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壹米直徑大直徑鉆孔介紹

黃河三門峽地質勘探大隊

為了進壹步了解註漿試驗的效果,檢查基巖裂縫中砂漿的填充情況和砂漿的鋪展範圍,在第三個註漿試驗段完成後,我們開始鉆壹個直徑壹米的孔。現將壹些主要操作方法和鉆井經驗簡述如下:

壹.總體情況

1.鉆孔要求:為了便於地質師和灌漿工下井檢查巖石中砂漿的填充情況和地質素描工作,要求鉆孔直徑為壹米。孔壁應保持完整,不能有地震造成的新裂縫。每鉆近兩米,孔壁底部都要沖洗幹凈,方便人們下井工作。

2.所用設備:(1)上海產小型旋挖鉆機,外徑886mm,內徑360 mm..(2)壹臺20kW的電機。(3)中間框架。(4)兩臺4)2K~6A小型離心泵(q = 10 ~ 30t/h),壹臺用於鉆井供水,壹臺用於井內抽水。(5)電動葫蘆(用於排渣)。(6)壹臺3噸手動絞車(用於鉆孔)。

3.鉆孔方法:使用鐵砂進行旋轉鉆孔。

4.使用的鉆井工具:

(1)專用水接頭(圖1)

(2)鉆桿采用直徑為127mm、壁厚為8mm的芯管,並做了公母接頭連接,便於安裝和拆卸(圖2)。

(3)鉆頭采用12mm厚的鐵板,內外焊壹層6mm厚的鐵板(如圖3A),為了使鉆頭外徑大於芯管外徑,鉆孔時不易卡死,內徑小於芯管內徑,這樣鉆出來的芯小,不會卡水。鉆頭的直徑實際上是1012mm,長度是50cm。

圖1

圖2

圖3

圖4

(4)芯管也采用鐵板,厚度為12mm,直接與鉆頭焊接,長度為1.1m,不再采用螺紋連接(圖3A)。

(5)有壹個導管(圖4A)和壹個錐形粉末管(圖4B)。錐粉管與芯管和鉆頭連接,不經常拆卸。導管與之相連,主要作用是加長鉆具,保證孔直。由於鉆臺高度的限制,可以在此卸載,起鉆時單獨取出(圖4B)。

二、鉆探工作

1.鉆具的提升和卸載:轉盤鉆機的中心圓孔直徑為360毫米。當鉆頭直徑小於360 mm時,可用卷揚機直接吊起鉆具。如果鉆頭直徑大於360mm,如果這次我們的鉆頭直徑是1012mm,必須采用以下兩種方法上提或下放鉆具。

(1)鉆臺架設:在平臺上安裝鉆機。鉆機起鉆後,要卸到鉆臺下面。鉆臺高度應大於芯管和鉆頭的總長度(見照片ⅳ,版本3)。

(2)建立移動式軌道,使鉆機在其上快速、方便地移動。提升鉆具時,將鉆機移離井場,吊起鉆具。

我們采用了第壹種方法,利用舊方木(斷面18cm×18cm)和鐵刮鋸搭建了壹個鉆井平臺(圖5),平臺高2m,平臺下形成壹個高1.6m,長4m的走廊,用於裝卸鉆具。

2.鉆具旋轉:轉盤鉆機應使用方鉆桿,但我們使用圓鉆桿。鉆孔時,我們在鉆桿上夾壹個管夾,轉盤上有兩個直徑55mm,長50cm的圓鐵。當電機啟動時,由於皮帶傳動轉盤的轉動,圓鐵轉動,使圓鐵被管夾夾住,帶動鉆桿隨之轉動(圖6)。

圖5

圖6

圖7

3.加壓裝置:考慮到鉆頭底部面積很大,約為753cm2(100×2.4×π),如果鉆頭底部壓力按10kg/cm2計算,需要7530kg,非常大,所以除了鉆具自重外,還需要加壓,所以可以設計壹個加壓裝置(如圖7所示)。

另外,也是增加鉆具本身重量的壹種方式。例如,可在導管內灌註混凝土或其他材料以增加其重量,但鉆具總重量不得超過3 ~ 5t,以便發生卡鉆時便於上提,不足的壓力可用外力增加。

