4 潛孔錘擴孔鉆進
9.1.4.1 潛孔錘擴孔鉆進系采用不取心沖擊器,下接擴孔鉆頭的方式進行。擴孔鉆頭應具有 導正部分和足夠的排氣、排渣通道。9.1.4.2 鉆進技術參數
a.風量、風壓
潛孔錘擴孔鉆進,其鉆具與孔壁的環空間隙較大,應增加送風量。鉆孔直徑為220~310mm時,其送風量應為25~55m3/min。風壓不低于0.6MPa。
b.風量、風壓
潛孔錘擴孔鉆進,其鉆具與孔壁的環空間隙較大,應增加送風量。鉆孔直徑為220~310mm時,其送風量應為25~55m3/min。風壓不低于0.6MPa。
b.鉆壓、轉速
其鉆壓可低于常規潛孔錘鉆進,一般鉆壓為10~12kN。一般轉速為18~25r/min。9.1.4.3 鉆進注意事項
a.擴孔鉆頭與沖擊器直徑相差較大,容易造成鉆孔偏斜,因此應加扶正器或采取其它防斜措施。
b.應根據地層性質和復雜程度合理確定擴孔級數,一般不宜大于2個孔徑級差。
c.擴孔鉆進時,應確保孔壁圓直和下部小孔暢通。發現下鉆不順和小孔堵塞時,要及時掃孔和灌孔。
d.擴孔鉆進時,要注意防止鉆頭和潛孔錘連接處因積存較大顆粒巖屑造成卡鉆事故的發生。應經常將鉆具提起一段,讓積存的巖屑落到孔底,再繼續鉆進。
c.要根據地層情況合理選擇鉆壓,并且要均勻加壓,不得忽大忽小。其他事項參照7.6條和91.2.3條執行。
9.1.5 潛孔錘空氣泡沫鉆進
9.1.5.1 潛孔錘空氣泡沫鉆進適用于含水地層,應配備泡沫灌注設備和泡沫材料。若在局部 孔段使用時,亦可采直接向鉆桿內加注泡沫劑溶液的方式進行。
a.應根據水質情況合理選擇泡沫劑,要求泡沫劑發泡能力強、穩定性能好、污染少、腐蝕少、成本低。
b.灌注設備要有足夠的壓力和一定的容量并能調節灌注量大小,工作可靠操作維護簡便。
9.1.5.2 鉆進技術參數
a.溶液濃度
應根據泡沫性質、孔內涌水量合理確定溶液配制濃度。十二烷基苯一般濃度為0.6~1.0%,若孔內涌水量大時,溶劑易被稀釋可加大其濃度。
b.灌注量與氣液比
應根據孔內涌水量、鉆進速度、巖屑顆粒大小和送風量等因素,合理確定泡沫溶液灌注量。其量應不小于孔內涌水量,一般灌注量為4~6L/min。灌注量與風量之比即為液氣比,一般為1/100~1/300。
c.風量與風壓
氣液上返速度為常規潛孔錘鉆進的1/15~1/20就可排渣,所以空氣泡沫鉆進風量、風壓均低于常規潛孔錘鉆進,一般風量2~3m3/min,風壓為0.6MPa即可。
d.鉆壓與轉速
鉆壓低于常規潛孔錘鉆進,一般為8~12kN,轉速可略高于常規潛孔錘鉆進,一般為20~40r/min。
9.1.5.3 鉆進注意事項
a.孔口應安裝導塵管和引風機排渣。
b.加接鉆桿時,應先沖孔排粉,待孔內干凈后再加接鉆桿。
c.在鉆進中,應隨時注意觀察泡沫上返情況,并根據泡沫中巖粉多少,隨時加減泡沫液灌注量。
d.在易坍塌掉塊地層中鉆進時,應增加泡沫液濃度以提高攜帶巖粉能力。
e.在干燥地層中鉆進時,要備足配置泡沫液用水。
f.其他事項參照9.1.2.3條款執行。9.2 氣動潛孔錘反循環鉆進
9.2.1 潛孔錘反循環鉆進采用貫通式潛孔錘或在普通沖擊器上部加接封隔器(轉換接頭)的方 式進行。貫通式潛孔錘所配用的鉆頭底部型式(水口)應適用于反循環鉆進。9.2.2 鉆進技術參數
a.風量、風壓
風量可小于潛孔錘正循環鉆進;風壓應大于潛孔錘正循環鉆進。一般風量為正循環鉆進的60~90%(上返風速不低于3m/s);風壓較正循環鉆進大0.05~0.1MPa。
b.鉆壓與轉速
鉆壓與轉速應根據地層軟硬、鉆頭類型和鉆頭直徑參照潛孔錘正循環用鉆壓與轉速合理
選擇。一般鉆壓為8~12kN,轉速為20~40r/min。并可根據具體情況適當調整,以鉆機轉動平穩為宜。
9.2.3 鉆進注意事項
a.應安裝好孔口管,并周圍搗實,管口高出地面0.3m。
b.提下鉆時,速度不要太快。
c.加接鉆桿時,要檢查鉆桿密封圈是否完好無損,鉆桿內有無泥砂、雜物,鉆桿加接好后,應先送風試驗后再下鉆。
d.雙壁鉆桿的拆卸和停放,應注意其螺紋和密封圈的保護,并防止雜物進入管內。
e.在松軟地層中鉆進,鉆速不能太快,并應采用輕提鉆具強吹孔的方式鉆進。
f.其他事項參照9.1.2.3條款執行。9.3 液動沖擊回轉鉆進 9.3.1 基本要求:
a.采用硬質合金鉆頭進行沖擊回轉鉆進時,鉆機應有低速擋(20~30r/min),并應使用專用合金鉆頭。
b.所配泥漿泵泵量應滿足液動沖擊器正常工作及攜帶鉆屑的需要,泵壓宜大于4MPa。
c.應配備泥漿凈化設備。
d.泵壓表應具有抗震特性。
e.應使用耐壓8MPa以上鋼絲編織的(兩層或三層)鎧裝式高壓膠管。
f.泥漿泵輸出管與高壓膠管間應安裝穩壓罐,其耐壓力應在10MPa以上,容積應大于0.5m3;可采用直徑146mm或更大的無縫鋼管制作。
g.鉆桿接頭螺紋處應采取密封措施(如用纏棉紗、墊密封圈、涂抹絲扣油等)。
h.在堅硬地層鉆進時,應安裝孔底反射器(儲能器),安裝在沖擊器上部約6~12m處。9.3.2 應根據孔深、孔徑、巖石級別、巖石破碎程度以及動力介質類型合理選擇液動沖擊器,參照表14選擇。
9.3.3 鉆進技術參數的選擇:
采用硬質合金鉆頭進行沖擊回轉鉆進,鉆進技術參數可按下列原則進行選擇:
a.鉆壓應保證鉆頭切削具與巖石緊密地接觸。鉆進硬巖和研磨性強的巖石時應降低鉆壓,鉆進5~6級巖石時鉆壓可適當提高。表14
液動沖擊器性能參數表 型號 沖擊器直徑 mm 鉆孔直徑 mm 壓力降
MPa 工作泵量L/min 沖擊頻率 Hz 沖擊功 J 生產單位
YS-108 108 110~130 0.5~2。5 80~200 15~25 20~120 地礦部勘探技術研究所 YS-130 130 130~152 0.5~3。0 90~400 30~140 YQ-150 146 158~216 1.0~3。0 250~600 10~20 150~320 YS-219 219 245~300 1.5~3。0 400~850 200~500 SSC-140 140 152 1.5~2。0 200~300 15~26 40~78 長春地質學院
b.鉆頭轉速應根據沖擊器頻率、鉆頭直徑、鉆頭上切削人數目及地層情況合理選擇,一般在15~60r/min。
c.泵量應根據鉆孔直徑、鉆具、沖擊器性能、地層情況選擇。以上參數可參考表15選擇
表15 硬質合金液動沖擊回轉鉆進技術參數
孔徑,mm 技術參數 110 150 250 鉆壓,(kN)7~10 8~12 12~21 轉速(r/min)30~50 15~30 15~20 泵量(L/min)70~160 100~250 400~600
注:表列參數適用的巖石級別為5~7級 9.3.4 液動沖擊器使用注意事項:
a.使用液動沖擊器前,應按說明書給定的尺寸及方法組裝和調試。
b.沖擊器在首次下孔之前,必須清洗和調試,正常工作時間不少于5min,沖擊器各運動部件應保持靈活,不得有卡阻現象。
c.沖擊器使用一段時間后,由于磨損程度大,其沖擊頻率和單次沖擊功下降,應及時調試,不得湊合使用。
d.裝拆沖擊器時,要記住各調試墊的位置和數量,不得遺失和漏裝,各絲扣部分要涂油潤滑,并擰緊。
e.不得使用管鉗擰卸沖擊器,面應使用多觸點式自由鉗,鉗口應咬在“使用說明書”給定的位置。
f.沖擊器停用后,各運動部件應加注潤滑油,暫不使用的液動沖擊器要及時擦洗涂油,裝箱保存。
9.3.5 鉆進注意事項:
a.在鉆具下入孔內前,要認真檢查其各處螺紋連接情況,以及外管磨損情況,發現螺紋松動或外管出現裂紋等情況,應及時更換,不得下入孔內。
b.下鉆時不宜直接下到孔底,當鉆具離孔底0.5m時,即開始送水,水量稍小于沖擊器所需要泵量的規定值,待水暢通后,方可慢速回轉并下降鉆具,當鉆頭接觸孔底后,沖擊器應立即啟動沖擊,如不沖擊,可上下竄動鉆具并調整水量,可通過觀察泵壓表或高壓膠管的脈動情況進行判斷,確認沖擊器工作正常后,再將鉆進參數調整至正常值進行鉆進。
c.正常鉆進時,必須經常觀察泵量和泵壓變化,工可觀察高壓膠管,判斷沖擊器工作的脈沖反應。
d.鉆進時,不應提動鉆具,發現蹩泵、沖擊器停止沖擊,經上下竄動鉆具、調整泵量無效時,應立即提鉆檢查。
e.鉆進時發現泵壓猛增,多系泵量過大或液流通堵塞,應查明原因及時排除。
f.鉆進中泵壓突然下降,多系鉆具折斷或脫扣,應及時提鉆檢查處理。10 機械沖擊鉆進 10.1 基本要求
10.1.1 應根據鉆孔深度、直徑和層巖性合理選擇鉆進機具和工藝。10.1.2 鉆具連接必須牢固,鋼絲繩不得超負荷使用。
10.1.3 鉆具提升和下降時,操作人員不準用手扶摸鋼絲繩。10.1.4 鉆具提出孔后,不準懸空久置,應落地放倒或停靠桅桿。10.1.5 要采用三班連續作業,以減少裸孔時間,防止塌孔。10.1.6 操作人員精力要集中,隨時注意觀察孔內情況變化。10.2 鋼絲繩機械沖擊鉆進 10.2.1 鋼絲繩機械沖擊鉆進,可采用沖擊鉆桿連接鉆頭或肋骨抽簡兩種方式進行鉆進。在 地層條件允許的情況下應優先選用清水“水壓”護孔鉆進;一般用泥漿“水壓”護孔;在特 殊
情況下采用套管護孔。在粘土及粒徑小的砂卵礫石層選用肋骨抽筒鉆進;在粒徑大的砂卵 礫石層及漂石風化基巖用沖擊鉆頭配合抽筒鉆進。具體選用見表16。表16
抽筒、鉆頭選用表 地
層 鉆
具
型
式 粘土或半膠結地層 底出刃菱形或圓圈梯形肋骨抽筒 砂、礫、砂卵半膠結地層 圓鋼條肋骨抽筒 松散砂礫卵石地層 梯形肋骨抽筒(可采用密集雙層)砂、卵礫地層 圓形加焊沖擊鉆頭
卵礫石、漂石、風化基巖 帶付刃十字形沖擊鉆頭 10.2.2 鉆具選擇 10.2.2.1 鉆頭
按鉆頭刃部形狀分為一字形、工字形、十字形和圓形,可根據地層情況合理選用。目前常用帶付刃十字形和圓形加焊兩種。鉆頭外徑規格為:305、250、400、450、508、550、610mm。10.2.2.2 肋骨抽筒
按鑲焊肋骨片形狀分為菱形、梯形和圓條形。按鑲焊肋骨片分布為單層、雙層和密集式。肋骨片的規格和數量應根據地層情況和抽筒直徑合理確定。肋骨抽筒外徑規格為219、273、340、406、473、508mm。10.2.2.3 鉆桿
按連接形式有螺紋、法蘭盤兩種,外徑規格為112、140、165、188、220mm。10.2.2.4 鋼絲繩接頭
鋼絲繩接頭上部有穿鋼絲繩的圓孔(或滑輪)下部有連接鉆桿的螺紋(或法蘭盤)。按結構形式分為固定式、活芯式、活軸式三種。鋼絲繩接頭外徑規格為:112、140、165、188、220mm。10.2.3 鉆具組裝要求
