工學(xué)類巖土鉆掘工程學(xué)實驗.ppt

巖土鉆掘工程學(xué)實驗,中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 地質(zhì)資源勘查實驗教學(xué)中心,實驗一 巖石性質(zhì)測定,一、實驗?zāi)康模?1、了解壓入硬度計和擺球硬度計的結(jié)構(gòu)及測試原理，掌握其操作方法； 2、了解巖石超聲波測試儀的的測試原理和巖石微鉆速度的測試方法； 3、一般了解肖氏硬度計，洛氏硬度計的測試原理及使用操作； 4、根據(jù)測得的巖石硬度值，聲速值及微鉆速度后進行巖石可鉆性分析；,二、實驗儀器：,1、WYY一1巖石壓入硬度計 2、WYQ-I型擺球硬度計 3、HS19型肖氏硬度計 4、HR150A洛氏硬度計 5、CYC4型超聲波巖石檢測儀 6、BPFJ型換能器 7、通用示波器,三、實驗注意事項,各儀器在講授前不得隨意觸動； 本次實驗以外的儀器不要隨意觸動； 實驗前要求預(yù)習(xí)各儀器的工作原理和測試原理； 實驗時嚴格按老師講授的步驟和注意事項去做； 實驗完畢擦拭干凈儀器并清理儀器周邊衛(wèi)生。,四、思考題,當(dāng)所測巖石壓入硬度，擺球硬度不在一個區(qū)間時，可否根據(jù)以下公式綜合確定巖石級別： K=3.1980+0.00854Hy+0.02578Hn， 如有一塊硬橡膠和塊巖樣，分別在擺球硬度上測定硬度，會得出什么結(jié)果？為什么? 若用肖氏硬度計又會如何？ 現(xiàn)有的各種巖石性質(zhì)測試方法還存在哪些問題?你認為可以做那些改進?,實驗二、巖芯鉆探工具,鉆探工具包括：鉆進工具、提引工具、擰卸工具、打撈工具四大類。 一、實驗?zāi)康模?了解各類鉆探工具的名稱，用途、規(guī)格、簡單結(jié)構(gòu)及特點； 重點了解金剛石鉆頭，硬質(zhì)含金鉆頭，鋼粒鉆頭的結(jié)構(gòu)要素并對其進行測繪； 能正確選用各種鉆探工具。,二、實驗內(nèi)容：,1.鉆頭： 鉆頭根據(jù)破碎巖石的磨粒材質(zhì)和碎巖特點不同可分為金剛石鉆頭，硬質(zhì)合金鉆頭，鋼粒，牙輪鉆頭四大類。,（1）金剛石鉆頭,金剛石鉆頭，按金剛石包鑲形式不同，分為表鑲金剛石鉆頭和孕鑲金剛石鉆頭、金剛石復(fù)合片鉆頭和電鍍金剛石鉆頭； 按鉆頭用途不同，可分為取心鉆頭，不取心鉆頭，套管鉆頭和特殊鉆頭； 取心鉆頭又可分為單管鉆頭和雙管鉆頭。 本次實驗除了解金剛石鉆頭類型外要求分別測繪一種表鑲金剛石鉆頭和孕鑲金剛石鉆頭。要求測量鉆頭內(nèi)、外徑，鉆頭體外徑，絲扣長度，胎體厚度和高度，鉆頭總長度，水口規(guī)格和數(shù)量等。了解鉆頭胎體硬度，金剛石粒度，金剛石濃度，內(nèi)外徑補強方法，金剛石種類和強度，金剛石的分布，水口形狀，底唇面形狀等。,（2）硬質(zhì)合金鉆頭 硬質(zhì)合金鉆頭也可分為全面鉆頭和取心鉆頭。