套管,潜孔锤复合性钻进工艺在河床卵砾石层中的应用.pdf

第 1 9 卷第 3 期 吉 林 地 质 V o I 1 9，N O 3 S e D 1，2 0 0 o 文 章编 号：1 0 0 1 2 4 2 7(2 0 0 0)0 3 0 0 8 3 0 4 套 管、潜 孔锤 复合 性钻 进 工艺 在 河床 卵砾 石 层 中 的应 用 许 厚 材(长春 科技 掌吉琳 长寡 1 3 0 0 2 6)摘 要：在 卵砾石 层 中钻进，采 用常 规钻 进 方法 效 果 灾佳。本 文 介 绍 的采 用 套 管 钻 进 和 潜 孔 锤 钻进 相结 合 的复 合 性 钻进 工 艺，有 效地 解决 了在卵 砾 石层 中钻 进 的难题。葶 ：三 竺 苎 兰 堂 ：姜 篓；毒竺 苎 芒 三 莘；盟!亘 呈；水 上 施 工 中 围 分 类 号 _ 菇 西 i 丽 -。1工 程 概 况 钇遂2，乞“引松入 长”工程 是将松花 江水引人 长春市，以扭转 长期 以来 长 春市 生 产、生 活严 重缺 水局面 的工程。泵 站的泵 房设 在江边，江心安设 戽头。戽头与泵 房之 间铺 设 直径 为 2 m 的引 水 自流 管线 2根。为防止 自流管线水 中部分在 排空时钢 管浮起，采用 固定带 将钢 管与河 床锚 固在一起。固定方 法是在河 床上打锚 固桩，然 后安装 固定带。本 工程设计锚 杆孔共 1 8对 3 6根，孔径 l O O mm，孔距 l O m，孔 深 4 6 m 不 等，钻 孔在 玄武岩 中的长度不 小于 3 m。由于在卵砾 石层 中钻进，我们 采用 了跟 套 管钻 进 和潜 孔锤 钻进 相 结 合 的 钻进 工 艺，成 功 地 解 决 了在 卵 砾 石 地 层 中钻 进 之难 题。2工 程地质情 况 施 工区域 内的地 层 自上 而下分成 卵砾石层、破碎裂 隙发 育 的玄武 岩及完 整玄武岩 层。(1)卵砾 石层 厚约 1 5 2 m，含 砂量 2 O，砾石平均 粒径 为 4 4 0 0 mm。(2)破碎、裂 隙发育 的玄 武 岩地层，厚 约 O 9 m，含 空洞，研 磨 性 较 差，可钻 性 较 好 但 坍 塌 掉 块 严 重。(3)完整致密 隐晶质 玄武岩，坚 硬、研磨性 极强，可钻性 在 8级 以上。3套 管潜 孔 锤 钻 进 碎 岩特 点 套营钻进 过程 中，套 管在 冲击 器 的带动下 进行 冲击 回转 钻进，在 冲击 器 的 冲击 作用 下 收稿 日期：1 9 9 9 0 7 3 0：修订 日期 作者 简 介 许 厚材(L 9 7 4一)，男 2 0 0 0 0 4 2 6 江 西赣 州 ，长 春科 技 大学 博 士生 维普资讯 吉林地质 2 0 0 0年 卵砾石 分别进入 套管 和卵砾 石 层 中，避 免 了 常规钻 进 方 法 中因 卵砾 石 坍塌 而 发 生 的孔 内事 故，同时也减 少 了岩 石破碎量，破碎 后 的岩石 一部 分进 人套管 内，一部 分被 挤入卵砾 石层 中。由于潜孔 锤碎岩方 法，改变了传统 回转方 法 的碎 岩机理(切 削，研 磨，压 裂)，在 冲击 器作功 时产生 了动载 和应力集 中，使 可钻 性、研磨性 极强 的卵 石产 生粗 颗粒 的体积 破碎；由 于潜孔 锤在 冲击 回转钻进 时，加有一 定 的轴 向压 力，这就 有效 的改 善 了冲击 功 的传 递条件，加强 了冲击效 果；冲击 器连续不 断地 对 卵砾石 施加 冲击 荷载，在碎岩过 程 中裂 隙扩 展可 同时 从很多 薄弱 的地方开始 破坏，有 助于压碎体 和剪切体产 生。加之 在本工 程 中套 管封 闭隔绝 了 空气在 卵石层 的泄漏，在套管 与 钻具 的 间 隙产生 了高速 上 通 气流(1 5 2 m s)，迅 速 将破 碎 后 的岩 屑排 出孔 外避免 了重复 的破碎。以上特 点，决定 了此种钻进 工艺 具有钻进 效率高、钻 孔质量 好、孔 内事故 少、回次进 尺长、纯钻进 时间利用率 高、钻孔 成本低 等优点。4 设 备工 具 的选 择(1)动 力 头 钻 机：B TG J D一2型 工 程 钻 机 钻 孔 直 径(mm)：1 5 0 终 孔直径(mm)：1 1 0 钻 孔深度(m)：5 0 给 进 行 程(mm)：2 0 0 0 提 升 能 力(k N)：9 8 功 率(马 力)：1 5 转 速(r mi n)：(正)：2 5、4 0、1 2 5、2 0 4 (反)：2 5 油 缸 加 压(k N)：9 8 油 缸 提 升(k N)：2 4 5 总 重(k g)：1 5 1 0 给进 方式：液 压 回转方 式：动力 头(2)空 压 机：L一1 2 7型 压 力：0 7 MP a 风 量：1 2 0 m3 ml n (3)潜孔 锤：WC一8 5型、WC一1 5 0型、GC一1 0 0型(4)送 风 管：03 8 1 mm、05 0 8 9 mm 胶 管(5)钻 杆：07 3 t ri m(6)套 管：O1 2 7 mm 5施 工 工 艺、技 术 特 征 5 1施 工 工 艺 根据 施工要求，具体施 工工艺 如图 1所示。