4.鉆井場地總體布局(如圖8A所示)

(1)為了方便升降,采用復合滑輪,三腳架上掛雙滑輪,下方連接單滑輪。最後,將鋼絲繩連接到手吊上,以提升鉆具(如圖8B所示)。

圖8

(2)驅動帶優選為寬度為4”或5”的平帶。

三、技術操作中的幾個問題

1.轉速:大孔徑鉆井的轉速比小孔徑慢,但鉆頭旋轉的圓周速度比小孔徑高得多。我們用的最後壹個轉速是55 rpm,圓周速度是2.9m/s,運行良好。

2.壓力:速度快,壓力大,進尺快,速度快,但是壓力還是很小,鐵砂會起到壹個球的作用,但是進尺很小。剛鉆孔的時候,沒有加壓力,只靠鉆頭和鉆桿的自重鉆孔。鉆頭底部單位壓力只有0.7kg/cm2,進尺很慢。鉆了壹米多,效率明顯提高。實際鉆井情況如下:

黃河三門峽水利樞紐工程地質勘察史

註:不包括孔內水柱壓力。

3.加砂方式:采用壹次性加砂和零星加砂相結合的方式。先壹次餵20 ~ 30kg的沙子。如果鉆壹段時間後發現剩砂不多,鉆頭停止采砂時,零星進砂,壹次5公斤左右。壹般情況下,可從孔口均勻進砂,壹起進砂順利鉆進80 ~ 120cm,直至巖心管充滿巖心。

4.水量及出水口:由於此孔處於灌漿區,孔內漏水量很小,所供水量大部分從孔口回流,所以用水量不算太大,約80 ~ 100 L/min,可切割2 ~ 3個噴嘴,每個噴嘴高約20cm,底部弧長16 ~ 18 cm。

5.開口:由於開口的地形不平,在開口處用混凝土澆築壹個外圓內圓的小平臺(如圖9),內圓直徑為鉆頭直徑,圓內有碎鐵砂,鉆頭在圓內研磨,鉆成圓形凹槽,順利鉆進。

6.壹般操作:這種鉆機最大的缺點是沒有進給手柄,對孔底了解不夠。比如“采砂”問題,只能通過聽聲音、摸鉆桿、觀察回水顏色來判斷。但是采沙性能不好感受。鉆機運轉時,壹人握住絞車手柄,遇卡鉆時,迅速提起鉆具,鉆機即可轉動。鉆機旋轉後,緩慢下放鉆具,繼續鉆進。

如果下落的鉆具到不了底部,鉆機阻力大,發出“嗶嗶”的聲音,經常卡死,證明有石頭掉到鉆槽裏了。此時需要立即起鉆抽水,然後人員再下去清理孔底,再繼續鉆進。

在完好的巖石中鉆進時,壹般情況下可連續鉆進8小時不起鉆。鉆出的環形槽寬度約為4.5 ~ 5厘米,平均效率為15 ~ 20厘米/套,最高效率達到35厘米/小時。

7.拆除鉆具時,孔口鋪設兩條小軌道,並制作特制的平板小車。當鉆具被提出孔口時,它們被安裝在小車上並被推出走廊(圖9)。

圖9

四。取芯

爆炸打撈核心。鉆完壹段後,井內的水排幹。人下到井裏,用風鉆在巖心上鉆壹個孔,深度超過鉆孔深度約10cm。爆破後用卷揚機提升巖心,用量少。因為有鉆槽隔離孔壁,爆炸後孔壁不受其影響。

1.壹般情況下,在巖心上鉆壹個孔,裝入0.15 ~ 0.2公斤硝酸銨炸藥進行爆破。

2.如果要取出比較完整的巖心,可以根據巖心的裂縫分布情況,鉆4-5個梅花形的孔,並填充少量黑火藥(每個孔65,438+00% ~ 65,438+05%,總重量不超過0.4 ~ 0.5公斤),然後用電爆破。

