直鉆孔

直鉆孔設(shè)備選擇

采用 TS J— 1000型鉆機(jī) , 配套 T BW 850 / 50型泥漿泵及其相應(yīng)輔助設(shè)施。

直鉆孔鉆孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

采用兩徑成孔 ,雙層管柱的鉆孔結(jié)構(gòu)。瓦斯抽排孔采用表土層孔徑 550,下入 426 × 10的護(hù)壁管 ;基巖孔徑 380,下入 325× 10無(wú)縫鋼管作瓦斯抽排管。排水孔采用表土層孔徑 800,下入 650× 12的護(hù)壁管;基巖孔徑為 550,下入 426× 13無(wú)縫鋼管作排水管。

直鉆孔鉆進(jìn)方法

采用牙輪鉆頭一徑成孔或用牙輪鉆頭鉆進(jìn),組合式牙輪鉆頭擴(kuò)孔成井的鉆進(jìn)方式。

直鉆孔鉆進(jìn)參數(shù)

( 1)大口徑高保直鉆孔鉆進(jìn)壓力一般達(dá)不到牙輪鉆頭所需鉆壓要求 ,為提高防斜效果 ,利于鉆進(jìn) ,鉆壓控制在小于鉆鋌質(zhì)量指標(biāo)的 80% 。

( 2)轉(zhuǎn)速一般選擇鉆機(jī)最低兩個(gè)檔位 ,即 48r /min、 69r /min。

直鉆孔鉆進(jìn)防斜

采用分段控制和陀螺儀跟蹤測(cè)斜。

直鉆孔下管

采用提吊浮力法。井管底部裝配逆止閥浮力塞。井管下到孔底后 ,注漿泵進(jìn)行注漿 ,漿液通過(guò)逆止閥進(jìn)入井管與孔壁的環(huán)狀間隙固結(jié)井管。

(1)牙輪鉆頭以其工藝簡(jiǎn)單、效率高、低成本消耗、少泥漿污染等特點(diǎn)得到迅速發(fā)展, 取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。牙輪鉆頭碎巖機(jī)理屬鑿碎— 剪切型,即具有沖擊碎巖作用,也有回轉(zhuǎn)剪切碎巖作用。長(zhǎng)齒鉆頭和短齒鉆頭、不同的齒距和偏移的鉆頭,鉆進(jìn)不同巖石,牙掌壽命、鉆進(jìn)速度都有較大差別。作業(yè)人員要精心細(xì)致地選擇才能提高效率。鉆進(jìn)500以上口徑鉆孔,采用組合式牙輪鉆頭一徑成孔,在鉆進(jìn)中存在的問(wèn)題主要是效率低,效率低的主要原因是鉆壓不足。采用小一徑牙輪鉆頭成孔,大徑組合式牙輪鉆頭擴(kuò)孔的方法,牙輪鉆頭接觸的鉆刃單位面積鉆壓成倍增加。如550組合式牙輪鉆頭所需鉆壓30～60t,而鉆鋌總質(zhì)量遠(yuǎn)低于需要壓力,破碎中硬巖石,鉆速只能達(dá)到0. 35m /h。采用345牙輪鉆頭射流底噴鉆進(jìn),再用550組合式牙輪鉆頭擴(kuò)孔,鉆進(jìn)同樣的地層, 綜合鉆速提高到0. 60m /h。

(2) 在鉆頭上部9～18m 處安放一個(gè)扶正器(柔性鐘擺鉆具組合) ,扶正器起支點(diǎn)作用,使扶正器以下的鉆鋌向井眼下方垂擺,鉆頭對(duì)地層產(chǎn)生一個(gè)橫向力,這個(gè)橫向力使鉆頭趨向垂直方向鉆進(jìn)。鐘擺扶正器上部再加一個(gè)或幾個(gè)扶正器(滿眼—鐘擺鉆具) ,為鐘擺提供了更多的支點(diǎn),增加了鉆具的剛性,對(duì)井眼起擴(kuò)孔劃眼作用,使井眼曲率更加平滑。實(shí)際證明,滿眼—鐘擺鉆具具有高效、防斜、易于下管等明顯優(yōu)點(diǎn)。