常用的全面鉆頭有三翼階梯式，矛式，刮刀式，魚尾式，三翼補強式等，常用的取心鉆頭有，螺旋式肋骨合金鉆頭，階梯式肋骨合金鉆頭，品字型、三八連續(xù)掏槽式，大八角合金鉆頭，內(nèi)外鑲合金鉆頭，單雙粒合金鉆頭和破擴式合金鉆頭。 本次實驗重點測量一種硬質(zhì)合金取心鉆頭的內(nèi)、外徑，鉆頭體外徑，高度，絲扣長度，鉆頭總長度，合金內(nèi)、外、底出刃量，合金刃角和鑲焊方式，有無肋骨，肋骨數(shù)和類型，合金形狀、數(shù)目和排列方式，水口形狀、規(guī)格和數(shù)量等。若為自磨式針狀合金塊鉆頭，則需了解胎塊尺寸和數(shù)量。胎塊內(nèi)針狀合金數(shù)及其排列方式。,（3）鋼粒鉆頭 本次實驗主要測量鋼粒鉆頭的內(nèi)、外徑，高度，絲扣長度，水口規(guī)格，形狀，鉆頭壁厚。 （4）牙輪鉆頭 牙輪鉆頭分為銑齒式和鑲齒式，注意兩類鉆頭的結(jié)構(gòu)特點。 2擴孔器 金剛石鉆進必須配備擴孔器，其作用是修整孔壁，保持孔徑，減輕鉆具擺動，提高鉆頭壽命。在單管鉆具中還起限制卡簧上移的作用。擴孔器由金剛石，胎體，鋼體三部分組成。 擴孔器的種類，按用途可分為單管擴孔器和雙管擴孔器 ， 按側(cè)面形狀不同又可分為直條狀、螺旋形，和直棱形擴孔器。,3. 提引工具 提引工具是鉆探升降工序中必不可少的工具，主要包括：提引器、提引環(huán)、滑車、提引梁、水龍頭等。 4. 擰卸工具 擰卸工具包括夾持和擰卸兩類，多用于地面連接或拆卸鉆具、套管等工作，主要包括墊叉、鉆桿夾持器、套管夾板、球卡夾持器、木馬夾持器、擰管機、板叉及各種鉗子等。 5. 打撈工具 鉆探工作中由于種種原因，往往會發(fā)生鉆具折斷，卡鉆，埋鉆、燒鉆以及套管事故等。要求選用合理的打撈工具，處理這些孔內(nèi)事故，把孔內(nèi)事故時間壓縮到最低限度，常用的打撈工具主要有：千斤頂、絲錐、套管公錐、沖擊把手、吊錘、鉆桿沖擊接頭，反事故接頭、套管割刀、套管銑刀、撈管器、反管器、磁力打撈器及其它工具等。,三、實驗報告要求 1. 根據(jù)實驗課內(nèi)容測繪一個硬質(zhì)合金鉆頭和一個金剛石鉆頭的結(jié)構(gòu)要素，并說明其適用地層條件。 2.根據(jù)所拆裝的水龍頭，畫出其結(jié)構(gòu)示意圖，并注明零件各稱。 3.舉出四種常用的打撈孔內(nèi)事故工具的名稱和作用。,實驗三、鉆進方法實驗,一、實驗?zāi)康?本次實驗是在學(xué)完巖石性質(zhì)，鋼粒鉆進，硬質(zhì)合金鉆進和金剛石鉆進章節(jié)后而進行的實驗，其目的如下： 1根據(jù)巖石性質(zhì)正確選擇鉆進方法，鉆頭類型及鉆進規(guī)程參數(shù)； 2通過實驗臺鉆進實驗測量鉆進規(guī)程參數(shù)，并能分析它們對鉆速的影響及相互關(guān)系； 3一般了解鉆機的操作及鉆進規(guī)程參數(shù)常見的測量方法；,二、實驗設(shè)備 鉆機、鉆塔、水泵、電動機及相關(guān)測試儀表。 