3.如果巖石中有水平裂縫和節理,可以取出壹個完整的巖心。

4.如果巖石破碎了,不需要用炸藥,直接用人把它撬下來就行了。

五、鉆井中的安全問題

1.鉆機啟動時,啟動前應將鉆具提離孔底壹點。正常運轉後,鉆具會慢慢降到孔底,正常鉆進。

2.手拉葫蘆旁邊,總有人留守。如遇卡鉆或其他情況,應立即提起鉆具,以免損壞機器或發生事故。

3.零星拋砂時,鉆具也要稍稍提離孔底。均勻拋砂後,放下鉆具,繼續鉆進。

4.在井內用風鉆鉆孔時,會有大量的浮塵,應設置良好的通風裝置,將浮塵吹走,防止窒息。通風裝置可以使用壓縮空氣。

5.井裏要有良好的照明裝置,電燈線要絕緣橡膠電纜,最好是低壓(36V)的,以防傷人。

6.井裏的人員,以及運送、起吊物件,都要制定規則,嚴格執行。

7.下井工人必須戴安全帽,下井作業時註意安全。

8.在井內出渣時,如果沒有專門的防護裝置,井下人員必須先上來,再把石頭擡起來,以免掉下去傷人。我們的方法是將壹根提升鋼繩穿過人員坐的吊桶下部,然後將吊桶吊起來。每次卸壓載時,人員坐在吊桶上,用麻繩將帶吊繩的人綁好。在下壹次提升鏟鬥時,應註意鋼絲繩的安全系數應大於8。

9.井口要有欄桿保護,井口工作人員要系好安全帶,避免滑入井內。

10.停止作業時,井口應蓋上井蓋。

11.在井內爆破時,用木板和草袋蓋好井口,防止石塊飛出損壞機械。

12.爆破作業的安全措施應按照爆破安全規程執行。

13.井下作業的安全措施應按照《探坑安全規程》執行。

不及物動詞存在的問題及改進建議

1.鉆頭和巖心管的總長度可以延長到2.5m,這樣正常情況下壹次可以鉆2m以上再重新鉆,減少取心次數,提高鉆井效率。

2.根據實際操作,目前55轉的轉速是合適的,但是壓力比較小。現在鉆頭底部單位壓力只有2 ~ 3 kg/cm2,鉆井效率不高。考慮到如果能把壓力提高到6 ~ 10 kg/cm2,效率會提高。鉆孔深度超過10m後,如果再增加壓力,鉆機就不轉動了,所以如果考慮增加壓力提高效率,這種型號的鉆機似乎太小了。

3.應特別註意直孔。如果孔是垂直的,鉆孔將會很容易和省力。因此,在鉆孔時,需要註意鉆孔中心要與鉆機中心壹致,鉆機內圓與圓形鉆桿之間要有專用的夾瓦,防止鉆桿晃動而開孔。鉆進2 ~ 4m時,仔細測量壹次傾斜度,如有發現應設法糾正,然後每隔5 ~ 10m再測量壹次傾斜度。

4.我們用的水泵流量和壓力都小。當我們停止鉆錐粉時,吹進錐粉管的錐粉量並不多。應改用大流量(500 ~ 600 L/min)、高壓力(10kg以上)的水泵,以利於清除錐粉,便於鉆進。

5.取芯需要進壹步研究。最好不用下井就能取出巖心,既省時又安全。我們考慮下次用鉸鏈法擰芯。

6.這種鉆機沒有進給手柄,我們考慮加壹個進給手柄來掌握井底情況。

七。結論

用這種方法鉆大孔檢查註漿質量,效果良好,克服了用開挖豎井檢查的缺點。開挖豎井檢查的缺點是:

1.由於開挖時爆破的震動,影響了原狀,孔壁上常發現壹些無砂漿的小裂縫。很難判斷新的裂縫是由於振動引起的,還是灌漿試驗中原有的小裂縫沒有填滿。很難下結論。

2.很難看出灌漿和填充的程度。利用大直徑鉆孔檢查地下巖石保持原狀,便於觀察,同時利用機械減少體力勞動。

此外,在水電建設的其他部分,出於不同的目的,有時需要鉆這麽大直徑或更大直徑的孔。

以上只是介紹了我們僅有的不成熟的經驗,供同誌們在工作中參考。

(原發表於三門峽項目3號,1958)

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