10.2.3.1 鉆桿與鉆頭或肋骨抽筒的連接:用螺紋連接時,螺紋扣應上滿上緊。用法蘭盤連接時,應將定位凹凸面清洗干凈,對正吻合后擰緊連接螺栓,并加防松螺母。
10.2.3.2 鋼絲繩與鋼絲繩接頭的連接:用活芯接頭時,先將鋼絲繩穿過接頭頂部圓孔(或滑輪),后用鋼絲繩卡固定,繩卡數量不得少于三個,相鄰的卡子應相對錯開卡住。10.2.3.3 鉆具應系保護繩,并應注意穿繩方向,要與鋼絲繩接頭螺紋轉方向一致。10.2.4 鉆進技術參數
一般地層越硬,鉆頭底刃單位長度所需要量愈大,沖擊高度愈高。沖擊高度增高,沖擊次數相應減少。其鉆進參數按表17規定選擇。10.2.5 鉆進操作注意事項
10.2.5.1 下鉆前,應對鉆具連接、磨損、抽筒活門等情況進行檢查。
10.2.5.2 下鉆前,應將鉆具吊穩導正緩慢下入孔內,不得全松剎車高速下鉆。10.2.5.3 鉆具下到孔底后應將井口板蓋好,鋼絲繩位于兩塊井口板中間孔中。
10.2.5.4 鉆進時,應根據進尺快慢均勻松繩,做到勤松少放,始終保持鉆具處于垂直狀態。遇孔內鋼絲繩擺動太大時,停止沖擊,調整后方可繼續鉆進。
10.2.5.5 孔內液柱應保持滿至孔口,最低下不得超過孔口管以下。如發現孔內液柱突然下降時,應將鉆具及時提出孔口。
10.2.5.6 停鉆時,應將鉆具提出孔口或安全孔段,不得停放在孔底。如突然停電或動力機故障而暫時停鉆時,也要設法將鉆具提離孔底兩米以上。
10.2.5.7 在粘土層中鉆進,應在抽筒底部加焊刀刃,并采用常修孔、慢進尺的鉆進方法。10.2.5.8 在松散、砂礫石層中鉆進,回次進尺不得超過肋骨抽筒長度的1/3。
10.2.5.9 在大卵石漂石層中鉆進,應先用沖擊鉆頭破碎,后用抽筒撈碴,并注意修整孔壁。
如發現孔底不平,應減少沖次,少許提高沖擊高度;或提出鉆具,往孔內填碎石塊重新鉆 進,使孔底平整為止。
表17
沖擊鉆進技術參數選擇表 參數 地層 肋骨抽筒 鉆頭 沖擊高度
mm 粘土、砂地層 500~750 750~1 000 礫、卵石層 750~1 000 沖擊次數
次/min 粘土、砂地層 45~50 40~45 礫、卵地層 40~45 回次進尺
m 礫、卵石層 0.5~0。6 0.2~0。4 礫、卵石層 0.4~0。5 鉆具重量 Kg 150~200 200~300 10.2.5.10 在基巖地層中鉆進,采用勤提鉆,勤撈渣方法鉆進。回次時間不宜過長,一般為半個小時左右。
10.2.5.11 回次終了提鉆時,應緩慢進行。提離孔底未遇到阻力后,再按正常速度提升。如提升發現有阻力時,不得強拉硬提,應將鉆具下放使其旋轉一個角度后再提鉆。10.3 沖抓錐鉆進
10.3.1 按操縱錐瓣開合方式分單繩沖抓錐和雙繩沖抓錐,應優先采用雙繩沖抓錐鉆進,一般采用干孔作業法。10.3.2 沖抓錐選擇
沖抓錐直徑(錐瓣開張的最大直徑)規格為:550、650、750、950、1 050、1 300、1 500mm,應根據孔深、直徑和地層情況合理選擇。10.3.3 鉆具組裝要求
10.3.3.1 沖抓錐機具安裝,必須按產品說明書的要求進行。
10.3.3.2 安裝自動掛卸器時,應使掛卸器中心、天車滑輪與孔口管中心成一條直線。位置應離地面3.2~3.5m范圍內。
10.3.3.3 接繩器與鋼絲繩連接必須牢固可靠,不得有松動。
10.3.3.4 安裝后,應進行試車。將錐提起,檢查錐的中心位置有無偏移、沖抓錐各部分動作是否靈活可靠。10.3.4 鉆進技術參數
鉆進地層愈硬,其沖擊力應越大。沖擊力的大小,則由沖擊高度和配重塊質量來調整。鉆進技術參數可按照表18規定選擇。10.3.5 鉆進操作注意事項 10.3.5.1 沖抓錐下鉆時,應將沖抓錐錐瓣張開并吊穩,緩慢下入孔內至距孔底沖程高度位置,再快速下放沖擊;
10.3.5.2 使用雙繩沖抓錐時應防止兩根主繩互相纏繞,沖抓時,應將內套鋼絲繩松下比沖 程高度多1~2m的長度,不宜過多。10.3.5.3 合攏錐瓣時,速度應放慢,以免抓空,對雙繩沖抓錐,外套繩應放松。
10.3.5.4 在不密實的粘土層中沖抓時,沖程不宜太高。在堅硬致密粘土層中沖抓時,宜適 當加大沖程。若用雙繩沖抓錐,可用外套繩提錐連續沖擊幾次,將土沖松,再收回內套繩合 攏錐瓣抓土。
表18
沖抓錐鉆進技術參數 地
層 沖擊高度 m 鉆頭及配塊重量 kN 松散土層 0.5~1。0 10~28 粘砂土層 1.0~2。0 卵礫石地層 1.0~3。0
10.3.5.5 在砂卵礫石層中沖抓時,應用抗沖擊耐磨損的錐瓣。較松散的砂卵石層,宜采用 中沖程,密實砂卵石層可采用大沖程,落錐要猛、要快。10.3.5.6 沖抓小漂石時宜用低沖程,用雙繩沖抓錐,可用外套繩提住錐頭連續沖擊為好,收內套時,收一下松一下,以便抓起漂石。10.3.5.7 遇大漂礫、大卵石或探頭石沖抓失產或沖抓困難時,應改換沖擊鉆頭鉆進或其它 鉆進方法,不得繼續使用沖抓錐施工。
10.3.5.8 在含水層或易坍塌地層鉆進時,應提高泥漿粘度(不低于22~28s),并要求保持泥漿滿至孔口,必要時應下套管護壁。
10.3.5.9 提升沖抓錐至孔口后,速度應放慢,以免碰撞天車滑輪或碰壞自動掛卸器。10.3.5.10 應注意沖抓錐的維護保養,不用時妥善保管。11 特殊鉆進技術與特種工藝 11.1 凍土地層鉆進要求
參照DT/T 0017有關規定要求執行。11.2 巖溶地層鉆進
參照DZ/T 0017有關規定要求執行。11.3 同步跟管鉆進 11.3.1 基本要求:
11.3.1.1 應配有能進行同步跟管作業的鉆機,一般選用動力頭鉆機。11.3.1.2 套管使用要求
a.根據終孔或成井后是否收回來確定套管的類型。需要收回的套管可采用無縫鋼管制作,采用左旋螺紋聯接,不需收回的套管可采用焊接套管聯接形式進行焊接。
b.第一節套管的長度應根據所用鉆機的機高、夾持器高度及所配短鉆桿長度來確定,以方便夾持和擰卸操作為宜。
c.套管與導向裝置之間的單邊間隙不得小于3mm。
d.套管外徑與擴孔器形成的孔壁之間的單邊間隙不得小于4mm。
e.套管的壁厚應滿足抗擠壓、拉伸強度的要求。
f.采用焊接聯接的套管,每節下端應在焊接前加工成倒角,或兩端都加工成倒角。
g.焊接宜用手工金屬電弧焊,并應使用堿性標準焊條。
h.焊接時,應采用專門的夾具使套管固定就位,以保證套管柱的垂直度;焊接區和熱影響區不得出現脆裂和氣孔。
i.管內焊縫凸出高度不得超過0.5mm,焊縫不應高出管外表面2mm。外側焊接凸出部分應磨掉,磨削應沿平行于套管軸線方向進行,磨至表面光滑為止。11.3.2 跟管鉆進注意事項:
a.開孔前必須檢查組合鉆具。螺紋連接必須緊密,偏心擴孔器用手轉動應靈活;套管應無裂紋或變形,絲扣良好,如有問題不得勉強使用。
b.組合鉆具進入套管內時,必須緩慢進行。應使套管和組合鉆具基本同軸;擴孔器必須完全退回;不得旋轉套管,以免擴孔器楔入管內,嚴禁使用沖擊器使鉆具強行通過套管鞋。
c.開始鉆進前,超前鉆頭必須緊固在導向裝置上,每個聯接處必須緊固牢靠。
d.第一根套管的安放必須保證不偏斜,偏斜度控制在2?以內。
e.開始鉆進時,以低速、低壓進行。
f.當鉆入地層5~10cm后,可按正常轉速、鉆壓鉆進。
g.鉆進中應頻繁地竄動鉆具,以便沖洗鉆屑,盡可能使套管柱在孔內松動。
h.鉆進參數參照氣動潛孔錘鉆進參數進行選擇。鉆壓應根據地層情況而定,鉆速不宜過快。
i.在停止鉆進和重新開始鉆進前,必須徹底沖洗鉆孔。
j.提鉆前應將套管固定住,提出偏心擴孔器時,應小心操作,可將鉆桿柱緩慢提升至擴孔器接觸套管鞋下側,然后下放鉆桿柱約10mm,緩慢反轉鉆柱1~2轉,提出擴孔器及鉆頭,禁止過量反轉。如果擴孔器仍無法提出,可連續強力沖洗鉆孔幾分鐘,正轉幾圈,再重復上述操作,提出鉆具。
k.若提鉆后套管下沉,在下鉆前,應將套管上提200~300mm。
l.終孔后,需要起拔的套管應及時起拔。為減少起拔套管困難,在鉆進中可在套管與孔壁的間隙內灌注潤滑劑。11.4 滿眼鉆進
11.4.1 鉆進前應進行鉆柱(鉆頭、鉆鋌、鉆桿及扶正器)的設計和計算。11.4.2 扶正器應用強度大、剛性好的材料制作,表面應作強化處理,焊接應對稱,其軸線 應與鉆桿柱軸線重合,扶正器外徑可比鉆頭直徑小3~5mm。主要扶正器應設有兩道,即上扶正器和下扶正器,其安裝位置可根據鉆具結構、鉆壓等參數由下列各公式計算確定。
a.上扶正器位置計算公式: hs=1.4397J/P????????(4)
式中:hs——上扶正器離鉆頭的距離,m;
P——鉆壓,一般采用大于二次臨界壓力的值,可參照表19采用。
J——鉆鋌橫斷面的軸慣性距(cm4),由下式確定: J=π/64(D4-d4)式中:D——鉆鋌外徑,cm;
d——鉆鋌內徑,cm。
b.下扶正器的位置可按式(5)確定: hx<hs/2?(5)式中:hs——下扶正器離鉆頭的距離,m。
11.4.3 鉆進參數應以巖性、鉆頭及防斜等因素為依據合理選擇。
a.鉆壓必須小于一次彎曲臨界鉆壓值或大于二次彎曲臨界鉆壓值,不得在一、二次彎曲臨界鉆壓值之間。可參照表9選擇。
b.轉速:根據地層巖性及孔徑和深度可在60~200r/min之間選用。
c.泵量:宜采用大泵量,根據鉆壓、轉速大小及巖屑的多少,可在600~1 000L/min之間選用。
11.4.4 鉆進操作必須遵守以下規定:
a.開孔時應保持孔身圓直,鉆進中應經常檢查孔徑,并測定孔斜,超過標準及時糾正。
b.鉆進應連續進行,換接鉆桿時間盡量縮短。在檢查設備時,應開小泵量循環,并將鉆具提高到適宜高度,使泵沖部位不在鉆進時扶正器的位置。表19
常用鉆鋌的彎曲臨界鉆壓值 鉆鋌名義直徑(英寸)直徑
mm 重量 kg/m 第一次彎曲 臨界鉆壓
t 第二次彎曲 臨界鉆壓 t 外徑 內徑203 100 192 7.2 14.3
219.3 8.0 15.8 197 90 189 6.9 13.6 7 177.8 80 156 5.2 10.3
164.3 5.5 10.9
166 11.00 6 1/4 158.8 57.2 135.1 4.1 8.2 5 3/4 146.05 75 97 2.9 5.8
111.2 3.2 6.4 4 3/4 120.7 50.8 69.5 1.8 3.7 4 1/4 108 38 63 1.5 3.0 3 3/4 95 32 49 1.1 2.10 3 1/2 88.9 44.5 39.6 0.83 1.65
c.鉆頭接觸孔底時,不得猛墩錳蹩,鉆進中單位時間切削巖石量不宜過大。鉆到軟硬巖層交界面或變硬層蹩鉆時,可采用減壓辦法,但鉆壓不能小于合理加壓范圍的下限。