维普资讯 第 3期 许 厚 材：套 管、潜 孔锤 复 合 性钻 进 工艺 在 河 床 卵砾 石 层 中 的应 用 8 5 5 J 1 搭 设 水上 作业 平 台 采用 扣 件式脚 手架，钢管 为 5 0 m z n X 3 5 ram。钢管立 在河床 面上，间距 1 m=水平 面两 层钢 管，上层铺 厚度 为 6 0 ram 的木板，为钻机作 业面，下 层 起 稳 定 作 用，两 层 间 距 1 5 m。钢 管 间用 扣 件 连 接。5 1 2套 管 钻进 由 于卵 砾 石 及 破 碎 玄 武 岩 厚 度 较 大，采用普 通 回转 钻进，套管进 尺慢，而且 很难下 人 到稳 定岩 层。为此，将 WC一1 5 0 GC一1 0 0型冲击 器和套 管 连接 起 来 实施 冲击 回转 钻进，套管选 择 直径 为 1 2 7 ram 的套 管，根据卵砾 层及 破 碎 玄 武 岩厚 度，其 长 度在 6 1 0 m 不 等，待套 管钻人预 计深度后(法兰 盘在水 面 以上)将 套 管 固定 并将法 兰盘卸 开，取 出冲击 器。从 而彻底 解决 了卵 砾石层 跟套 管钻进难 题，钻具 连接如 图 2所示。5 1 3潜 孔锤钻进套 管 固定 以后，换 用 WC一8 5型 潜 孔锤 在套管 中钻进，直至预定孔 深。5 1 4起拔 套 管换接倒置 的 WC一1 5 0型冲击器，边 冲 击边 回转，将 套管拔 起=5 2钻 具 组 台 套 管 钻 进：O7 3钻 杆+W C一1 5 0 GC1 0 0冲击 器+01 2 7套 管 潜孔 锤钻 进：07 3钻杆+WC一8 5冲 击 器+球 齿 钻 头 起拔套 管：O7 3钻 杆+倒 置 的 WC 一1 5 0 GC一1 0 0 冲 击 器+01 2 7套 管 5 3 钻 进参数 套 管 钻 进：转 速 为 2 5 r ml n 钻 压 为 56 k N。匪 7 -巫 旦匝 董=丽 图 1施 工工 艺流 程 围 F1g 1 Th e c o n s t c t i o n t e c h n o l o g i c a l pr e c e s s 图 2钻 具 组 合 圈 F k g 2 Th e d r i l l ing t o o l a n d i t s a t t a c h me n t 1 WC一1 5 0 GC一1 0 0潜孔 锤；2 法 兰 盘；3 D1 2 7套 管 潜孔锤钻进：根 据 冲击 器冲击频 率 与钴 头最 优转 角 关系 曲线 钻机 的转速 应控 制在 2 0 2 5 r rai n，钻进 压力 仅需 克服 冲击 器 的反 弹 力，一 般 为 7 08 O k N 即可，风 压保 持 在 0 7 MP a 0 8 MP a即可 克服背 压，满足 冲击器工作 要求，风量采 用 1 0 1 2 ml n可满 足排 渣 要 求 6应 用 前 景 采用 潜孔 锤在卵 石层 中钻 进，并结合 跟套管钻进，针对 性极强，克服 了普 通 回转 或单纯 冲击 钻进 的缺点，达 到 了普通 方法无法达 到 的高效 率，套管 回收率 高，配 以其 它辅 助措 施可 以满 足地 质取心、取样要 求，因此 可用于 工程地质勘 察和岩 土工程勘 察。此外，该工艺 方法在 滑坡、边 坡治理 和深 基坑 开挖 过 程 中，设 计 施工 的锚杆、斜 拉桩，特别在 卵石层破碎 岩体覆 盖 的地层 中钻进，尤其能够 体现他 的高效、优质，解决 了常规 方法 罕 罕 孚 罕 罕 维普资讯 8 6 吉林地质 2 0 0 0 难 以施 工的 问题。园此它在 工程 地质勘察 以及工程 施工钻 探中有广 阔的应 用前景：Appl i c at i on o f c as i n g dr i l l t ec h ni qu e f or n g an d DTH dr i l l i n g c om bi n e d bou l d er f or ma t i on (Cha n g c hu n Un i v e r s i t y o f S c i e n c e s a n d Te c h n o l o g y，Ch an g c h u n 1 3 0 0 2 6，Ch i n a)Ab s t r a c t：Di f f i c u l t i e s a r e e n c o u n t e red i n d r i l l i n g i n b o u l d e r f o r ma t i o n a r