岩心钻探课程设计加部分图.doc

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1、岩心钻探课程设计参考资料第一章 岩石的物理力学性质1 岩石的强度岩石强度是指岩石在各种形式的外力（拉伸、压缩、剪切、弯曲）作用下抵抗破碎的能力。强度的单位是Pa（帕）或MPa（兆帕），常见岩石的强度见表1-1和表1-2。表1-1 几种常见岩石单轴向抗压强度表岩石名称抗压强度（MPa）岩石名称抗压强度（MPa）石英磁铁矿290.0-315.7蚀变闪长岩55.1石英镜铁矿330.0致密灰岩95.6硅化流纹斑岩306.8闪长岩200.2硅质板岩261.1绢云母拉长片岩142.6球状流纹岩257.2石英片岩187.5伟晶岩204.7细粒硅化硬砂岩186.9黑云母花岗岩134.2大理岩矽卡岩互层64.8

2、斜长黑云母片岩78.4煌斑岩132.0蚀变凝灰岩115.2黑云母石英闪长岩207.0花岗闪长岩169.8角闪石闪长岩144.0钠长斑岩102.4蚀变正长斑岩29.0细粒花岗岩183.3强硅化粉砂岩164.6细中粒花岗岩154.8绿泥石化闪长玢岩231.0辉绿岩254闪长玢岩143.0粗粒花岗岩100.1硅化灰岩241.0细粒斜长花岗岩170.2安山岩122.0中粒斑状花岗岩153.0含铁石英岩247.0石灰闪长岩192.0硅质灰岩166.0砂质页岩174.8风化花岗闪长岩36.0结晶灰岩40.0白云岩157.4粉砂岩223.1周口店花岗岩220.0千枚岩183.7纯橄榄岩56.0二云母石英片岩

3、65.4变质安山岩33.0绢云母片岩125.2橄榄岩25.0粉砂岩63.1辉长岩82.8黄铁铝锌矿358.6菱镁岩95.3深灰色硅质页岩75.5表1-2 几种主要岩石在不同形变化下相对强度岩石名称相对强度（%）抗压抗剪抗弯抗拉花岗岩100982-4砂 岩10010-122-62-5石灰岩100158-104-10页 岩100251462 岩石的硬度岩石的硬度是岩石抵抗工具侵入的能力。硬度的单位是MPa（兆帕）。常见岩矿物的压入硬度见表1-3和表1-4。 表1-3 常见岩石的压入硬度 单位：MPa岩石名称压入硬度岩石名称压入硬度泥质板岩泥质页岩2-7.5石英闪长岩40-43中粒砂岩17-25辉绿

4、岩50-55细粒砂岩25-33玄武岩10-14粉砂岩7-9.5辉岩34-38多孔石灰岩8.5-11.5石英岩58-73致密石灰岩11-20碧玉铁质岩70-81致密白云岩12-14大理岩9.5-13硅化白云岩40-45霓石角岩80-85燧石60-70正长斑岩31.5-33含泥质和钙质的燧石36-43浑长岩20-24花岗岩30-37石灰岩7-15正长岩35-38 表1-4 不同矿物的各种硬度表 单位：MPa矿 物名 称莫氏硬度HM显微硬度H赫兹硬度HZ压入硬度HE肖氏硬度HS洛氏HR维氏HV诺氏HL滑 石岩 盐石 膏方解石硬石膏白云岩萤 石磷灰石长 石燧 石石 英黄 玉刚 玉金刚石1-23-456

5、-78910-222818-150026604150-5840-252006301100220032501890536079509250-10000112001430020600100000-33013501700-16303600-49304900-560074507100-90201250017000-2200080000-8500050-140920-110023702530-3080525011500-50-2051170-160024102930-483050207100-6-833-374079-868988-3 岩石的研磨性岩石研磨性是指岩石磨损工具的能力它决定了钻头及切削具的消