d.鉆進中如遇有泵壓升高、懸重降低、返出的泥漿減少,停泵上提鉆具象拔活塞、泥漿大量外溢、巖屑沖不出來等現象時,應控制鉆速,并使泵量由小到大,待暢通后轉動無蹩勁,再進行鉆進。11.5 輻射井鉆進 11.5.1 基本要求
11.5.1.1 集水井可采用大口徑鉆進法或沉井法施工。采用大口徑鉆進施工集水井時,應按 有關大口徑鉆孔施工規程執行,成井后井壁應用鋼筋混凝土加固,并設供人上下梯子;采用 沉井法施工時,可參照GBJ 202的有關規定執行。11.5.1.2 集水井封底
a.集水井施工至設計深度后,應進行井底封閉。
b.井底為含水層時應將井底清除干凈后填礫,填礫高度為300mm左右,然后用鋼筋混凝土澆筑,并應設集水坑,留出取水口,并加閥門。11.5.2 輻射孔鉆進設備的選擇
a.鉆機:應選用具有體積小、重量輕、轉向靈活、就位方便準確、能適應水平方向任意方位鉆進,有良好的防水防潮性能的鉆機。
b.動力機:應選用密封型防水電動機,不宜使用內燃機。
c.排水設備:應根據計算的最大涌水量、集水井深度來選擇合適的排水泵。并應準備好備用動力(內燃發電機組或內燃機驅動排水泵)。11.5.3 井下鉆探設備的安裝注意事項:
a.應在作業平臺建好并超過混凝土養護時間后,方可進行安裝。
b.吊裝鉆探設備前,集水井內人員必須撤出。
c.吊裝設備時,應有專人指揮,負責觀察設備在井內下放情況,下降速度應緩慢。
d.鉆進的給進力和起拔力必須通過支撐作用在集水壁上,為防擠壞井壁,支撐面應加大。11.5.4 水平輻射孔鉆進
a.應根據地層情況、輻射井直徑、深度等選擇合適的鉆進方法。可參考表20合理選擇。
b.鉆進過程中應隨時清理孔口積土,并及時排干集水抗內積水。
c.輻射井鉆進應連續進行,不得中斷。
d.水平輻射井填礫用過濾管應根據含水層結構、成井工藝要求合理選擇,宜使用貼礫濾水管或橋式濾水管。
e.從內管下入濾水管前,應將孔底端堵住,并將鉆屑沖洗干凈,下入濾水管時,應小心操作,不得損壞濾水管。
f.起拔套管時,應將濾水管外端支撐住,以防濾水管帶出。
g.施工完每一輻射孔后,應將孔口封蓋。11.6 孔內爆破工藝 11.6.1 爆破器的選用 11.6.1.1 在鉆進過程中,在處理卡鉆事故、起拔套管、清除裂隙充填物或擴展裂隙以增加 水量、提高難鉆地層的鉆進效率、取樣及糾斜等作業中,如需使用爆破方法時,應先做出爆 破設計。
表20
水平輻射孔鉆進方法選擇表 鉆進方法 適用范圍及特點
壓入式 適用于松散砂層及較均勻小礫石地層。利用液壓頂進機構壓入超前套管,然后過濾管從超前套管內壓入,拔出超前套管成井。適用于小口徑、深度不大(0<50m)的輻射井 鉆進式 雙回轉 適用于砂土層、小卵礫石層、粘土層。外套管回轉,螺旋鉆具在套管內超前鉆進,螺旋排渣
跟管鉆進 適用于卵礫地層及粘土層。a。氣動潛孔錘跟管鉆進;b。超徑牙輪鉆進,套管跟進,螺旋鉆桿排渣。取出鉆具濾水管從套管內頂入,拔出套管成井 11.6.1.2 爆破器應根據爆破的部位、方向、深度和需要的爆破能量,按下列規定設計爆破 器和選擇爆破器材:
11.6.1.2.1 爆破器:一般采用白鐵皮或薄鋼板卷制,深孔宜用無縫鋼管焊制,也可使用玻 璃瓶、塑料瓶作爆破器。式樣和尺寸應根據爆破對象,按下列要求確定:
a.穿過困難地層及起拔套管選用縱向爆破器;處理瞳鉆事故、清除裂隙充填物或擴展裂隙及擴大井孔直徑等可選用側向爆破器。
b.爆破器的直徑為其長度的三分之一,但不大于井孔直徑的五分之四(特殊情況除外)。
c.聚能爆破器及平底爆破器的長度,通過計算后確定。
d.炸藥:一般應用敏感性低、攜帶安全的硝酸銨炸藥或TNT炸藥。炸藥用量通過計算后,結合爆破目的確定,或按經驗數值在0.5~2kg之間酌情選用。
e.雷管:一般采用6號或8號電雷管。
f.其他器材:通電導線應采用雙芯電纜或防水性能較好的軍用電話線。引爆電源可用12V蓄電瓶或220V交流電源。
11.6.1.2.2 裝填和密封爆破器時,應遵循下列原則:
a.裝填爆破器時,必須小心細致,動作輕微,不得粗枝大葉。
b.裝填炸藥前,應檢查爆破器的嚴密性,不得漏氣漏水。
c.裝填和搗實炸藥時,必須使用木制工具,并應輕輕搗實。
d.在裝填并分層搗實炸藥至雷管安放位置時,應在中心立放一根與雷管大小相同的木棒,待炸藥裝填搗實達到雷管安裝所需高度時,將木棒取出放入雷管,然后再補填所需炸藥,并將雷管的兩極導線擰在一起短路,引出并固定在爆破器口外。
e.為了起爆可靠和爆破安全,爆破器一般應以并聯方法旋轉兩個型號相同的電雷管。
f.安放雷管的深度一般可等于全長的三分之一。當使用無聚能穴的爆破器(如玻璃或塑料瓶)時,雷管安設的位置,應視爆破的對象而定。
g.密封爆破器上口時,應先在炸藥上面用數層硬紙或油氈墊好,然后澆注瀝青或石蠟(注意熔化的溫度不得過高,一般用木棒一沾能拉起絲即可)密封,或用環氧樹脂密封,也可用揉和好的優質粘土密封。
h.所用導線應先檢查其絕緣性能及防水情況,并應檢查線路,證實其通電良好后,方可投入使用。
11.6.2 爆破器的安裝與爆破作業
11.6.2.1 爆破器下入孔內前,必須做好以下準備工作:
a.清孔至預爆深度以下。
b.如有必要,應以與爆破器外形尺寸相當的管材試孔,要求能順利下到預定位置。
c.備好必要數量的泥漿或清水,以便爆破后,及時向井孔內補充,以防塌孔。11.6.2.2 安放爆破器應注意下列事項:
a.安放爆破器時,先將導線下端拴在爆破器的提環上,并與雷管引線連接,接口用絕緣膠布包嚴;另用細鋼絲繩或專用繩索作升降主繩,下端也拴在提環上,然后將爆破器穩妥地下送至預定位置。
b.下送過程中,全部負荷必須由主繩承擔,導線不得受力。11.6.2.3 爆破作業應遵守下列規定:
a.起爆前,一切人員應遠離井孔口,離開距離:爆破深度超過100m時為30m;100m以內為50m。深度小于20m的淺孔爆破時,還應將井孔口近旁的工具物件搬開至安全距離以外。
b.起爆應由專人負責。一般應使用12V蓄電瓶起爆器起爆,當使用220V交流電源起爆時,下送爆破器和安設連接導線前,必須先將總開關及其他電源開關拉開斷電。待爆破器下放妥當,一切人員均離開危險區后,指揮者再發令將電線接上,先合總開關,再合起爆開關。
c.起爆前,起爆時和爆破結束后均應發出信號。
d.在沒有得到爆破結束信號之前,人員不得靠近井孔,必須等待爆破產生的氣體從井孔中全部逸出后,方可觀察井孔中情況。
e.爆破器下入井孔通電后而不起爆時,應先檢查電源、開關及導線有無問題。經檢查證明一切良好,確屬爆破器問題后,將電源切斷并交專人看管,然后將爆破器慢慢提出孔口,將其捆綁在一小型爆破器上,下入孔內預爆處,再行爆破,不得在孔外拆毀。
f.如爆破器脫落孔底,應另下入一小型爆破器將其炸毀。
g.爆破后應立即向孔內補充泥漿或清水。12 鉆進沖洗介質 12.1 沖洗介質的選擇
根據地層性質、水源條件、施工要求、鉆進方法、設備條件等正確選擇空氣、泡沫、清水或清水基沖洗液作為鉆探沖洗介質。
12.1.1 鉆進致密、穩定地層,應選用清水或無粘土相沖洗液。12.1.2 鉆進水敏性地層或砂層應選用低失水量的沖洗液。
12.1.3 鉆進水頭高出地表的承壓含水層、松軟和卵礫石地層,應選用高密度優質沖洗液。12.1.4 鉆進微裂隙或孔隙性取水含水層孔段,應選用滲透恢復率大于80%的沖洗液。12.1.5 鉆進漏失地層,選用添加循環橋堵材料的沖洗液;但對于主要含水層和取水層的漏 失地段,一般不得使用堵漏材料。12.1.6 缺水地區、滲漏地層鉆進,采用空氣或低密度沖洗液(包括霧化、泡沫、霧化或充氣 沖
洗液)。
12.1.7 根據鉆進地層的巖性、穩定狀況及含水層的水頭壓力等條件,合理選擇沖洗液類型 及性能,可參考表21選擇。12.2 測試儀器與測試方法 12.2.1 測試儀器
常用沖洗液測試儀器見表22。12.2.2 測試方法 12.2.2.1 滲透恢復率
a.測試前檢查儀器和高壓氣瓶。
b.將巖心試樣裝入滲透恢復率測定儀容器內,組裝好。
c.接通氣源,檢查是否有漏氣現象。
表21 鉆進不同巖層適用的沖洗液類型與性能指標表 巖層性質 沖洗液類型 沖洗液性能指標
粘度 s 失水量 L/30min 密度 g/cm3 膠體率 % PH值 含砂量 % 非含水層(粘性土層)無粘土相或低固相沖洗液 18~25 ﹤20 1.00~1。08 ﹥98 8.5~10。5 ﹤4 遇水膨脹巖層 低失水量的沖洗液 25~30 ﹤15 1.08~1。20 100
含砂土層、粉、細、中砂層 優質沖洗液 22~35 ﹤20 1.04~1。10 8.5~11 粗砂、礫石層
25~50 ﹤18 1.08~1。30
卵石、漂石層 加重沖洗液 30~60 ﹥1.1
松軟、流砂或坍塌掉塊巖層
35~80 ﹤15 ﹥1.2 8.5~10 承壓自流含水層
25~40 ﹤20 1.10~1。80 8.5~11 一般基巖層 空氣、低密底沖洗液清水、低固相沖洗液 15~22 ﹤1 1.00~1。08 7~10。5
裂隙、溶洞地層 空氣、泡沫沖法液循環橋堵沖洗液 18~25 ﹤20 ﹤1 1.03~1。08 8.5~11
d.上充液室注滿清水,打開氣源閥,調整調壓器,使之達到400±35kPa。
e.打開聯動開關,壓水流經巖樣,記錄水的流出體積及相應的時間,得流量Q1,關閉氣源閥和聯動開關。
f.將沖洗液注滿下充液室,打開氣源閥和聯動開關,氣體壓沖洗液進入巖心試樣進行淤塞,維持15~30min,關閉氣源閥和聯動開關。
g.重復e項的試驗,記錄水的流出體積及相應時間,得流量Q2。
h.每個試樣要進行3~4次重復試驗,取其平均值,滲透恢復率為Q2與Q1的比值的百分數。
表22 常用沖洗液性能測試儀器與型號表 儀器名稱 型
號 所測沖洗液性能參數 滲透恢復率測定儀 SHY-1型 滲透恢復率
漏斗粘度測定儀 1006型 漏斗粘度
六速旋轉粘度計 ZNN型 表觀粘度,塑性粘度,動切力,靜切力 失水量測定儀 ZNS型 失水量 密度計 1002型 密度 含砂量計 ZNH型 含砂量 酸度計 25型 PH值 固相含量測定儀 ZNG-1型 固相含量
12.2.2.2 粘度、密度、含砂量、失水量、固相含量等的測試方法,可參照有關規程執行。12.3 沖洗液的配制與管理 12.3.1 沖洗液的配制
12.3.1.1 根據巖層性質和施工條件進行室內小樣試驗,確定最優沖洗液配方。
12.3.1.2 根據鉆探施工設計要求確定造漿材料的種類與用量。不得使用有毒的化學處理劑,常用化學處理劑的分類見表23。