(3)鉆進(jìn)時(shí),當(dāng)遇到燧石等中硬巖石,鉆具在轉(zhuǎn)盤(pán)中上下跳動(dòng)并帶有很高的扭矩變化。這種對(duì)鉆具的猛烈作用可能帶來(lái)斷扣和接頭損壞。在這種情況下,一定要調(diào)整轉(zhuǎn)速,得到平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn),以獲得最優(yōu)的鉆進(jìn)速率,并防止鉆具事故發(fā)生。

(4)提高大口徑高保直孔作業(yè)的鉆進(jìn)效率,須保證采用良好的鉆頭操作,利用有良好的物理、化學(xué)性能的優(yōu)質(zhì)泥漿,并有適當(dāng)?shù)哪酀{泵及合適尺寸的鉆頭噴嘴。

(5)大直徑高保直深孔的施工必須以能下入大直徑井管為條件。井管直徑越大,剛度也越大, 抗彎能力越強(qiáng)。若鉆孔水平偏距較大,但只要鉆孔方位變化小,對(duì)井管下入影響不大。如果鉆孔水平偏距較小,鉆孔方位變化大,且局部頂角變化大,那么在急彎孔段中會(huì)出現(xiàn)井管無(wú)法下入, 或井管能勉強(qiáng)下入但承受很大的彎曲應(yīng)力, 在井管強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)處產(chǎn)生斷裂。在這種情況下,現(xiàn)場(chǎng)下井管前通過(guò)陀螺儀測(cè)斜,作出鉆孔軌跡,利用全角曲率理論來(lái)計(jì)算鉆孔彎曲曲率半徑及大直徑井管的彎曲的應(yīng)力,以指導(dǎo)下入深孔大直徑井管, 是一不可缺少的環(huán)節(jié)。

由于礦區(qū)開(kāi)采地質(zhì)條件復(fù)雜,煤礦原來(lái)的設(shè)計(jì)往往滿足不了處理突發(fā)事故的要求, 為此煤礦系統(tǒng)經(jīng)常施工排水孔、瓦斯抽排孔、送料孔、注漿孔、救人孔、救火孔等大口徑高保直鉆孔。1995年我處受淮南礦務(wù)局潘集煤礦的委托,施工了1眼大口徑瓦斯抽排孔; 1996年我處受徐州礦務(wù)局韓橋礦的委托完成了2眼排水孔的施工任務(wù) 。各項(xiàng)工程質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到合同要求,在施工大口徑高保直孔方面積累了一些經(jīng)驗(yàn)。

該類鉆孔一般布置在煤礦巷道上 ,且要求終孔點(diǎn)必須落在巷道上。其質(zhì)量要求是: 鉆孔深度要達(dá)到煤礦井下巷道設(shè)計(jì)水平; 下入大口徑無(wú)縫鋼管 ,外用水泥固結(jié)。

直鉆孔金剛石鉆進(jìn)滿眼鉆具組合

由于地區(qū)上部巖石（0~200 m）硬度大，可鉆性等級(jí)高，為了提高鉆進(jìn)效率，采用金剛石鉆進(jìn)工藝，其滿眼鉆具組合為：鉆頭外徑為94 mm 鑲鋃金剛石鉆頭 外徑為94 mm 金剛石擴(kuò)孔器 直徑為89 mm、長(zhǎng)2 000 mm 的巖心管 外徑為94 mm 金剛石擴(kuò)孔器 外徑為94 mm、長(zhǎng)為1 000 mm 的扶正器 外徑為73 mm、長(zhǎng)5 000 mm 的鉆鋌 外徑為94 mm、長(zhǎng)1 000 mm 的扶正器 外徑為73 mm、長(zhǎng)1 0 00 mm 的鉆鋌 外徑為94 mm、長(zhǎng)1 000 mm的扶正器 鉆桿。