6、耗。岩石研磨性指标视测定方法而定。岩石按研磨性分类见表1-5。岩石磨擦系数见表1-6和表1-7。表1-5 研磨杆所得岩石研磨性分类表研磨性等 级研磨性程 度研磨性指 标（mg）代 表 岩 石1极低90含刚玉岩石表1-6 几种岩石的磨擦系数表岩石名称磨擦系数岩石名称摩擦系数铁质石英岩花岗岩石英质砂岩0.35-0.450.30-0.400.35-0.50石灰岩泥灰岩粘土0.25-0.350.20-0.300.11-0.29表1-7 不同介质下的岩石磨擦系数表岩石名称岩石表面状况干燥水湿润泥浆湿润泥质页岩石灰岩白云岩弱胶结尖角颗粒砂岩弱胶结圆角颗粒砂岩硬质砂岩石英岩花岗岩无水石膏0.20-0.250

7、.35-0.400.38-0.420.32-0.420.22-0.340.43-0.480.46-0.480.47-0.55-0.15-0.200.33-0.380.36-0.480.27-0.400.20-0.300.43-0.450.48-0.500.46-0.530.39-0.45011-0.130.31-0.350.34-0.380.25-0.350.17-0.250.40-0.430.42-0.440.45-0.520.37-0.404 岩石的可钻性岩石的可钻性表示钻进过程中岩石抵抗破碎的程度是岩石的综合特性，是衡量钻进难易程度的主要指标。岩心钻探岩石的可钻性分级表见表1-8。118

8、表1-8 岩石可钻性分级标准表岩 石 级 别岩 石 类 别岩石物理性质时效回次长度（m）代 表 性 岩 石压入硬度MPa摆球硬度统计效率mh弹次塑性系数金刚石硬合金钢粒1松软疏散的280次生黄土、次生江泥土、泥质土壤、软砂质土壤、冲积砂土层、湿的软泥硅、土泥灰质腐植层2较松软疏散的240黄土层、红土层、松散的泥灰层、松散的高岭土类、砂浆、黄土层、冰含有10-20砾石的粘土，砂质土层3软的200全部风化变质的页岩、板岩、千枚岩、片岩、轻微微胶结的砂层、泥灰层、石膏质土层、褐煤烟煤、松软锰矿4较软的1.70页岩类、较致密的泥灰岩、泥质砂岩、块状石灰岩、白云岩、风化剧烈的橄榄岩、和蛇纹岩、铝矾土、中

9、硬煤层、岩盐钾盐无水石膏高岭土层、褐铁矿、火山碳灰岩5稍硬的900-190028-350.33- 0.372.90- 3.802.501.50卵石碎石砾石层、崩层泥质板岩、细粒石灰岩、细粒结晶的石灰岩大理岩、蛇纹岩、纯橄榄岩、风化的角闪斑岩、硬烟煤无煤烟松散砂质硅灰岩6中等硬度1750- 275034-420.29- 0.352.30-3.102.001.501.30黑色角闪斜长片麻岩、白云斜长片麻岩、黑云母大理岩、白云岩、蚀变角闪闪长岩、角闪岩角岩7中等硬度2600- 360040-480.27-0.321.90-2.601.401.351.10白云斜长片麻岩、石英白云石大理岩、透辉石化闪长

10、玢岩、黑云角闪斜长岩、透辉石岩、白云石大理岩、石英闪长玢岩、黑云母石英片岩8硬的3400-440046-540.23-0.291.50-2.100.801.200.85花岗岩、矽卡岩、化闪长玢岩、柘榴子矽卡岩、石英闪长斑岩、石英角闪岩、混合伟晶岩、黑云母花岗岩、斜长闪长岩、斜长角闪岩、混合片麻岩、凝灰岩9硬的4200-520052-600.20-0.261.10-1.701.000.65混合岩化浅粒岩、花岗岩、斜长角闪岩、混合闪长岩、斜长闪长岩、钾长伟晶岩、橄榄岩斜长混合岩、闪长玢岩、斑状花岗岩闪长岩10坚硬的5000-610059-680.17-0.240.80-1.200.750.50硅化