12.3.1.3 選用的膨潤土其造漿率不得低于12m3/t。優先選用鈉質土或人工鈉土(NV-1),不得使用劣質土。
12.3.1.4 通常用淡水配漿,有特殊要求時可用鹽或海水,不得使用具有腐蝕性或受污染的水。12.3.1.5 配漿程序:加水→加土→加分散劑→加化學處理劑。
12.3.1.6 用鈣質膨潤土配漿時應加碳酸鈉或碳酸氫鈉進行離子交換,預水化時間不少于12h。12.3.1.7 各種化學處理劑必須經溶解或水解后使用。
12.3.1.8 沖洗液應用攪拌機或噴射設備配制,不得直接向鉆孔內倒膨潤土粉或其他化學處理劑。
表23 沖洗液處理劑選擇表
分散劑 堿類:碳酸鈉(Na2CO3)、碳酸氫鈉(NaHCO3)、燒堿(NOaH)磷酸鹽類:六偏磷酸鈉(Na5P6O18)、三聚磷酸鈉(Na3P3O10)、焦磷酸鈉 稀釋劑 木質素磺酸鹽類:鐵硼木質素磺酸鈉 丹寧、栲膠類:丹寧堿液(NaT)、栲膠堿液(NaK)、褐煤 腐植酸類:腐植酸鈉(NaHm)、腐植酸鉀(KHm)、磺化褐煤 降失劑 纖維素類:低粘度CMC、中粘度CMC 聚丙烯類:水解聚丙烯酰胺(HPAM)、水解聚丙烯脯(HPAN)野生植物膠類:香葉粉、雷公高葉粉、植物膠、田菁粉 褐煤腐植酸類:腐植酸鈉、腐植酸鉀
增粘劑 纖維素類:高粘度CMC、痙乙基纖維素(HEC)
生物聚合物(XC)、(KP)共聚物 絮凝劑(結構劑)無機:石灰、石膏、氯化鈣、食鹽、鋁酸鈉等 有機:聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯脯(PAN)醋酸乙烯、酯-順丁、烯酸酐共聚物(BENAX)發泡劑 AND-
1、DN-
1、CDT-813 無粘土相沖洗液材料 精粉(AR)膠、田菁粉、PW植物膠、SM植物膠 加重材料 名稱 白堊或方解石粉 重晶石粉 磁鐵礦粉 方鉛礦粉
密度,g/cm3 2.7 4.2~4。5 4.9~5。2 7.4~7。6 堵漏材料 棉花籽殼粉、蛭石粉、核桃皮粉、珍珠巖粉、纖維蛇紋石粉、粘土、鋸末、稻殼碎末、水泥
12.3.1.9 配制高密度沖洗液,基漿要有足夠的懸浮能力,使制得的沖洗液密度略高于地層 的壓力梯度。
12.3.1.10 鉆進漏失地層,根據沖洗液漏失量的大小選擇堵漏材料的種類及加入的濃度。對 嚴重漏失地層可將大粒徑的和不同形狀的堵漏材料混合使用。12.3.2 沖洗液的管理
12.3.2.1 大隊級單位應設泥漿實驗室,建立三級管理機構,并配備相應人員和裝備;機臺 應配備漏斗粘度計、失水量測試儀、密度計、含砂量測試杯和pH試紙等野外沖洗液性能測試工具,并設專人負責保管。
12.3.2.2 施工期間每個機臺應設專人負責檢測沖洗液性能,每鉆進20m或4h檢測一次。12.3.2.3 根據鉆孔的直徑和深度,設置合理的沖洗液循環系統——循環槽、沉淀池、配漿 池。每班應設專人負責清理循環系統的沉碴。
12.3.2.4 鉆進過程中沖洗液因受浸污染而導致性能變壞時,應及時調整沖洗液性能。12.3.2.5 深孔、大口徑鉆孔應配備泥漿凈化除砂設備。采用振動篩、旋流除砂器等凈化設 備進行凈化時,應注意如下事項:
a.凈化設備安裝固定要平穩。
b.開機前應空車運轉,觀察是否與方向標同向。砂漿泵在沉淀液池內要保持與液面垂直。
c.旋流除砂器運轉正常后要調節其排砂嘴的口徑,至正常為止。
d.凈化設備在運轉一定時間后,要檢查各運動部件,發現部件損壞或嚴重磨損應及時更換。
12.3.2.6 應防止雨水和地面水浸入沖洗液,更不得隨意加入清水。
12.3.2.7 造漿用的膨潤土,化學處理劑及其他材料必須采取防雨、防潮措施,不得受潮結塊影響使用質量。13 成井工藝 13.1 井管
13.1.1 成井管柱結構:管柱應由井壁管、過濾管和沉淀管等三部分組成,相互相合和要求應符合以下各條規定。
13.1.1.1 井壁管內徑應滿足抽水設備的安裝和正常抽水要求,若采用深井泵抽水時,安裝泵管的井管內徑應大于泵管外徑約50mm。
13.1.1.2 過濾管安裝長度:一般與含水層厚度大體一致,厚度超過30m時,可選用20~30m安裝在主要含水層處;若含水層透水性很差時,可適當加長。觀測孔采用2~3m即可。13.1.1.3 沉淀管:應與相連的過濾管同徑,安裝長度一般為4~6m,底部應封閉,頂部在0.5m范圍內應加工成過濾管結構,頂端內壁處加工成阻流座的內臺階,能使沖孔阻流塞坐落在此臺階上。若阻流座在底部時,沉淀管上部則不必加工成過濾管結構。
13.1.1.4 井管采用絲扣或電焊連接,若使用其他方法連接時,應保證接頭不錯動或滲漏。井管連接成管柱后,軸心線應一致。
13.1.1.5 管柱底端和過濾管部位應裝設扶正器,確保管柱處在井孔中心位置。13.1.2 井管性能基本要求:
a.具有良好的強度,能承受地層和靜水側壓力以及管柱自重產生的拉壓力。
b.能抵抗井水腐蝕,有較好的防腐蝕性能。
c.無毒、無味,對井水不污染,能溶于水中的有害物質含量低于國家規定指標。
d.管身圓直,端口平整,連接牢固,密封良好,無滲漏、無殘缺、無裂紋。
13.1.3 井管類型選擇:應根據地層、鉆孔類型、孔深、孔徑、設備能力、水質和經濟性等參照表24選用。
表24 井壁管類型選擇 井管類型 井
管
特
性 適 用 條 件
孔
深 水
質
鑄鐵井管 抗壓、抗側壓強度較高,耐沖擊、抗拉強度較低,有一定防腐蝕性能 中深孔、淺孔 適于一般水質的水井中使用 鋼質井管 抗拉、抗壓、抗側壓抗彎強度高,有一定的抗腐蝕性能,成本較高 深孔、中深孔
玻璃鋼井管 耐腐蝕性能良好,質量輕,有較高的強度,但成本較高 中深孔、深孔 適于一般水質的水井和腐蝕性較大的水井中 聚氯乙烯井管
(PVC)耐腐蝕性良好,質量輕,價格低,強度較低 淺孔、中深孔
13.1.4 過濾管類型選擇:應根據含水層類型、水質和孔深,參照表25選用。表25
過濾管類型選擇
過濾管類型 過濾管特性 適用條件
纏絲過濾管 易于制造,適應性廣,可根據水質選擇纏絲的材料和斷面形狀,具有一定的防腐蝕能力和較好的擋砂透水性能 與管外填礫配合,適用于第四紀和基巖含水層,若能按水質選擇骨架管和纏絲材料,可用于各種水質水井中
橋式過濾管 濾縫為橋式結構,不易堵塞,透水性好,應根據水質選擇骨架材料,有較好的防腐蝕性能 與管外填礫配合,適用于第四紀含水層和基巖含水層,若能按水質選擇骨架管,可用于各種水南水井中 聚氯乙烯(PVC)
過濾管 濾縫直接開在骨架管上,呈外窄內寬結構,不易堵塞,透水性好,有良好的防腐蝕性能,成本較低 與管外填礫配合,適用于第四紀和基巖含水層,尤其適用于腐蝕性較大的水井中
玻璃鋼過濾管 用玻璃纖維交織纏繞成表面呈網狀結構的過濾管,有良好的防腐蝕性能,質量輕,強度較大
貼礫過濾管 礫石和過濾管合為一體具有良好的擋砂、透水性能,應根據含水層顆粒大小,選擇相應的貼礫規格的過濾管 應根據水質選擇骨架管可適用于各種水質的水井中,尤其適用于填礫困難的細粉砂含水層水井中
籠狀過濾管 填礫和過濾管合為一體,具有良好的擋沙和透水性能 適用于粉細砂含水層和填礫困難的井中
包網過濾管 濾網孔眼容易堵塞,透水性能差 用于不能填礫的中細粉沙含水層中
裸眼過濾管 透水性能好,擋沙作用差 只適用于粗顆粒含水層和不含細粒的虺隙含水層水井中
13.1.5 過濾管技術參數選擇:
13.1.5.1 骨架孔隙率:根據骨架材質不同,一般要求為:鑄鐵管為18%~25%;無縫鋼管為20%~30%;鋼筋骨架40%~50%。
13.1.5.2 濾縫寬度:按管外填礫和管外不填礫兩種類型,分別根據管外填礫的規格或含水層顆粒篩分數據確定,管外填礫的過濾管濾縫寬度(δ)等于填礫試樣在篩分時能通過篩眼的顆粒,其累計重量占試樣重量10%時的最大顆粒直徑或篩眼直徑;管外不填礫的過濾管濾縫寬度可參照表26選用。
表26 管外不填礫的過濾管濾縫寬度
含水層類型
過濾管類型 均勻的中粗砂 非均勻的
中
砂 粗
砂 包網過濾管
δ=(1。5~2)d50 δ= d40~d50 δ= d30~d40 纏絲過濾管或其他縫式濾管
δ=(1~1。5)d50
注:表中δ為濾縫寬度d30、d40、d50、為含水層試樣,在篩分時能通過篩眼的顆粒,其累計重量占試樣全
重分別為30%、40%、50%時的最大顆粒直徑或篩眼直徑。13.1.6 過濾管使用要求
13.1.6.1 各種類型過濾管,其質量必須達到國標和行標的定型產品質量指標要求。
13.1.6.2 使用貼礫過濾管時,必須按13.4.1.2款規定,選用貼礫規格,使其與含水層的粒度相適應。
13.1.6.3 纏絲過濾管的纏絲必須焊牢,不得有錯動;管的兩端緊靠纏絲處必須焊有擋圈。13.1.6.4 籠狀過濾管的籠內礫石,其規格必須符合13.4.1.2款規定;每節骨架管的上端,必須留有一定長度不開進水眼的實管。13.2 成孔后沖孔、排渣、換漿與探孔
13.2.1 下管前的沖孔、排渣、換漿與探孔要求:
a.應將沖孔鉆桿下放到孔底,用大泵量沖孔排碴,待孔內巖碴排凈后,將孔內沖洗液的粘度降低至18~20s;密度降低到1.1~1.15g/cm3。
b.若含水層護壁泥皮過厚時,可先用環狀鋼絲刷在含水層孔壁處上下提拉破壞孔壁泥皮后,再按上述要求進行沖孔、排渣、換漿。
c.沖孔、排渣、換漿結束后,在下管前應進行探孔,所用探孔器直徑比孔徑小50~80mm,長度為1.5~2.5m。經探孔確認鉆孔圓直、暢通無阻后,才可下管。13.2.2 下管后填礫前的沖孔排渣換漿:應采用管底外返水沖洗的方法進行,沖孔鉆桿下端應帶阻流塞,并使其坐落在沉淀管內的阻流座上,使沖孔液在過濾管以下流出管外沖洗鉆孔,巖粉排凈后,將孔內泥漿粘度降低至16~18s,密度調至1.03~1.1g/cm3。13.3 下管
13.3.1 下管準備和基本要求:
13.3.1.1 下管前應校正孔深,確定下管深度、過濾管長度和安裝位置,按下管先后次序將井管逐根丈量、排列、編號、試扣,確保下管深度和過濾管安裝位置準確無誤。
13.3.1.2 對井管逐根檢查,不符合質量要求者不得下入孔內,過濾管的纏繞絲有錯動者應進行修理使符合要求。
13.3.1.3 對下管設備和工具進行檢查,不符合安全要求者不準使用。
13.3.1.4 下管作業應統一指揮,互相配合,操作要穩要準,井管下放速度不宜太快,中途遇阻時不準猛墩硬提,可適當地上下提動和緩慢地轉動井管,仍下不去時,應將井管提出,掃除孔內障礙后再下。
13.3.1.5 下管期間應保持孔內液面到達孔口,若有下降應及時灌滿。
