地質(zhì)鉆探技術(shù)
地下鉆探技術(shù)是向地質(zhì)體鉆孔并破碎孔底巖石的方法及鉆進(jìn)工藝的綜合。根據(jù)不同的鉆進(jìn)目的,我們可以采取不同的鉆進(jìn)方式和鉆探設(shè)備,從而形成各種不同鉆探方法。在鉆進(jìn)的過程中,原始機(jī)械的方法進(jìn)行巖石的破碎現(xiàn)在仍然被采用。
根據(jù)不同的外力的作用方式,可將現(xiàn)鉆探方法分為沖擊式鉆探、回轉(zhuǎn)式鉆探、沖擊回轉(zhuǎn)式鉆探和振動式鉆探,個別地層條件下噴射式鉆探也常常被采用。如果根據(jù)鉆探切削工具的不同又可將鉆探方法分為鋼粒鉆探、硬質(zhì)合金鉆探和金剛石鉆探。根據(jù)鉆探的目的和作用不同可分為水文地質(zhì)鉆探、固體礦產(chǎn)鉆探、工程地質(zhì)鉆探、地?zé)徙@探、砂礦床鉆探、石油天然氣鉆探、科學(xué)(超深孔)鉆探和地表取樣鉆探等。如按所用沖洗液和循環(huán)方式又可分為泥漿鉆探、清水鉆探、空氣鉆探、正循環(huán)鉆探以及反循環(huán)鉆探等。按鉆探區(qū)域的不同又可分為地鉆探、?地鉆探、水域鉆探以及月面鉆探等。除此之外,還有一些的鉆探方法如熱力法、熔融法和化學(xué)方法等,但這些方法因為成本高、技術(shù)難度大而δ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(xué)方法常用的是利用化學(xué)試劑將巖石進(jìn)行破碎。

地質(zhì)鉆孔的直徑應(yīng)根據(jù)工程要求、地質(zhì)條件再結(jié)合鉆探方法、鉆探設(shè)備予以綜合確定。為了劃分地層而進(jìn)行的鉆孔,鉆孔直徑一般不宜小于33mm;為采取原狀土樣而進(jìn)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(zhì)巖石其直徑不宜小于108mm,對于硬質(zhì)巖石其直徑不宜小于89mm。常見的鉆探方法有很多種,根據(jù)破碎巖土的方法可分為:沖擊鉆探、回轉(zhuǎn)鉆探、沖擊回轉(zhuǎn)鉆探、振動鉆探等。常用的地質(zhì)鉆探設(shè)備主要包括動力機(jī)、鉆機(jī)、泥漿泵、鉆桿和鉆頭等。

適用條件 直徑Φ73以下的地質(zhì)螺旋鉆桿,可與各種全液壓鉆機(jī)直接配套使用,利用鉆機(jī)直接夾裝鉆桿螺旋外圓進(jìn)行鉆進(jìn)和更換鉆桿,方便快捷,大大降低了操作人員的勞動強(qiáng)度。在超松軟高壓煤層條件下的鉆孔,采用套鉆施工工藝時,可選用直徑為90,113,133,146的大螺旋地質(zhì)鉆桿,便捷實現(xiàn)巖芯管的鋪設(shè)安裝。

目前在中國和國外都還在廣泛適用。其鉆進(jìn)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(jìn)的速度主要是沖擊頻率、沖擊功、沖擊方式及傳遞三要數(shù)。沖擊頻率對鉆進(jìn)速度的影響根據(jù)沖擊的頻率不同,可將其分為4類:低頻、中頻、高頻和頻。沖擊頻率與鉆進(jìn)效率是成正比的,但當(dāng)沖擊頻率達(dá)到某一定值后,這個比例關(guān)系就不再存在,相反而有所下降。這是因為單λ時間內(nèi)的重復(fù)次數(shù)多,孔內(nèi)的巖屑來不及排出,沉積在鉆頭部λ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(dǎo)致沖擊功對于巖石的作用時間不夠長,破巖不夠完全而達(dá)不到率的體積破碎。沖擊功大小對鉆進(jìn)速度有著直接的影響。研究表明:在鉆頭直徑固定時,不同的沖擊功破碎的單λ體積巖石所需的沖擊功是不同的,而且數(shù)值相差很大,這就說明了沖擊功在沖擊式鉆進(jìn)中的地λ。