11、大理岩、矽卡岩、混合斜长片麻岩、钠长斑岩、钾长伟晶岩、斜长角闪岩、长英质混合岩化角闪岩、斜长岩、花岗岩、石英岩、硅质凝灰砂砾岩、英安质角砾熔岩11坚硬的6000-720067-750.15-0.220.50-0.950.500.32凝灰岩 石英角岩 英安岩12最坚硬1000700.200.600.16石英角岩 玉髓熔凝灰岩 纯石英岩第二章 岩心钻探设备岩心钻探设备的选择依据是施工地区地质条件、钻探目的、钻进方法、孔径、孔深、交通条件等。1 岩心钻机常用的岩芯钻机有立轴式和转盘式。全液压钻机用得少，过去以XU型为主，目前还保留使用，作为保留机型，发展机型为液压立轴式岩心钻机“XY”型，有XY-1

12、、XY-2、XY-3、XY-4、XY-5等数种。钻机的技术性能见表2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7。表2-1 XY系列1型钻机主要技术参数表型 号技 术 参 数XY-1XY-1A钻进深度 m钻杆直径 mm钻孔倾角 ()1004275-90100 10042 4375-90立轴回转器通孔内径 mm44转 速正r/min142; 285; 570160-1035(五档)反r/min给进机构型 式上顶力 kN给进力 kN给进行程 mm双油缸24.514.7450同左29.422.5450表2-2 XY-2型钻机主要技术参数表型号技术参数XY-2XY-2BXY-2P钻进深度 m钻

13、杆直径 mm钻孔倾角 ()320605304264043320605304223050305420-3600-3600-360立轴回转器通孔内径mm68；769661转速正r/min 65；114；180；248；310；538；849；1172 57；99；157；217；270；470；742；1024101；206；415；843；147；299；602；1223反r/min51；242；45；212；给进机构型 式上顶力 kN给进力 kN给进行程mm液压双缸58.844.1600液压双缸58.844.1600液压双缸44.129.4600升降机型 式最大提升能力kN提升速度m/s卷筒直

14、径mm钢绳直径mm容绳量 m行星式29.40.51; 0.89; 1.4; 1.9420012.5 1450 45行星式29.40.51; 0.89; 1.4; 1.942001445行星式19.60.56; 1.1451501036移动油缸行程mm400410开合式表2-3 XY-3型钻机主要技术参数表钻进深度 m钻杆直径 mm钻孔倾角 ()60050；5375-90给进机构型 式上顶力 kN给进力 kN给进行程mm49.024.5600立轴回转器通孔内径mm转速正r/min170；425；600；310；785；1100移动液压缸行程mm350动力机型 式功率 KW转速 r/minJO2-

15、72-4 2135G30 301470 1500反r/min115；210升降机型 式最大提升能力kN提升速度m/s卷筒直径mm钢绳直径mm容绳量 m液压双缸36.80.72;1.80;2.502641560液压泵型式工作压力 MPa排量 L/minYBC-/807.8545质量总质量（不含动力机）kg最大部件质量kg1500220外形尺寸 mm267011001750生产厂家北京探矿机械厂表2-4 XY-4型钻机主要技术参数表钻进深度 m钻杆直径 mm钻孔倾角 ()1000 70042 50360给进机构型 式上顶力 kN给进力 kN给进行程 mm液压双缸78.458.8600立轴回转器通孔

16、内径mm68转速正r/minN=1500时101; 187; 267; 388;311; 574; 819;1191移动液压缸行程 mm400动力机型 式功率 kW转速 r/minJQ2-72-4 49530 371470 2000反r/min83; 251升降机型 式最大提升能力kN提升速度 m/s卷筒直径 mm钢绳直径 mm容绳量 m闸轮直径 mm制带宽度 mm行星带水冷29.40.82; 1.51; 2.16; 3.132851652490120油泵型 式工作压力 MPa排量 L/min额定转数BC-32/807.85321500质量总质量（不含动力机）kg最大部件质量kg1500218

17、外形尺寸 mm264011001750生产单位无锡、西北探矿机厂表2-5 XY-5型钻机主要技术参数表钻进深度 m钻杆直径 mm钻孔倾角 ()1000 150060 5080-90给进机构型式上顶力 kN给进力 kN给进行程 mm液压双缸132.488.0500立轴回转器通孔内径mm80转速正r/min58；166；261；355；294；577；906；1232移动液压缸行程mm450动力机型式功率 KW转速 r/minJQ2-91-4 4135G55 601470 1500反r/min65；225升降机型式最大提升能力kN提升速度 m/s卷筒直径 mm钢绳直径 mm容绳量 m行星式带水刹车