三、實驗注意事項: 不許穿拖鞋和涼鞋進入鉆機廠、按要求戴好安全帽； 各儀器在講授前不得隨意觸動； 實驗前要求預(yù)習(xí)各儀器的工作原理和測試原理； 實驗時要嚴格按老師講授的步驟和注意事項去做； 實驗完畢要求清理鉆機廠周邊衛(wèi)生。,四、實驗內(nèi)容 依據(jù)所鉆巖石確定鉆進方法，鉆頭類型和規(guī)程參數(shù)； 通過實驗臺鉆進實驗,觀察并記錄鉆壓，轉(zhuǎn)數(shù)與鉆速之間的關(guān)系； 熟悉鉆機操作和鉆進規(guī)程參數(shù)各種儀表的應(yīng)用。,五、實驗步驟,依巖石性質(zhì)選擇鉆進方法，鉆頭類型，按正常鉆進確定鉆進規(guī)程參數(shù)，鉆壓P，轉(zhuǎn)速n泵量Q； 實驗前將已選定的鉆頭連接好，準備鉆進： 練習(xí)鉆機操作，包括轉(zhuǎn)速換擋，鉆壓調(diào)整，水泵變換。熟悉各種鉆進規(guī)程參數(shù)測量儀表的使用方法； 鉆進分小組分別在實驗臺進行，把所選定的轉(zhuǎn)速按1/3 n、 2/3n和n分三擋(可按鉆機轉(zhuǎn)數(shù)選擇相近位置)鉆壓按1/3 P、2/3P、P分三擋按照轉(zhuǎn)速從低到高，鉆壓從小到大的規(guī)律進行交叉取值鉆進實驗，鉆進時每一點（一個轉(zhuǎn)速一個鉆壓值)鉆5至7分種，在鉆進的同時，注意仔細觀察實驗鉆進情況。 在整個鉆進實驗過程中不改變泵量和泵壓； 在所使用的參數(shù)測量儀表上測取壓力轉(zhuǎn)數(shù)，沖洗液量的數(shù)值 當(dāng)完成各類的測量后，停機關(guān)泵，卸下鉆頭。,六、實驗報告要求,敘述根據(jù)巖石具體性質(zhì)所選擇的鉆進方法、鉆頭類型以及規(guī)程參數(shù)； 敘述鉆進規(guī)程參數(shù)及其測定方法，并將測得的數(shù)據(jù)填入表格中； 繪出以轉(zhuǎn)速n(rmin)，鉆壓P(kgf)為橫坐標的每種鉆速Vt(cmmin)曲線； 試用測得的結(jié)果分析鉆壓，轉(zhuǎn)速對鉆速的影響和各參數(shù)間的相互關(guān)系。,實驗四、沖擊回轉(zhuǎn)試驗,一、 實驗?zāi)康?本實驗的目的就是加深對課堂講授內(nèi)容的理解進一步掌握各種類型的沖擊器的工作原理，了解有關(guān)沖擊器的結(jié)構(gòu)及性能參數(shù)，并通過實習(xí)實驗提高學(xué)生的動手能力，力爭達到能夠獨力拆卸，安裝以及調(diào)試沖擊器的能力。 另外由于沖擊回轉(zhuǎn)鉆進方法對設(shè)備和機具都有些相應(yīng)的要求，因而還要了解沖擊回轉(zhuǎn)鉆進用鉆探設(shè)備和相應(yīng)的附屬工具等。,二、實驗儀器,閥式正作用沖擊器 閥式反作用沖擊器 轉(zhuǎn)閥式?jīng)_擊器 射吸式?jīng)_擊器 射流式?jīng)_擊器 雙作用沖擊器 風(fēng)動沖擊器,三、實驗內(nèi)容,按沖擊器的結(jié)構(gòu)原理圖拆卸和組裝沖擊器； 觀摩沖擊器工作工程試驗。 了解沖擊回轉(zhuǎn)鉆進用附屬設(shè)備和鉆具的特點。,四、實驗報告