13.3.1.6 井管下完后,要用升降機將管柱吊直,并在孔口將其扶正、固定。13.3.2 下管方法選擇
應根據下管深度,設備能力以及井管強度和連接方式等條件確定,可參照表27選用。13.3.3 下管工藝和操作要求
13.3.3.1 螺紋連接的井管,絲扣要涂油,連接螺紋要上滿擰緊,若螺紋配合不好,絲扣上歪或絲扣損壞時,不得勉強緊扣,要卸開重上或更換。
13.3.3.2 電焊連接的井管,其兩端應車平,并將一端倒角,焊接時,管口內外壁要對平、焊
正、焊牢,必要時應采用拉力筋加固。表27
下管方法選擇
下 管 方 法 適
用
條
件
井管連接方式 井管總重量 懸吊下管法 絲扣或電焊連接管 小于下管設備的安全負荷和小于井管的抗拉強度時采用
浮力下管法
大于下管設備的安全負荷或大于井管的抗拉強度時采用
兜底下管法 非絲扣或電焊連接的井管 小于下管設備的安全負荷和井管的抗壓強度及大于井管的抗拉強度時采用 二次或多次下管法 非絲扣或電焊連接管或絲扣連接管 大于下管設備的安全負荷時;或采用浮力塞后有效重量大于井管抗拉強度時 13.3.3.3 浮力塞下管要求:
a.浮力塞的安裝位置要進行計算確定,必須保證管柱在孔內經浮力減重后的余重小于下管設備的安全負荷和井管的抗拉強度。
b.浮力塞在使用前必須進行密封性能試驗,8h內無滲漏者才準入孔使用。
c.浮力塞的解脫結構,在入孔使用前必須進行檢驗,確保下管后能安全解脫。
d.井管下到底后,要在浮力塞以上的井管內注滿清水,才準將浮力塞解脫,井管未下到底,不準解脫浮力塞。13.3.3.4 兜底下管要求:
a.下管所用的鉆桿(包括二次或多次下管法)、鋼絲繩的解脫機構必須安全可靠,使用前要進行檢查,確保下管后能安全解脫。
b.下管所用底托盤(包括二次或多次下管法),必須設計有外返水沖孔結構,保證下管后沖孔時,能使沖洗液從底托盤處返出井管外沖洗鉆孔。
c.使用鋼絲繩下管時,各主繩的放繩速度應一致,脫鉤繩的放繩速度比主繩快一些,不得讓脫鉤繩拉緊。
d.使用鉆桿兜底下管(包括二次或多次下管法)時,鉆桿絲扣要上滿上緊,下管過程中不得反向轉動鉆桿。
e.井管下完后要先填礫后解脫,未填礫不準將鉆桿或鋼絲繩解脫。13.3.3.5 二次或多次下管法下管要求:
a.兩級管柱在孔內對接處,應選擇在地層完整、孔壁穩定的孔段,以保證管柱在孔內順利對接。
b.第一級下管長度要比第二級下管長度至少長10m,確保第二級下管時底部仍留在第一級管柱內,作為兩級井管在孔內對接時導向。
c.第一級管柱頂端管口處,必須帶防礫罩,罩高為0.3~0.5m,在罩以上0.1~0.2m處的鉆桿上,應固定限位夾板。
d.距第一級管柱頂端1~2m處應裝有扶正器,便于第二級管柱與其對接。
e.第一級管柱下完后,應在該井段內先沖孔、填礫;填礫時要將管柱吊直,使井管處于井孔中心,而后進行第二級下管。
f.第二級管柱下至接近第一級管柱管口處時,要慢下輕放,小心套接。13.4 填礫
13.4.1 礫料質量和填礫參數選擇
13.4.1.1 礫料應選擇質地堅硬、密度大、渾圓度好的石英礫為宜,易溶于鹽酸和含鐵、錳 的礫石以及片狀或多棱角碎石,不宜用作礫料。
13.4.1.2 礫料的礫徑,應根據含水層顆粒篩分數據確定,可參照表28選用。
13.4.1.3 填礫的厚度,應根據含水層顆粒大小和鉆孔類型確定,可參照表29選用。表28
填礫的礫徑選擇 含水層類型 砂土類含水層 碎石土類含水層
η1<10 d20<mm d20 ≥2mm 礫徑(D)的尺寸 D50=(6~8)d50mm D50=(6~8)d20mm D=10~20mm 礫料的η2要求 η2<10
注:①表中η1為含水層的、η2為礫料的不均勻系數。
即:η1=d60/d10;η2=D60/D10;②d10,d20,d50,d60和D10,D50,D60分別為含水層試樣和礫料試樣,各在篩分中能通過篩眼的顆粒,其累
計重量占篩樣全重分別為10%,20%,50%,60%時的篩眼直徑。表29 填礫厚度要求
含水層類型 粗砂、礫石含水層 中、細、粉砂含水層 鉆孔類型 勘探孔 供水孔 勘探孔 供水孔 填礫厚度
mm 50~75 75~100 75~100 100~150 13.4.1.4 填礫的高度:不大小于含水層厚度的120~130%,若隔水層較薄且距含水層較近時,可填至隔水層頂板處。
13.4.2 填礫準備和基本要求:
13.4.2.1 認真檢查礫料的質量和規格,不符合要求的礫料不準填入孔內,含泥土雜質較多 的礫料,要用水沖洗干凈后才準使用。
13.4.2.2 丈量現場儲備的礫料,計算數量是否夠用,備料必須充足。13.4.2.3 填礫應從孔口井管四周均勻填入,不得只從單一的方位填入。
13.4.2.4 填礫中要定時探測孔內填礫面位置,若發現堵塞時,要采取措施消除后再填。13.4.2.5 礫料填至預定位置后,在進行止水或管外封閉前,應再次測定填礫面位置,若有 下沉,應補填至預定位置。13.4.3 各種填礫方法要求
13.4.3.1 采用開泵正循環沖洗填礫法填礫時,應始終保持正循環沖洗,不得間斷,不準停 泵。13.4.3.2 采用無泵填礫法填礫時,孔內液體應始終保持從管口溢出,若溢流中斷,是填礫 中途堵塞的征兆,應采取措施,使管口恢復溢流后再填。13.4.3.3 采用空壓機反循環沖洗填礫法填礫時,孔口應與水源連通,始終保持沖洗液滿孔 循環,不得間斷。此法能防止礫石中途堵塞和孔內分選,但又適用于孔壁穩定的鉆孔,不適 用于松散易塌地層。13.5 止水和封閉 13.5.1 止水材料選擇
13.5.1.1 止水材料必須具備隔水性好、無毒、無溴、無污染水質等條件。13.5.1.2 永久性止水材料,可選用:
a.粘土:應制成粘土球,球徑20~40mm,用前制好涼干,達到表面稍干,內部濕潤柔軟為宜。
b.水泥:一般選用325號以上普通硅酸鹽水泥或硫鋁酸鹽地勘水泥。13.5.1.3 臨時性止水材料,可選用:
a.海帶:用前浸濕涼干,編成辮帶狀纏繞在止水管上,下入鉆孔變徑處止水(也可在海帶上部輔以粘土球止水)。止水時,海帶止水物在孔內被壓縮后的有效高度不得小于0.3~0.5m。
b.橡膠:用前制成膠球、膠圈、膠囊等裝在各種止水器具上,配合充水、充氣壓縮,使橡膠止水物徑向膨脹止水。13.5.2 止水要求
13.5.2.1 勘探抽水試驗孔和觀測孔,要求對非試驗含水層(組)進行臨時性止水。供水井和 探采結合孔,要求對不良含水層、不開采的含水層和地表水進行永久性止水。13.5.2.2 止水部位:應選擇在良好隔水層處,隔水層厚度不應小于5~10m,并要根據巖心 和電測井資料,準確掌握隔水層的位置、厚度,有條件時宜測定止水部位的孔徑。
13.5.2.3 止水部位以上的井管,不得有滲漏,否則在止水位置以上孔段,應全部采用粘土或水泥漿圍填、封閉。
13.5.2.4 永久性止水:應采用優質粘土球或水泥漿進行管外隔離式或封閉式止水。若采用分段隔離止水時,在各分隔段部位的止水物厚度不得小10m,若采用封閉含水層止水時,止水物應超過被封閉的含水層頂、底板各5m。
13.5.2.5 采用粘土球止水時,粘土球應從孔口井管四周均勻緩慢地投入孔內,不準只從單一的方位投水時,在各分隔段部位的止水物厚度不得小于10m,若采用封閉含水層止水時,止水物應超過被封閉的含水層頂、底板各5m。
13.5.2.6 采用支撐式、提拉式、或膠囊式充氣、充水式止水器止水時,用前應對其密封和止水性能進行檢驗,確認其性能可靠后方可入孔使用。
13.5.2.7 下止水器前,應先進行探孔,確認無障礙時才可下入,中途遇阻時,不準強行下入,應提出 止水器,排除孔內障礙后再下。13.5.3 封閉要求
13.5.3.1 供水井和探采結合孔,在孔口管周圍,應采用粘土球或水泥漿進行圍填、封閉,厚度為5~10m。
13.5.3.2 填礫孔在非含水層和不要求填礫的孔段,應采用稍大規格的礫石或亞粘土圍填封固。
13.5.3.3 高承壓水井,要求在高壓含水層上部不透水層處的井管外壁上焊圓形托盤,并在托盤上幫扎棕頭2~3道,然后在上面投入粘土球或灌入水泥漿,進行永久性封閉,封閉厚度不小于10m。
13.5.4 止水效果檢驗:鉆孔止水后,應進行止水效果檢驗,可采用下列方法進行。13.5.4.1 水位壓差法檢驗:測定止水后井管內外的水位,采用注水或抽水的方法造成井管內、外的水位差,并使其差值達到10m或抽水試驗時的最大降深值時,穩定半小時,若水位波動幅度不超過0.1m者,則止水有效。
13.5.4.2 泵壓法檢驗:將止水管口密封,用水泵往管內送水,使水泵壓力達到止水段在試驗期內可能受到的最大壓力值時,穩定半小時,若耗水量不超過1.5L者,則止水有效。13.5.4.3 食鹽擴散法檢驗:先測定井水的電阻率,再用濃度為5%的食鹽溶液倒入止水管與鉆孔之間的環狀間隙內,2h后測定止水管內液體的電阻率,若與未倒入食鹽溶液前測得的井水電阻率基本相同時,則止水有效。13.6 洗井
13.6.1 洗井方法選擇:應根據含水層類型確定洗井方法,在同一鉆孔中,宜采用多種方法 聯合洗井,可參照表30選用。表30
洗井方法選擇
含水層類型 洗
井
方
法 第四紀含水層 a.焦磷酸鈉(或其他磷酸鹽)洗井 b.活塞洗井(或液態二氧化碳洗井)c.空壓機洗井、排渣
基巖下管含水層 a.活塞洗井 b.液態二氧化碳洗井
c.空壓機震蕩,大降深連續抽水洗井、排渣 碳酸鹽基巖含水層 a.鹽酸洗井 b.液態二氧化碳壓酸洗井 c.空壓機洗井、排渣
基巖裸井含水層 a.爆破擴裂洗井 b.液態二氧化碳洗井
c.空壓機震蕩,大降深連續抽水洗井、排渣 13.6.2 活塞洗井工藝操作要求:
13.6.2.1 活塞膠皮外徑應與井管內徑一致或稍大,洗井過程中要定時檢查,已磨損的膠皮 外徑小于井管內徑4mm者,應及時更換。13.6.2.2 使用外包膠皮的木制活塞時,木制體在使用前必須在水中浸泡24h以上才準入井使用,木制體入井時外徑應比井管內徑小20~30mm;使用鋼板法蘭盤夾膠皮活塞時,法蘭盤外徑應比井管內徑小30~50mm。13.6.2.3 可以用鉆桿連接活塞,開泵水沖拉洗或用空壓機送風抽水提拉活塞洗井,也可以 采用鋼絲繩連接活塞,大行程干拉洗井,提拉時速度應適當,一般以0.5~1m/s為宜。13.6.2.4 洗井過程中,活塞不得在孔內停入,不準將活塞下放到沉淀管中。13.6.2.5 低強度、連接不牢的井管,不宜使用活塞洗井。13.6.3 焦磷酸鈉(含其他磷酸鹽)洗井工藝操作要求 13.6.3.1 焦磷酸鈉洗井液配制參數選擇:
a.焦磷酸鈉洗井液重量濃度:0.6%~0.8%。