18、3920.89；1.74;2.73;3.13; 3.72; 6.0835018.5140液压泵型式工作压力 MPa排量 L/minYBC-45/807.8545质量总质量（不含动力机）kg最大部件质量kg3500外形尺寸mm319014502140生产厂家张家口探矿机械厂表2-6 XU型钻机主要技术参数表 型号技术参数XU-100XU300-2XU-600钻进深度 ( m)100300600钻杆直径 (mm)424250钻孔直径 (mm)75-11075-15075-150钻孔倾角 ()75-900-9065-90回转器型式立轴式立轴式立轴式回转器转速（正）r/min142 285 57011

19、8 226 308 585160 285 470回转器转速（反）r/min73 140给进机构型式油压双缸油压双缸油压双缸给进机上顶力（kN）5030给进机给进力（kN）83060给进机给进行程（mm）350450500升降机型式游星式游星式游星式升降机提升能力（kN）102025升降机提升速度（m/s）0.41 0.82 1.640.64 1.28 1.68 3.211.14 1.94 3.26动力机功率 （kW）7.51530总重（kg）4199001500外形尺寸（mm）22801080140021009701500264011501810生产单位北京探机厂重庆探机厂张家口探机厂表2-7

20、 XU、JU型岩芯钻机主要技术性能参数表 型号技术参数XU-600-3JU600-1000JU-1500钻进深度 ( m)1000 600300600钻杆直径 (mm)42.5042.5050.60钻孔直径 (mm)46-15056-15056-150钻孔倾角 ()65-900-36080-90回转器型式立轴式立轴式立轴式回转器转速（正）r/min165 280 270 388 655 1096101 104 264 390 310 574 815 1188回转器转速（反）r/min12283 230给进机构型式油压双缸油压双缸油压双缸给进机上顶力（kN）80100140给进机给进力（kN）6

21、075100给进机给进行程（mm）500600500升降机型式游星式游星式带水冷游星式带水刹车升降机提升能力（kN）253535-40升降机提升速度（m/s）1.41 1.94 3.260.82 1.51 2.16 3.140.69-9.17动力机功率 （kW）303648.8总重（kg）210016503700外形尺寸（mm）264011501810272011801500319014502021生产单位张家口探机厂无锡探机厂张家口探机厂2 水泵钻探中常用往复式泥浆泵，主要根据所需的泵量泵压进行选择，常用往复式泥浆泵的技术性能见表2-8、2-9、2-10。表2-8 岩心钻探常用泥浆主要技术参

22、数表泵的型号BW-100BW-120BW-150BW-200BW-100BW-250BW-320类 型三缸单作用活塞泵单缸双作用活塞泵三缸单作用活塞泵三缸单作用活塞泵双缸双作用活塞泵三缸单作用活塞泵三缸单作用活塞泵泵 量(L/min)18;23;28;35;43;53;72;9012032;38;47;58;72;90;125;150102;125;164;200200;125250;145;90;52;166;96;60;35320;250;165;118;180;130;92;66泵 压（MPa）5.6;5.6;5.6;5.6;5.44.5;3;2.51.37;7;6;4.8;4;3.2;

23、2.3;1.88.0;7.0;6;53.29;5.882.45;4.41;5.88;3.92;5.88;6.86;6.864;5;6;8;6;8;9;10泵缸内径（mm）6085707080;6580;6580;60活塞行程（mm）65857010085100110活塞往复次数1min38;47;57;70;87;106;147;18115047;57;71;86;107;130;183;222107;130;171;209145200;116;7242;200;116;72;42214;153;109;78皮带轮直径（mm）无皮带轮270皮带轮410（节径）410（节径）480（节径）驱动功