e e f f i c i e n t l y e l i mi n a t e d b y u s i n g o f a c o mb i n e d d r i l l i n g t e c hn i q u e wh i c h c o mb i n e s c a s i n g d r i l l i n g wi t h DTH d r i l l i n g me t h o d Ke y wor d s：c a s i n g d r i l l i n g；DTH d r i l l i n g；c o m b i n e d d r i l l i n g t ecc h n i q u e；b o u l d e r f o r ma t i o n；d r i l l i n g o n wa t e r (上 接 第 6 4页)参 考 文 献【1 李 继 钧 耿 清 国发 展持 续 农业 促 进 中 国农 业 现 代 化 的 健 康 发 展 J 农 业 现 代 化 研 究，1 0 9 3，1 4(5)：2 9 3 2 9 4 【2 j 卢 良恕中 国农 业现 代 化建设 之展 望 j 生 态 农业 研 究 1 9 9 3，l(3)：1-8 3 刘 昌 明 由懋 正南 水北 调 与华 北 平原 农业 持 续发 展 J：生 态农业 研 究 1 9 9 3，1(I)：4 5 5 0 4 刘 昌明南 水 北调 与 我 国北 方 农业 的持 续 发展 中国科 学 报 1 9 9 3 I 一 8 5 邵 庆 山，刘 东辉节 水型 农业 是 西北 经 济持 续 发展 的关键 A 中 国地 理 学会 水 文 专 业 委 员会 第 五 次全 国水 文 学术 会议 论 文集 c 北 京：科学 出版 社，1 9 9 2 Su s t ai n abl e c o or di n a t e dev el opmen t s t u dy o n wat er r es ou r c e an d a gr i c ul t ur e i n t h e So ng y u an ar ea W U W e n-y e TANG J i e LI F e n g q u a n (C h a n g c h u n Un v e r s l t y o f S c i e n c e s a n d Te c h n o l o g y，C h a n g c h u n 1 3 0 0 2 6，C h i n a)Ab s t r a c t：Ag r i c u hu e d e v e l o p me n t f mm c o n v e n t i o n a l s t y l e t o s u s t a i n a b l e s t y l e l i e s i n d e v e l o p me n t o f s c i e n c e s a n d t e c h n o l o g yW a t e r i s o n e o f i mp o r t a n t f a c t o r s wh i c h h a v e e f f e c t o n a g r i e u l r u r a l p rod u c t，8 0 e x p l o i t i n g wa t e r r e s o ur c e r a t i o n a l l y a n d a n a l y z i n g t he l a w i n s p a c e t i me c h a n g e c a n a s s u r e t h e s u s t a i n a b l e d e v e l o p me n t The p a p e r a n a l y s e s t h e s t a t u s O f wa t e r r e s o u r c e i n t h e S o n g y u a n a r e a，i n o r d e r t o u n d e r s t a n d t h e r e l a t i o n b e t we e n wa t e r r e sou r c e a n d a g r i c u l t u r a l S U S t a i n a b l e d e v e l o p me n t Ke y wo r d s：r e g i o n a l wa t e r r e s o u r c e；s u s t a i n a b l e a g ric u l t u r e；h a r mo ni o u s d e v e l o p me n t 维普资讯