b.孔內泥漿pH值:6~7。
c.洗井液注入孔內后靜待反應時間:4~8h。
13.6.3.2 洗井液灌注方法:洗井液應在填礫末期灌入,當礫料填至最上部含水層頂部位置 時,即可將泥漿泵的吸水管改放入已配制好的焦磷酸鈉洗井液池內,利用填礫時沖孔的全套 設備和方法,將洗井液通過鉆桿,從沉淀管頂部過濾管結構處返出井管外,注入含水層填礫 孔段內,按計算將管外需灌量全部灌完,將鉆桿上提0.3~0.5m,使阻流塞離開底座,洗井 液即可直接灌入井管內,待灌完后,改用清水將鉆桿柱內的洗井液頂出,即可關泵,再用升 降機將鉆桿上下串動,將井內洗井液攪拌均勻并使其滲入含水層中,即可靜待反應。13.6.4 鹽酸洗井工藝操作要求
13.6.4.1 洗井液用量應根據含水層厚度、孔隙度、鉆孔直徑和酸化處理半徑等因素計算確 定,配置時應符合下列規定:
a.洗井液酸濃度(重量百分數)為10%~31%。
b.添加劑用量(鹽酸重量百分數):
防腐劑(一般用甲醛)為0.5%;
穩定劑:用醋酸時為2%,檸檬酸為0.2%;
表面活性劑(一般用松節油、灑精)為0.2%~3%。
c.配制操作程序:應先將各種添加劑放入濃鹽酸中,然后再將濃鹽酸倒入配制需用的清水中,嚴禁將清水倒入濃鹽酸中。
13.6.4.2 洗井液注入井內后靜待反應時間為4~24h,酸液濃度小時用大值,濃度大用小值。13.6.4.3 洗井液灌注方法和操作要求
a.將灌酸鉆桿下至含水層底部,并要求在鉆桿外壁上相當于含水層頂板處,用阻酸塞將鉆桿與孔壁(或管壁)間的環空間隙封閉,以阻止酸液上行,迫使其注入含水層孔隙內,待洗
井液全部灌完后,用清水將鉆桿柱內的酸液頂出,即可停泵,保持灌酸壓力至反應時間結束。填礫孔的灌酸方法與焦磷酸鈉洗井液灌注方法相同。
b.采用液態二氧化碳配合壓酸洗井時,當鹽酸洗井液灌完后,即可灌入液態二氧化碳,灌入部位宜在含水層頂板1~5m處,第一次灌入量不宜太多,不能讓其選成井噴,待配化反應時間結束后,再灌入足夠的二氧化碳,造成井噴。13.6.5 液態二氧化碳洗井工藝操作要求 13.6.5.1 洗井器具安裝要求:
a.液瓶、輸液管匯和管道、控制閥、安全閥、壓力表等,要求密封性能良好,不得泄漏;耐壓強度不得小于10MPa。
b.液瓶應安設在距井口20~30m處,洗井時,液瓶應倒放并將瓶的底端墊高,使瓶身傾斜20°~30°。
13.6.5.2 二氧化碳用量:一般淺孔用10~20瓶,中深孔用20~30瓶,深孔用30~40瓶,允許根據孔徑和含水層被堵塞程度適當增減。13.6.5.3 洗井工藝、操作要求:
a.輸液管應下至含水層中部,洗井時,應先將輸液管道和管匯的閥門打開,然后再開瓶閥,待井噴后即可將瓶閥關閉,至井口停噴并待孔內水位上升一定高度時,再將瓶閥打開,再次造成井噴,連續數次,直至洗好為止。
b.洗井結束或洗井過程中管道堵塞,要拆除洗井設備時,應先將瓶閥關閉,并把管匯和管道的泄氣閥打開,將管道內的余氣放盡后,才可拆除設備。13.6.6 空壓機洗井工藝操作要求
13.6.6.1 采用震蕩法洗井時,風管混合器應直接下入至過濾管中部,并專人控制送風閥門,將風壓蹩至設備額定最高值時,突然開放送風閥門,使壓縮空氣以最大的速度和壓力在過 濾管部位進行有效的震蕩洗井,每隔一定時間蹩壓一次,至洗好為止。13.6.6.2 用空壓機排渣洗井時,出水管應下至過濾管的下部,出水管的外徑與井管內徑差 一般不應小于29~40mm,風管沉沒比不小于50%,并以最大的降深和最大的水量抽水洗井。13.6.6.3 井內水位過深時,可下入兩套不同深度的風管,用兩臺空壓機進行接力洗井法洗 井。
13.6.7 孔內爆破擴裂洗井工藝要求:
13.6.7.1 爆破孔段應選擇在主要含水層部位,每個爆破器材的爆破影響范圍,可按爆破器 邊界上、下各延伸6個爆破半徑計算,孔內安裝爆破器的間距:大爆破器3~15m,中爆破器7~10m,小爆破器3~5m;爆破器距最下一節井管至少15m。13.6.7.2 爆破器的選擇等可按11.6節的規定執行。13.7 抽水試驗 13.7.1 基本要求
13.7.1.1 抽水試驗應在洗井質量達到要求后進行,抽水時,抽水落程安排、抽水穩定時間、抽水觀察資料等,應根據鉆孔類型,分別按各類水文地質規范執行。13.7.1.2 水量觀測器具選擇和要求:
a.水量小于0.2L/s者可用量桶測量,大于0.2L/s者應采用堰箱或孔板注量計測量,高壓自流水用噴水管噴發高度測量法測量。
b.三角堰箱結構要求:三角堰口應開成60°,堰口旁設垂直刻度標尺,其零點應與堰口最低點對正,堰板刃口厚度不得超過1mm,刃口坡面應地水流跌落的方向;堰箱內要設擋水板;抽水時,堰口最低點距溢水跌落面的距離應大于20mm。13.7.1.3 抽水時,排水渠道應暢通無阻,不得滲漏。
13.7.1.4 在抽水時,試驗穩定時間內,不得任意改變抽水設備的轉速、風壓、風量。
13.7.1.5 抽水試驗期間,出現水位、水量突然變化、水質變渾時,要立即查明原因和詳細記錄,并采取措施使恢復正常后再繼續抽水。
13.7.1.6 在抽水期間內,沉淀物不得淤至過濾管內,探采孔和供水孔抽水結束后,要將井管內的沉淀物排凈。
13.7.1.7 抽水試驗時,應在現場及時繪制鉆孔涌水量(Q)和水位降深(S)關系曲線,以鑒別抽水試驗曲線是否正確。
13.7.2 空壓機抽水試驗工藝要求
13.7.2.1 孔內管材安裝結構選擇:在常規鉆孔中,宜采用同心式安裝結構,在大口徑孔中可采用并列式或同心式結構安裝。
13.7.2.2 采用同心式結構時,抽水管材級配和下入深度要求:
a.出水管:管徑應與出水量適應,并要求與井管保持一定的直徑差,在常規口徑鉆孔中,其直徑差不小于29mm,在大口徑孔中不大小40mm;下入深度應超過混合器3~5m;
b.測水位管:管徑應滿足下入測量器具要求,下入深度應超過混合器5m;巖溶裂隙地區,應超過出水管8~10m為宜;
c.風管:風管底端應帶混合器,管徑應與井管直徑、風量大小相適應,在常規口徑鉆孔中為ф20~ф30mm,在大口徑孔中為ф30~ф75mm,下入深度應滿足混合器沉沒比達到50%~60%要求,可按式(6)計算確定: a=(H-h)/H????????(6)
式中:a——混合器沉沒比(50~60%);
H——混合器距出水口距離,m;
h——動水位距出水口距離,m。
d.混合器結構要求:混合器全長為1.5~2m,底端封閉,四周開噴氣孔,氣孔直徑為4~5mm,沿軸向按上稀下密,沿徑向均勻分布,氣孔總面積為風管截面積的2~4倍。13.7.2.3 抽水時,出水管頂端應裝有氣水分離器。
13.7.2.4 下風管、測水位管、出水管時,絲扣連接處理纏棉線涂鉛油,絲扣要上滿上緊,不得漏氣、漏水。14 工程質量
14.1 工程質量基本要求 14.1.1 鉆孔直徑
以滿足水文地質試驗和供水井抽水要求為原則,根據鉆孔類型、水文地質條件、預計水量、鉆進方法與工藝、含水層巖性、填礫要求、過濾管類型及孔深等因素綜合確定。須填礫的鉆孔,必須滿足填礫厚度和下入過濾管口徑的要求。不填礫的鉆孔,一般以下入過濾管口徑為準;但在易縮徑地層施工的勘探孔口徑,還應考慮過濾管起拔等因素。
淺孔及小于200m的孔,鉆孔直徑或過濾管直徑一般可按表31確定。大于200m的孔或特大水量及有特殊要求的抽水試驗鉆孔,則根據單孔設計的要求確定。14.1.2 巖土心(樣)采取率
a.水文地質普查、勘探孔(含探采結合孔):
采用回轉正循環鉆進法取心時,粘性土和完整基巖平均采取率應大于70%,單層不少于60%;砂性土、疏松砂礫巖、基巖強烈風化帶、破碎帶平均采取率應大于40%,單層不少于30%。無巖心間隔,一般不超過3m。對取心特別困難的巨厚(大于30m)卵礫石層、流沙層、溶洞充填物和基巖強烈風化帶、破碎帶,無巖心間隔,一般不超過5m,個別不超過8m。當采用物探測井驗證時,采取率可以放寬。采取率的計算應以實際鉆進巖層為準,無充填的溶洞、廢礦坑及允許不取心孔段的進尺,不準參與計算;凡從取粉管內撈取的巖粉,不得放入巖心內計算。
表31
鉆孔直徑或過濾管直徑表
巖層,孔
深 鉆孔
類型 松散層(過濾管直徑)基巖(孔徑)
≤50 50~100 100~200 ≤100 >100 水文地質普查、勘探孔 ≥140(146)114(127)≥140(150)≥120(130)探采結合孔、供水井 ≥168 ≥140(146)≥140(150)觀測孔、地質孔 ≥89 ≥91 注:①松散層系指第四紀地層和新三紀疏松砂礫巖及基巖強烈風化帶、破碎帶;基巖系指完
整巖體(含構造裂隙帶、巖溶地層)。
②括號內數值為GB9808-88水文水井鉆探管材系列頒布前的規格數值。
③本表所列口徑為一般規定。水文地質普查、勘探孔當單孔出水量小于0.2L/s和采用提桶作簡易抽水試驗之鉆孔口徑,允許比表列孔徑或管徑小一級;探采結合孔、供水井直徑,主要根據水量、抽水設備類型規格及過濾管徑來確定。
采用反循環鉆進連續取心法鉆進時,要及時對地面接收的巖土樣進行地層描述與編錄,按鉆孔設計要求要留取縮樣,并按要求進行測井。
當采用氣、液動沖擊器鉆進時,可按鉆孔設計要求定層定深進行取樣、取心鉆進。
當采用機械沖擊鉆進時,對于含水層,每2~3m取樣一個;非含水層,每3~5m取樣一個;樣品數量應滿足顆粒分析和鑒別地層的要求。
b.供水井和觀測孔:巖心采取要根據已掌握的水文地質資料及所采用的鉆進方法而定。一般應配合物探測井進行無巖心鉆進,特殊情況按照鉆孔設計要求進行。14.1.3 孔深與孔斜
14.1.3.1 鉆孔深度以鉆孔地質設計為準,對于地質設計依據不足或地質條件變化需加深或 提前終孔者,必須持有鉆孔任務變更通知書。
校正孔深:每鉆進100m,換徑、終孔及下管前,均需用鋼卷尺測量校正孔深,允許誤差為2?,超差者應以校正測量數據為準更正。
14.1.3.2 水文地質普查、勘探孔,每鉆進100m,換徑、終孔,應測量頂角彎曲度。探采結合孔和供水井,每鉆進50m、換徑、終孔或擴孔結束,應測量頂角彎曲度。鉆孔頂角允許彎曲度,每100m不得超過2°,并按照孔深遞增計算。采用深井水泵抽水之供水井,下入泵管段每100m不得大于1.5°。14.1.4 簡易水文地質觀測
水文地質孔、深采結合孔、地質孔在鉆進過程中應進行簡易水文地質觀測,供水孔、觀測孔及采用泥漿鉆進、反循環鉆進的水文地質孔應減免進行觀測。簡易水文地質觀測項目有:
a.初見靜止水位、靜止水位或恢復水位:一般應在開孔后鉆進中觀測地下水初見水位,但當地下水位埋深較大或采取泥漿鉆進時,可在終孔洗孔后測定靜止水位以及抽水試驗后按要求觀測恢復水位。