直鉆孔硬質(zhì)合金鉆進(jìn)滿眼鉆具組合

下部巖石采用針狀硬質(zhì)合金鉆進(jìn)工藝進(jìn)行鉆進(jìn)，煤層鉆進(jìn)時(shí)采用底噴式鉆頭與單動(dòng)雙管取心器進(jìn)行鉆進(jìn)。硬質(zhì)合金取心鉆進(jìn)滿眼鉆具組合為：直徑94 mm 針狀硬質(zhì)合金取心鉆頭：鉆頭鋼體直徑91 mm，厚7.5 mm，長(zhǎng)100 mm，外徑94 mm，內(nèi)徑74 mm； 直徑94 mm 的擴(kuò)孔器：鋼體直徑為90 mm，厚9.5 mm，長(zhǎng)250 mm，表面銑有6 道水槽（深2.5 mm，寬3 mm），下部焊有帶底出刃的擴(kuò)孔合金，上部焊有保徑合金； 巖心管：φ89×6.5 mm，長(zhǎng)2 500 mm的地質(zhì)管材； 直徑94 mm 擴(kuò)孔器 直徑94 mm 的扶正器：扶正器直徑94 mm，厚10 mm，長(zhǎng)1 000 mm，數(shù)量為3 個(gè)，與鉆鋌電焊固定，最上部扶正器鑲焊有硬質(zhì)合金保徑； 鉆鋌：直徑73 mm，壁厚22 mm，長(zhǎng)5 m； 直徑94 mm 的扶正器；18 m 的鉆鋌； 直徑94 mm 的扶正器 接頭 鉆桿。利用滿眼鉆具施工，要經(jīng)常檢查扶正器的外徑磨損情況，一般要保證扶正器與鉆孔孔徑相差小于1 mm，若大于4 mm 則應(yīng)立即更換扶正器；保證扶正器與孔壁間應(yīng)有足夠大的支撐面，尤其在泥巖中鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加扶正器的長(zhǎng)度。 2100433B

在線路板上鉆孔的常用方法有數(shù)控機(jī)械鉆孔方法和激光鉆孔方法等，現(xiàn)階段以機(jī)械鉆孔方法使用最多。隨著高密度增層法線路板的普及，對(duì)盲孔的需求增加，激光鉆孔加工方法應(yīng)用有增加的勢(shì)頭。但是激光鉆孔加工對(duì)被加工材料適應(yīng)性較差、設(shè)備成本高及孔壁質(zhì)量較低等原因，使得目前近90%的PCB 孔由機(jī)械鉆孔機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

為提高效率降低成本，PCB 鉆孔機(jī)多采用多主軸并列級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)。目前應(yīng)用最多的是六軸鉆孔機(jī)。下面以其為例說(shuō)明原理。主體為框架龍門(mén)式結(jié)構(gòu)，主要部件分為：基礎(chǔ)部件床身、橫梁，x 軸、y軸及z 軸運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向部件，工作臺(tái)部件，主軸部件，其他輔助功能部件。PCB 鉆孔機(jī)主要運(yùn)動(dòng)為x-y-z 三軸向直線運(yùn)動(dòng)和主軸的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因?yàn)殂@孔加工一般x、y 軸是采用點(diǎn)位控制，所以x、y 軸移動(dòng)定位一般都是高速定位，而z 軸是直接工作軸，根據(jù)鉆孔大小不一需要調(diào)整控制不同的進(jìn)給速度。通過(guò)以上運(yùn)動(dòng)組合及一些輔助功能就可以實(shí)現(xiàn)在PCB 板的不同位置加工不同孔徑的通孔與盲孔，同時(shí)也決定了PCB鉆孔機(jī)的精度、速度等主要參數(shù)。床身及橫梁組成的框架龍門(mén)式結(jié)構(gòu)主要是對(duì)運(yùn)動(dòng)部件起支承作用，同時(shí)吸收機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生的振動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)高剛度、高阻尼、低熱變形，目前國(guó)內(nèi)外有采用鑄鐵鑄造及鋼板焊接結(jié)構(gòu)、天然花崗巖以及人造花崗巖等材料結(jié)構(gòu)；在中國(guó)大陸的生產(chǎn)企業(yè)多采用天然花崗巖，花崗巖材"_blank" href="/item/動(dòng)態(tài)特性/3434695" data-lemmaid="3434695">動(dòng)態(tài)特性好、隔熱效果好、機(jī)械剛性高及低熱膨脹系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，但是它是不可再生資源，其量有限。中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)及日本多采用鑄鐵及鋼板焊接結(jié)構(gòu)，對(duì)材料及加工要求高。在歐洲主要采用的人造花崗巖，其鑄造及加工技術(shù)也可以滿足使用要求。

《公路交通科技名詞》。 2100433B