绳索取芯钻探施工技术

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1、绳索取芯钻探施工技术武孟元（河北省水利工程局河北石家庄050021）[摘要]介绍了绳索取芯钻探工艺钻具的结构，并对钻进规程的各种具体参数及报信机构的使用进行了分析，总结了绳索取芯钻探技术的主要优越性及在堆渣层中的应用。[关键词]绳索取芯；钻进参数；优越性；堆渣层灌浆绳索取芯钻进是一种先进的岩芯钻探工艺。它采用大直径的钻杆，在钻具里面套装一根取芯管，在钻进过程中，岩芯缓慢地装在取芯管内。当回次进尺终了，岩芯装满取芯管时，采用带绳索的打捞器，从钻杆中把取芯管提出，提取岩芯后，又从钻杆中把取芯管放到孔底，继续钻进。绳索取芯与普通钻进取芯相比，具有控制钻孔偏斜度、

2、提高钻进效率、降低工程成本、提高岩芯采取率、减少孔内事故等优点；尤其在钻穿复杂地层方面，有着其它施工技术无可比拟的优点，因而被广泛应用。1绳索取芯钻具简介绳索取芯整套钻具分为双管部分和打捞器两大部分。1.1双管部分双管部分包括外管总成和内管总成。1.1.1打捞机构当捞取岩芯时，打捞器上的打捞钩抓住捞矛头，将取芯管提出孔外。1.1.2弹卡机构内管总成进入外管总成后，实现弹卡自锁，防止由于振动等原因使弹卡并拢而导致内管总成上窜。1.1.3悬挂机构当内管总成到位后，悬挂环座落在座环上，保证卡簧座与钻头内台阶之间有一定间隙，以便外管单动灵活。1.1.4到位报信机构

3、内管总成到达预定位置时，地面上水泵压力表的读数突然变化，可以调整水量开始钻进。1.1.5岩芯满管或堵塞报信机构岩芯满管或堵塞时，导致地面上水泵压力表读数升高，起到报警作用。1.1.6调节机构调节内管总成中卡簧座与钻头内台阶之间的间隙，保证其间隙量为2-3mm。1.1.7缓冲机构卡取岩芯时，起缓冲作用来保护内管和卡簧座。1.1.8单动机构分离内管和外管，实现钻具外管单动，内管相对外管静止。1.1.9容纳与卡取岩芯机构容纳和卡取岩芯。1.1.10扶正机构扶正内管，使卡簧座对正钻头内孔，以便岩芯顺利地进入内管，减少岩芯磨损，提高岩芯采取率。1.2打捞器部分打捞器

4、是绳索取芯钻具中必不可少的专用配套工具。1.2.1打捞机构打捞钩抓住捞矛头，带动双管部分的打捞机构，将内管总成提升到地面。1.2.2绳卡机构连接打捞器和绳索取芯绞车。1.2.3送入机构将脱卡管套在重锺上，用打捞器将内管总成送入孔底。1.2.4安全脱卡机构使打捞钩松开捞矛头或使安全销折断而实现安全脱卡。2绳索取芯钻进参数及报信机构在正确选择钻头的情况下，金刚石绳索取芯钻进效率取决于钻进参数的选择，即钻压、钻头转速和冲洗液量三个参数。2.1钻压实践表明，当加在钻头上的压力高于所钻岩石的压力硬度时，岩石就由表面破碎转到体积破碎；但当压力接近或超过金刚石本身抗压强

5、度时，金刚石开始破损。另外，随着钻压的增加，金刚石的磨损量也增加，因此钻压有一个最优值。绳索取芯钻进规程和普通标准金刚石钻进有所不同，因绳索取芯钻头胎体壁要比标准钻头胎体壁厚2mm，底面积相对较大，而钻杆与孔壁的间隙小，所以钻压应增大。表1列出了两种不同直径绳索取芯钻头所需钻压值。表1绳索取芯钻头所需钻压表钻头直径(mm)5975钻压(kN)7-1212-152.2转速转速是影响金刚石钻进速度的重要因素。钻头在某一转速下，金刚石磨损量最小，转速过快或过慢，金刚石磨损量均会增加。孕镶钻头的圆周线速度在1.5-3m/s范围内较合适，小直径钻头要采取高转速，大直

6、径钻头则采取较低的转速。表2列出了两种不同直径绳索取芯钻头所需转速值。表2绳索取芯钻头所需转速表钻头直径(mm)5975转速(r/min)800-1000600-8002.3冲洗液量在金刚石钻进中，冲洗液除冷却钻头和排除岩粉外，还有调节金刚石钻头胎体正常磨损的作用。表3列出了两种不同直径绳索取芯钻头所需泵量。表3绳索取芯钻头钻进泵量表钻头直径(mm)5975泵量(L/min)40-6050-75金刚石绳索取芯钻进的钻压、转速、冲洗液量三者相互配合、互相制约，施工中应根据岩性和技术条件，通过试验选择最优的配合关系。2.4报信机构报信机构是在进水管上安装一根缓

7、冲管，并在缓冲管顶部安装一个压力表，通过压力表读数的变化，了解孔内各种情况。2.4.1到位报信当内管总成到达外管总成中的预定位置时，悬挂环座落在座环上，冲洗液的环状水路被堵，迫使冲洗液从悬挂接头的孔中流到内、外管之间。由于过水断面减小，阻力变大，此时，泵压表上的压力明显上升，产生0.5-1MPa的压力，表示内管总成已经到位，可以调整泵量，开始钻进。2.4.2岩芯满管或堵塞报信当岩芯满管或堵塞时，内管受力，向上压缩阀片，于是阀片沿径向胀大，使通水的环状间隙减小，从而引起压力表压力升高，起到报警作用，防止烧钻事故的发生。2.4.3报信机构压力表压力的选定报信机

8、构压力表压力的大小，与孔深和地层岩性有关。在张河湾抽水蓄能电站坝基