b.觀測鉆進中孔內水位變化:在鉆進到地下水位后,每個回次下鉆前提鉆后各測一次水位。如停鉆時間較長,在2h內每4h觀測一次,超過24h每8h觀測一次。采用泥漿鉆進的鉆孔可不觀測孔內水位變化。
c.測定沖洗液消耗量及其漏水(<50%的消耗量)、嚴重漏水(50%~75%的消耗量)及全漏水的位置。
d.記錄鉆進中發生的鉆具陷落、孔壁坍塌及嚴重掉塊、涌砂、氣體逸出及水色變化等異常觀象;如遇承壓自流水、地下熱水,則應按有關規定要求觀測和采水樣。
14.1.5 成井工藝
14.1.5.1 沖孔換漿與下管:采用沖洗液進行正循環鉆進的鉆孔,完孔后應進行沖孔換漿,方可下過濾管;泥漿壓、反循環鉆進之鉆孔,應進行徹底的沖孔換漿;并按地質或物探測井 要求進行配管與下管。14.1.5.2 填礫與止水
凡第四紀細顆粒松散含水層之水文地質普查鉆孔、觀測孔及第四紀含水層或第三紀疏松砂礫巖含水層之大比例尺水文地質勘探孔、探采結合孔、供水井均須填礫或下貼礫過濾管。進行分層抽水試驗的鉆孔應進行臨時性的管內或管外止水。管外止水部位應選擇在隔水性好、能準確分層、孔徑規整部位或換徑部位。止水后進行止水效果檢查,并在抽水試驗過程中仍應繼續觀測管外水位變化值,以校驗止水效果是否穩定。否則,應采取補救措施或重新止水,直到符合要求為止。14.1.5.3 洗孔與試抽
無論采用清水還是泥漿作沖洗液,凡正循環回轉鉆進之抽水試驗鉆孔或泥漿鉆進之觀測孔,均須進行徹底洗孔,泥漿護壁之反循環鉆孔亦應進行洗孔。用活塞洗孔時,活塞的提拉,一般自下而上進行,每段提拉時間根據含水層巖性與水文地質條件而定,一般不小于0.5h。凡泥漿鉆進之抽水孔,在區域水文地質條件不了解時,應進行洗孔試抽對比,即洗孔試抽兩次,每次試抽時間應不少于2h,在同一降深時,前后兩次單位出水量變化不超過10%;且在試抽結束時,用含砂量計測定泥漿沉淀物≤0.1?,即可認為洗孔合格,否則,應重新洗孔和撈砂。在區域水文地質條件清楚的地區,當進行洗孔試抽之后出水量達到預計出水量要求或與附近水井出水量相一致時,可不進行洗孔試抽之對比。
采用提筒簡易抽水試驗的鉆孔,應先將孔內液體全部排除后再灌注清水,采用活塞和提筒聯合洗孔,洗孔時間應延長一倍以上。凡經洗孔發現無水的干孔,應在清除孔內液體后,至少觀測孔內水位24h仍無水者,方可定為干孔,否則應觀測靜止水位與采取水樣。14.1.6 抽水試驗
單孔或群孔曲水試驗的降次、降深、穩定時間與水位、水量穩定標準以及觀測項目、采取水樣要求每除按地質規范或設計要求進行外,補充規定如下:
a.當單位出水量小于0.01L/s?m和含水層厚度小于2m以及特大出水量(指鉆孔口徑、抽水方法和結構安裝合理時,出水量超出出水管最大出水量)的鉆孔,可只作一次最大降深,穩定時間不少于8h(提筒簡易抽水穩定時間為4h)。
b.靜止水位與恢復水位的測定,對于補給條件差的鉆孔,當4h內水位變化不超過5cm時即認為穩定;如超過48h的仍超過5cm的要求時,亦可停止觀測。
c.抽水結束后,孔內沉淀物一般不得回填到含水層,對巨厚含水層,回填亦不得超過含水層厚度的10%。14.1.7 固井與封孔
探采結合孔、供水井、長觀孔,在下管填礫后即進行永久性的管外固井,也就是采用與封孔相同的辦法對管外非含水層或非采水層全部進行回填封固。
鉆孔驗收后,水文地質鉆孔一般應進行封孔。對于下列情況應用優質粘土回填搗實,必要時用水泥漿進行封孔:
a.有咸、淡水或水質不同的潛水、承壓水鉆孔。
b.穿過工業礦體及在開采礦區內施工的鉆孔。
c.位于江、河、湖海防護堤附近的鉆孔,位于重要建筑物地基附近的鉆孔。
d.對土地耕作及道路安全有影響的鉆孔。
e.非探采結合的承壓自流水孔、熱水孔、礦泉水孔。14.1.8 原始記錄與技術檔案
水文地質鉆孔統一按水文地質鉆孔技術檔案要求認真填寫與歸檔。鉆探班報表、鉆孔各項原始記錄及技術檔案,應用鋼筆填寫,不得任意涂改或追記,做到及時真實、準確、整潔、齊全。
14.2 保證與提高工程質量的措施
14.2.1 保證與提高巖心采取率質量的措施
14.2.1.1 正循環回轉鉆進,回次進尺長度不得超過巖心管長度,即禁止超管鉆進。當鉆進取心困難的地層,除嚴格控制回次進尺長度和鉆進時間外,還應控制鉆進技術參數,必要時,還應用專用取心工具取心或配合物探測井。14.2.1.2 取心與編錄應遵循下列規定:
a.提鉆取心時,要慢提輕放、細致小心;從巖心管內敲取巖心時,不得猛敲猛打。
b.取出的巖心,應按上下順序排入,不得顛倒,并即時填寫回次標簽或在巖心上標明編號,及時編錄、取樣或裝箱。
c.鉆孔未經驗收,巖心不得處理;所留縮樣應保留至地質報告驗收后,再作統一處理,特殊情況按地質設計要求辦理。
14.2.2 保證與提高簡易水文地質觀測質量的措施
要根據地層巖性,合理采用沖洗液。對基巖鉆孔,應采用清水鉆進;對松散地層,可采用泥漿鉆進;上部為松散層,下部為基巖的鉆孔,如僅在松散層中進行抽水試驗,則可全孔進行泥漿鉆進;如需在基巖中進行抽水試驗時,則在鉆穿松散層、下管止水后,改用清水鉆進。
14.2.3 預防鉆孔彎曲的措施。
14.2.3.1 鉆塔、鉆機安裝,要求周正、水平、穩固,保證天車、回轉器、鉆孔中心三點一線。14.2.3.2 根據地質條件選擇正常的鉆進方法,確定不同巖層的鉆進技術參數,在條件相同時,各項鉆進技術參數應一致。
14.2.3.3 根據鉆孔結構合理選擇鉆具結構。三牙輪鉆頭鉆進要采用鉆鋌加壓;用筒狀鉆具鉆進要選擇長、直筒狀鉆具。
14.2.3.4 鉆進軟硬互層的易孔斜地層、卵石層及破碎帶地層,要求給進均勻,采取輕壓慢轉,同時要適當控制泵量。
14.2.3.5 回轉器或轉盤曠動和部位嚴重磨損的鉆機不得使用,液壓鉆機的鎖緊機構在給進中不得松動。
14.2.4 保證與提高成井工藝質量的措施
a.群孔和重要的水文地質鉆孔,下管前一般應用物探測井,以指導過濾管的配置與下管,細顆粒松散地層除觀測孔外一般不應下包網過濾管,以免影響出水量。除巖溶特別發育的地層外,禁止在同一含水層或試段中變徑和下入導徑過濾管。
b.填礫用的礫料,必須按本規程要求保證質量,填礫方法可根據地層巖性、孔壁穩定及沖孔換漿情況而定,一般以采用管外返水之開泵填礫法為好。
c.分層抽水必須在含水層組(段)準確劃分的基礎上進行,分層抽水的止水方法應根據止水部位的巖性和孔壁規整情況來選用。為確保止水效果,必要時應采用綜合止水法。采用水壓差法進行止水顏色果檢查時,一般以采用提水降低管內水位進行止水效果檢查為宜,以防止反向壓力差的作用破壞止水效果。
d.應根據鉆進沖洗液類型、地層巖性、水文地質條件及井管、過濾管的材質強度等確定洗井方法與洗井時間。泥漿鉆進鉆孔,當管材強度允許時,應采用活塞強力洗井法,根據鉆孔性質與地層還可配合采用液態二氧化碳、焦磷酸鈉等物理、化學洗井劑聯合洗井法。但要注意在細顆粒松散地層采用活塞強力洗井的時間應短些,同時,液態二氧化碳洗井法一般不適用于這類地層。
e.洗井質量標準應以洗井試抽對比的單位出水量變化作為主要考核標準。凡在水文地質條件不清楚的地區采用泥漿鉆進鉆孔,必須乾地試抽對比來檢查洗井是否合格。14.2.5 保證與提高抽水試驗質量的措施
a.根據鉆孔性質與類型、靜止水位、口徑、試抽水量及水文地質條件等合理選擇抽水設備和采用不同抽水方法與結構安裝。凡大比例尺的水文地質勘探孔、供水井,應采用離心泵、深井泵或潛水泵抽水,一般不宜采用空壓機抽水;出水量大于0.2L/s的鉆孔,不得采用提桶進行簡易抽水。
b.抽不試驗的降深順序,松散層應從小到大,基巖宜從大到小,承壓水最大降深應盡可能降到含水層頂板。
c.抽水試驗中應做好排水工作,對于潛水地層抽水孔,應將抽出的水排至抽水降落漏斗范圍以外。
14.3 工程質量驗收及評定 14.3.1 工程質量驗收標準 14.3.1.1 優良孔
a.鉆孔結構滿足設計要求。
b.巖心采率或連續取心取樣達到設計要求,無巖心間隔未超出要求;或取心困難的流沙層及巨厚卵礫石層經物探測井補救未影響地層巖性與層位的劃分者。
c.成井工藝質量滿足設計要求,即過濾管下置合理、應填礫已填礫,止水和洗井滿足規定要求。
d.抽水試驗之抽水量(Q或q)與動水位(S)關系曲線正常。
e.達到地質設計目的層和深度,按規定要求校正了孔深和測量了鉆孔彎曲度且滿足規定要求。
f.按規定要求進行了簡易水文地質觀測工作。
g.按規定要求進行了固井或封孔。
h.原始記錄與鉆孔技術檔案整潔、真實、準確、齊全。14.3.1.2 合格孔
凡未達到優良孔要求,但滿足下述要求者,可評定為合格孔。
a.巖心采取率基本達到要求,含水層與非含水層的巖性、層位基本查清;咸淡水層的分界面劃分準確;按設計要求采取了各種樣品。
b.進行了抽水試驗并基本取得了符合質量要求的水量、水位、水質資料者。14.3.1.3 不合格孔:凡未達到合格要求的鉆孔為不合格孔,應根據缺什么補什么的原則返工,如果返工后仍達不到設計要求者,可根據取得的資料多少和使用價值,予以部分報廢(即報廢部分孔段工作量)或全部報廢。14.3.2 工程質量評定
鉆孔完工后,對單孔或群孔進行全面質量檢查驗收,根據上述工程質量標準,逐項進行檢查與評定質量等級,并填寫鉆孔質量驗收報告書。
探采結合孔和供水井的鉆孔質量,可按合同要求或參照上述規定要求進行質量檢查驗收與評定。施工安全的基本要求 15.1 安全防護規定
有關機臺人員一般安全防護要求、機臺安全防護和機臺防火措施,可參照DZ/T 0017和巖心鉆探規程及安全操作規程有關規定執行。15.2 自然災害防護
有關防風、防洪、防寒、防雷電以及高壓線附近施工安全要求,可參照DZ/T 0017有關
規定執行。
15.3 特殊地形施工安全要求
有關高山陡坡施工和滑坡、泥石流地區施工安全要求,可參照DZ/T 0017有關規定執行。15.4 特殊作業安全規定 15.4.1 爆破作業安全規定
15.4.1.1 井下爆破作業須由受過爆破和安全訓練,并取得合格證書的人員擔任,非爆破人員不得隨便接觸或使用爆破器材。使用時嚴格遵守爆破作業安全操作規程。
15.4.1.2 爆破器材必須在即將使用之前,嚴格按使用數量,從專用倉庫領出。炸藥、雷管等危險器材必須由專人負責,分開運送及保管。
15.4.1.3 臨時存放處應是防潮、防凍、防曬、防震、防電、防火等安全可靠的地方,并做好明顯標志。
15.4.2 酸化洗井安全規定
15.4.2.1 進行酸化洗井的工作人員,必須佩帶好防護用具。15.4.2.2 灌酸容器應采用密封(嚴密)的酸罐。4.2.3 壓酸采用泥漿泵壓注,壓酸前應認真檢修好泥漿泵和管路。
