金剛石復合片鉆頭在灌漿工程中鉆孔的應用-瑞龍鉆具
發(fā)布時(shí)間：
2021-08-11
灌漿工程中，鉆孔是非常重要的一道工序，鉆孔質(zhì)量直接影響著(zhù)灌漿質(zhì)量;并且鉆孔成本占灌漿工程成本的30%-40%。這就需重視鉆孔作業(yè)，鉆孔作業(yè)的關(guān)鍵是選擇鉆進(jìn)方法，既要到達質(zhì)量要求，又要考慮經(jīng)濟實(shí)用，還要便于操作。鉆進(jìn)方法取決于鉆頭形式的選擇。近年來(lái)，隨著(zhù)材料和制造工藝方面的發(fā)展，復合片鉆頭逐漸在灌漿工程中使用，并能滿(mǎn)足質(zhì)量，又經(jīng)濟，操作易掌握，被鉆探灌漿工逐漸認可。
金剛石復合片鉆頭是采用人造聚晶金剛石制作的復合片(PDC)作為切削具， 鉆頭體上焊接復合片而成。復合片鉆頭是隨著(zhù)PDC復合材料的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的一種新型鉆頭。
1.1 工作原理
復合片鉆頭工作原理：切削。
1.2 復合片鉆頭形式
復合片鉆頭的形式很多，在灌漿工程中，主要采用復合片取芯鉆頭和復合片不取芯鉆頭(無(wú)芯鉆頭、或稱(chēng)全斷面鉆頭)。另外，按鉆頭切削冠部結構分，常用平底式復合片鉆頭和階梯復合片鉆頭、拋物線(xiàn)復合片鉆頭。見(jiàn)下圖A、B、C、D：
A、B為復合片取芯鉆頭，C、D復合片不取芯鉆頭;A、C為復合片平底鉆頭，B為復合片階梯鉆頭， D為拋物線(xiàn)復合片鉆頭。
按鉆頭直徑劃分：65mm、75mm、94mm、113mm、133mm、153mm。灌漿工程中鉆孔直徑主要采用59mm、75mm、94mm，對于復合片取心鉆頭直徑，有的產(chǎn)品與金剛石鉆頭相適應，采用59mm、75mm、91mm。
復合片鉆頭鉆頭只被用于軟頁(yè)巖地層中，后發(fā)展用于灰巖、粘土巖、粉砂巖、砂巖等軟、中硬地層的鉆進(jìn)，與一般的鉆頭相比，特別是鉆進(jìn)軟巖層，效果尤為顯著(zhù);新型復合片可以應用到十級硬度的巖層，石英巖、玄武巖、堅固的礫巖、堅固的砂巖、石灰巖都可以使用。
砂卵石地層中，不宜使用復合片鉆頭，因為在砂卵石地層中易造成鉆頭崩片、掉片。
以水庫舉例，水庫主要為泥巖，巖石屬于軟巖。開(kāi)始采用XY-2PC地質(zhì)鉆機配硬質(zhì)合金鉆頭或孕鑲金剛石鉆進(jìn)，雖然是軟巖，但鉆進(jìn)效率特低，5m灌漿段需要4小時(shí)左右。
后改用復合片鉆頭進(jìn)行鉆孔，主要采用75mm孔徑。轉速采用三檔，轉速298轉/min(采用四檔后，鉆具穩定性變差)，鉆壓1.0kN，泵量60L/min，5m灌漿段需要鉆進(jìn)1.5小時(shí)左右，效率提高了2.6倍。
另外，復合片鉆頭在泥巖中十分耐用，記得2200多米消耗了4個(gè)鉆頭，還是鉆頭復合片掉片造成鉆頭報廢。在該工程中，采用復合片鉆頭鉆孔是非常經(jīng)濟實(shí)用的。
經(jīng)過(guò)上述工程的應用，在操作上有以下幾點(diǎn)認識：
復合片鉆頭鉆進(jìn)可參照金剛石鉆進(jìn)要求進(jìn)行施工，但比金剛石鉆進(jìn)的要求低些，便于司鉆掌握操作。
在不同地層中，采用的鉆進(jìn)參數范圍較大，如轉速，可低速鉆進(jìn)，巖石條件好時(shí)，可采用較高的轉速進(jìn)行鉆進(jìn)。
采用復合片不取芯鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，由于鉆頭壽命長(cháng)，可以連續鉆進(jìn)，減少提、下鉆工作，大大減少了勞作強度，既經(jīng)濟又操作方便?！ ?/p>
3.2 操作要點(diǎn)措施
(1)使用直的機上鉆桿，輕便水龍頭和輕型高壓膠管;
(2)鉆具、鉆桿彎曲度不要超過(guò)規定要求，連接后的同心度要好;
(3)鉆壓與轉速要適當，不要盲目提高鉆壓或轉速。
(1)保證鉆具水路暢通，孔內水量滿(mǎn)足鉆具潤滑作用;
(2)每次下鉆，不得將鉆具直接下到孔底，在接上機上主動(dòng)鉆桿后開(kāi)泵送水，然后慢慢下到孔底;
(3)在軟硬互層或遇軟弱夾層時(shí)，加大泵量的鉆進(jìn);
(1)孔底保持清潔，當發(fā)現有金屬塊、脫落巖心及孔壁掉塊時(shí)采用沖、撈、抓、磨、等方法加以清除，防止磕掉復合片;
(2)鉆具通過(guò)換徑、探頭石、孔壁掉塊等部位以及在斜孔和干孔中下鉆時(shí)，須放慢下降速度，防止磕掉、墩掉復合片;
(3)地層由硬變軟時(shí)應減壓并控制鉆進(jìn)速度。
1)做好復合片鉆頭的選型，更好發(fā)揮其作用。
2)規范操作，鉆頭仍發(fā)生復合片掉片，則是復合片焊接問(wèn)題，應購置質(zhì)量合格的復合片鉆頭。
3)在軟巖中鉆進(jìn)，盡量采用低鉆壓，高轉速，大泵量進(jìn)行鉆進(jìn)。在硬巖中鉆進(jìn)，盡量采用較高的鉆壓，高轉速，泵量適量進(jìn)行鉆進(jìn)，但要保證鉆孔巖粉充分清洗和鉆頭充分冷卻。
4)根據地層，要及時(shí)調整鉆進(jìn)參數，防止采用固定參數鉆至終孔，使鉆進(jìn)參數盡量與地層匹配合理，這樣既能提高鉆孔質(zhì)量，又能提高鉆孔效率。
5)提鉆后，加強對復合片鉆頭磨損檢查分析，判斷孔內情況，查找非正常磨損原因，并采取調整措施，減少鉆頭非正常磨損。
6)采用復合片不取芯鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，加強孔斜測量，同時(shí)司鉆要精細操作，防止巖層變化處發(fā)生孔斜變化過(guò)大。
經(jīng)過(guò)不同工程的應用，采用復合片鉆頭鉆孔，有以下優(yōu)點(diǎn)：
4.1 適用不同硬度的巖石，使用范圍廣，完全滿(mǎn)足鉆孔質(zhì)量標準
4.2 復合片鉆頭具有較強的耐磨性，使用壽命比其他鉆頭長(cháng)(耐用、經(jīng)濟)
4.3 復合片鉆頭鉆進(jìn)便于司鉆掌握操作，并且操作方便
復合片鉆頭具有上述鉆孔質(zhì)量可靠、經(jīng)濟實(shí)用、便于操作的優(yōu)點(diǎn)，因此在灌漿工程鉆孔施工中，復合片鉆頭鉆進(jìn)是值得推廣的一種鉆進(jìn)方法。
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