15.4.2.4 壓酸前應先壓入2~3m3清水,檢驗水泵運轉、上水情況及管路、鉆具的通水是否正常。
15.4.2.5 壓酸前應將鉆機及鉆機周圍怕腐蝕的器具蓋好或搬走。
15.4.2.6 向孔內送水正常后,可將水泵吸水管接在酸罐上,向孔內壓酸,要連續一次將酸壓完,然后送入清水,將泥漿泵、高壓管路及鉆桿內的酸液全部壓出。15.4.2.7 酸液中須加入防腐劑(甲醛),其加量為洗井液總重量約的0.5%。15.5 機臺、電、氣焊工作安全規定 15.5.1 電焊工作安全規定
15.5.1.1 電焊設備的安裝應符合下列要求:
a.設備應放在干燥、通風并有遮蔽的場所。外殼必須有可靠的接地保護;周圍不得放置易燃、易爆等危險物品。裸露帶電部分應裝有安全保護罩,并設有單獨的電源控制裝置。
b.應檢查電焊導線、焊鉗是否絕緣良好。
c.電焊設備的安裝、檢查和修理工作必須在切斷電源后進行。15.5.1.2 電焊工作必須遵守下列規定:
a.電焊工作應由經技術考核合格的人員擔任。
b.從事電焊工作時必須穿戴好勞動保護服裝、鞋帽。
c.焊接時,操作人員身體不得接觸焊接金屬物;焊接物和導線同時接觸同一水體時,不得進行焊接。
d.電焊和氣焊不得同時在同一焊件上進行。
e.嚴禁在帶有壓力或裝有危險品的容器上進行焊接。
f.焊機本身及其有關部件出現故障時,應及時排除、修理。15.5.2 氣焊工作安全規定
15.5.2.1 氣焊工作應由經過專門訓練,考核合格人員擔任,并應嚴格遵守有關安全操作規程。15.5.2.2 裝有氧氣的氧氣瓶,裝卸時應輕抬慢放,不得抬瓶嘴。運輸時防止碰撞。氧氣瓶不得暴曬或接近高溫,應遠離火源和易燃物品。
15.5.2.3 用完與未用完的氧氣瓶,應分開存放。每瓶氧氣不應全部用完,應使留下的氧氣保持1~2個大氣壓,氧氣瓶不準用火烤。
15.5.2.4 電石應裝在密封的容器內,嚴禁與水接觸。開啟時,不得用鐵器猛擊。
15.5.2.5 乙炔發生器(或乙炔氣瓶)、氧氣瓶及焊接物間的距離至少為5m。氧氣管和乙炔管不
得互用。管與接頭必須連接牢靠。
15.5.2.6 開啟氧氣瓶總氣閥時,必須將氧氣表的減壓調整氣門松開,慢慢開啟,人應站在側面,防止氣表脫落傷人。
15.5.2.7 焊接人員作業時,必須穿戴好防護用具。
15.5.2.8 焊接器或切斷器點火時,必須先開氧氣閥,后開乙炔氣閥,然后再點火調整火焰,熄滅時與此相反。
15.5.2.9 乙炔發生器必須配有回火防止器。乙炔發生器內的水應經常更換,焊接中乙炔發生器的套筒浮起時,不得用手直接去搖動。
15.5.2.10 暫停燒焊工作時,必須關閉乙炔發生器的氣閥和氧氣瓶總氣閥。停止使用時,應將乙炔發生器上蓋打開,取出電石。
15.5.2.11 氣焊工作完畢,應立即將桶內殘存乙炔氣放凈,并將水倒掉。桶內水結凍時,不準用火烤。孔內事故的預防與處理 16.1 孔內事故預防的基本要求
16.1.1 施工前,應掌握施工地區地層、巖性、構造、穩定狀況以及以往鉆孔發生事故的經驗教訓,針對施工具體情況,制定預防措施。
16.1.2 操作人員必須嚴格履行崗位職責和遵守勞動紀律,認真執行鉆探規程,堅持“預防 為主”的方針。
16.1.3 鉆具、管材使用要求
16.1.3.1 鉆桿直徑單邊磨損2mm、均勻磨損3mm,每米彎曲超過3mm;巖心管磨損超過壁厚1/3,每米彎曲超過2mm、絲扣磨損嚴重的均不準下入孔內使用。
16.1.3.2 各種鉆具、管材、接頭、接箍的內徑、外徑、絲扣長度、錐度及鉆桿加厚部分等技術要求均按GB 9808~9812的規定加工,并嚴格進行質量檢驗,不符合要求的不得使用。16.1.4 鉆進中的安全規定
16.1.4.1 鉆進中遇有鉆進回轉吃力、動力機響聲異常、泥漿泵泵壓升高、孔口循環沖洗中斷、鉆具上提或下放遇阻、提鉆后鉆具有泥包現象等情況時應及時處理,不得湊合作業。
16.1.4.2 提下鉆遇阻要進行掃孔,不準強拉、硬墩。鉆進、擴孔、掃孔阻力過大時,不準強行開車。當發現卡鉆、埋鉆、燒鉆等事故征兆時,應立即竄動或轉動鉆具,嚴禁關泵斷水。16.1.4.3 合金鉆進不得使用鉆粒卡取巖心。鉆粒鉆進換合金鉆進時,要撈凈孔內鉆粒和巖粉;合金換鉆粒鉆進時,開始要用舊鉆頭、小鉆粒,并減少投粒量和水量。
16.1.4.4 用三牙輪鉆頭鉆進或擴孔,必須配備保徑接頭,要根據地層情況盡量滿足鉆頭的鉆進參數,合理控制回次鉆進時間,防止鉆頭直徑嚴重磨損或掉牙輪事故。提鉆后必須測師 鉆頭直徑,磨損大于3mm,則下入新鉆頭時要注意下鉆遇阻時掃孔。
16.1.4.5 中途停鉆,必須將鉆具上提和提鉆后向孔內灌注沖洗液以及保持孔底清潔等要求,要按照本規程有關鉆進操作要求中的規定,認真執行。
16.1.4.6 要隨時蓋好孔口,謹防小工具或其他物件掉入孔內。16.1.5 井管事故的預防
16.1.5.1 下管前檢查井架及升降系統的安全程度。下管時井管重量不得超過設備、工具的 負荷能力及井管的抗拉強度。
16.1.5.2 下管前要嚴格檢查井管絲扣質量、彎曲度及橢圓度。
16.1.5.3 下管操作要平穩,遇阻后不準猛墩,要分析查明原因,及時采取措施,下管要連續作業。
16.1.5.4 水文地質勘探孔如要求起拔井管,下管時要采取如下措施:
a.下管時,在井管外壁涂以潤滑劑。
b.盡量減少填礫段、粘土止水段長度。
c.止水以上孔段用泥漿保護好井壁。16.1.6 鋼絲繩質量要求
16.1.6.1 鋼絲繩有斷股必須更換。
16.1.6.2 凡鋼繩一個扭矩(指一股對中心扭擰一圈時,前后兩點之距離)斷絲達到表32新列數值時,應更換鋼繩。繩卡規格、用量見表33。16.2 孔內事故處理的基本要求
16.2.1 機臺應配備的專用處理事故工具有:公錐、母錐、卡瓦、打撈茅、打撈筒、打撈鉤、打印器、磨鞋等。大隊級單位應配有反絲公錐、母錐、鉆桿、反循環打撈籃,磁力打撈器、提拉旋轉器、上擊器、下擊器測卡儀、爆炸松扣井下工具及套銑筒、鉆頭等。表32 鋼絲繩斷絲換新標準
鋼繩規格
強度安全系數 6×19 6×37
6×61
18×19 ≤6 12 22 36 6~7 14 26 38 ≥7 16 30 40 注:本表所示為鋼絲與各股扭擰方向相反.若扭擰方向相反.若扭擰方向一致,則容許斷絲數為表中之50%.表33 鋼絲繩卡規格及用量
型
號 適用鋼絲繩直徑,mm 使用繩卡數量(個)繩卡之間最小距離, mm Y1-6 6 3 80 Y2-8 8
Y3-10 10
Y4-12 12 90 Y5-15 15 110 Y6-20 20 4 130 Y7-22 22 140 Y8-55 25 5 165 16.2.2 孔內事故發生后,要分析發生原因、經過及準確深度,根據提出鉆具的損壞狀況,正確判斷孔內情況,采取相應處理措施。
16.2.3 孔壁不穩定,要先護孔,后處理孔內事故。
16.2.4 事故處理要及時,處理措施要積極、穩妥,并留有余地,防止措施不當造成事故復雜化。
16.2.5 強力起拔孔內事故鉆具或井管前,要對井架、鉆機提引系統進行檢查、固緊,并要安裝靈敏、準確的拉力表(指重表),嚴防超過設備、工具等的起重負荷能力。操作人員要采取安全防護措施。
16.2.6 用千斤頂強力起拔鉆具或套管時,要將工具綁牢,倒桿要用下卡瓦卡住鉆桿,禁止用升降機提吊事故鉆具倒桿松卡瓦。嚴禁用鉗返事故鉆具。16.2.7 鉆進中發生鉆具折斷或脫落事故,用撈錐或其它工具對好后要立即提出鉆具,嚴禁繼
續鉆進或卡取巖心。16.2.8 孔內事故處理,必須在機長的指揮下進行。對入孔的鉆具及打撈工具和出孔的事故鉆具要求將規格、長度、數量詳細、準確地記錄在班報表上。
16.2.9 對一些復雜難以處理的孔內事故,必須經過經濟與社會效益的周密論證后可停止處理,同時報上級批準。
16.2.10 事故排除后,由機長組織全體人員,查明事故原因,總結經驗,吸取教訓,制訂預防措施,并填寫與報送事故報表。16.3 孔內事故處理 16.3.1 埋鉆事故處理
16.3.1.1 此類事故多發生在松散卵礫石層、第四紀或第三紀與基巖接觸部位、溶洞裂隙地層等,鉆進時突然發生漏失,造成上部孔段液面下降,地層失去平衡而發生坍孔埋鉆事故。16.3.1.2 鉆進過程中,發現泥漿漏失要立即提鉆,并且要邊提鉆邊向孔內灌漿,保持鉆孔泥漿柱壓力。若提鉆中途遇阻,要盡量送漿竄動鉆具,力爭將鉆具提出孔外。
16.3.1.3 一旦發生埋鉆事故,要開泵循環泥漿,并轉動鉆具,將坍塌物擠碎,沖出孔外。采取上掃方法慢慢上提,不得強拉。
16.3.1.4 若孔底漏失,從鉆具內送漿又無效,可在坍塌物以上部位下入鉆具沖孔,將坍塌物沖出孔外,提出鉆具。16.3.2 粘吸卡鉆處理
通常采用油浴解卡,即在被卡鉆具孔段內注入一定量的原油或柴油,浸泡3~5h后,上提活動鉆具,使其解卡。16.3.3 卡鉆事故處理
16.3.3.1 縮徑卡鉆多發生在遇水膨脹地層,此類事故一般都有預兆,如提下鉆具在某一孔段遇阻,應立即采取如下措施:
a.提高泥漿密度、降低泥漿失水量。
b.用圓孔鉆具在縮徑孔段掃孔,可消除縮徑卡鉆事故。
c.提鉆時發生縮徑卡鉆,可采用上掃方法解卡,也可采用油浴解卡。16.3.3.2 小井眼卡鉆
三牙輪鉆進較堅硬巖層,未配保徑接頭,鉆進或擴孔時間較長,造成鉆頭嚴重磨損,孔徑變小。下入新鉆頭時,下鉆操作不當,不注意指重表的遇阻顯示,從而造成夾鉆事故。此類事故的處理方法是強力起拔或向上震擊。
16.3.3.3 處理無效時,可采取爆炸松扣、套銑(套掃)打撈方法處理。16.3.4 井管事故處理
16.3.4.1 鋼制井管脫扣、跑管事故,可采用內卡方法打撈,即下入木塞或鋼塞投入卡料卡住提起。必要時也可分段割斷,采取套掃、卡取打撈。16.3.4.2 鑄鐵井管折斷、脫扣、跑管事故,可采用外卡接箍方法或管內用木塞卡取方法打撈。16.3.4.3 如井管在已接近下完時發生折斷、脫扣、跑管事故,可將斷口以上井管起出。探試下部井管,如斷口以下井管完好,又下到預計深度,可采取對接方法處理。
16.3.4.4 由于孔底沉淀,井管未能下到預計深度,造成過濾管與大部分含水層錯位,則應立即將井管提出,重新掃孔下管。16.3.5 填礫堵塞事故的處理
16.3.5.1 填礫時,發生礫料架橋堵塞,可將鉆桿下到井管下部,把管口封住,用清水沖孔,使其在管外循環,促使堵塞礫料下沉。
16.3.5.2 采用空壓機沖孔,降低管內液面深度,增大管內外壓差,使堵塞礫料下沉。16.3.5.3 材質允許時,可用活塞在井管內進行抽洗,使堵塞礫料下沉。