24、率kW5.54.47.3523.53151530吸水管内径（mm）45324576537676排水管内径（mm）3225.43251285151调节流量方式变通箱改变往复次数变速箱改变往复次数四级变速箱改变往复次数更换缸套四级变速箱改变往复次数或更换缸套四级变速箱改变往复次数或更换缸套外形尺寸（mm）1840835840900700922050625986100099565012506308201000995650109511001200(带电机)质 量（kg）314（不含电动机）140（不含电动机）516（含电动机）5203005001000（含电动机）生产单位北京探矿机械厂无锡探矿机械厂衡

25、阳探矿机械厂衡阳探矿机械厂无锡探矿机械厂衡阳探矿机械厂衡阳探矿机械厂泵的型号BWJ-30BWJ-80BWJ-125BW-100BW-100长江ZBB-2长江ZBB-200/40类 型三缸单作用活塞泵三缸单作用活塞泵三缸单作用活塞泵三缸单作用活塞泵双缸双作用活塞泵三缸单作用活塞泵三缸单作用活塞泵泵量(L/min)30;2080;57;4227;37;46;55;66;92;35;50;65;85;12560;10010030-154150-200泵压（MPa）最大3最大3最大4.53;1.532.7-6最大4表2-9 常用往复式泥浆泵技术规格 类型技术规格SNB 90WX-200型式三缸单作用卧

26、式双缸双作用卧式最大排量（L/min）90 72 53 43 35 25 18200 125最大压力（Mpa）6.5 2.5 3.04.0 6.0缸套直径（mm）6080 65活塞行程（mm）6585活塞往复次数（V/min）145拉杆直径（mm）传动轴转速（r/min）1500530传动轮直径（mm）三角皮带轮节径（mm）385三角皮轮类型及槽数BX5所需功率（KW）5.515吸水口径（mm）4565排水口径（mm）2528外形尺寸（mm）18408358401050630820泵休重量（Kg）185300表2-10 常用往复泵型号最大泵速（L/min）最大泵压MPa重量（Kg）生产厂备注W

27、X-20015020064300无锡探矿厂可用两种规格缸套BW250/502505400衡阳探矿厂亦可改为直径为60mm的缸套SNB-90905386北京探矿厂为变速泵，可满足300-1000m孔深需要BW-1501507516衡阳探矿厂为变速泵可满足1000-1500m孔深需要BWB-2502507500衡阳探矿厂适用于1000m大口径岩心钻探继1500m小口径金刚石岩心钻探3 泥浆搅拌机泥浆搅拌机分立式、卧式两种，岩芯钻探用泥浆搅拌机可采用0.4m3卧式搅拌获0.5-1.0m3立式搅拌，见图2-1和表2-11。1-输水管；2-工作轮；3-齿轮箱；4-轴承；5-传动轴；6-伞齿轮；7-机架；

28、8-搅拌轴；9-搅叶；10-搅池图2-1 立式搅拌机结构示意图表2-11 泥浆搅拌机规格表型 号NJ-300型NJ-600型总容量 L400750有效容量 L300600搅拌筒直径 min8501000螺旋桨个数22螺旋桨转数 r/min600600螺旋桨直径 mm320325外形尺寸 mm131011301640（不含动力机）重量 kg200400最大分解质量 kg150200动 力 机JQ2-42-2,7.5kw电动机；195型，12马力，1200r/min柴油机注：均为立式单筒4 动力机选择动力机的选择包括类型的选择与所需功率的确定。一、 动力机类型的选择1、电动机凡是有电源的地方，常选

29、用交流感应电动机，因其重量轻、结构简单，使用维护方便、不污染环境。常用的型号如表2-12。在没有电源的地方可是用柴油机，常用型号如表2-13。2、启动设备（1）三项闸刀开关：一般用来启动低压500V、功率10kw以下的电动机。选用开关的额定电流不应小于电动机额定电流的三倍，但不应大于供电变压器的额定电流。其常用规格有三线500V,15A、30A、60A等（2）三项铁壳开关：选用铁壳开关的额定电流应为电机额定电流的三倍以上，它可用于2228kw以下低压电动机的全压起动。其常用规格由500V,20A、30A、60A、100A等。（3）磁力启动器（电磁开关）：主要用于75kw以下电动机的启动及保护（

30、见表2-14）。表2-14 QC10系列电磁启动器技术参数表型 号额定电流（A）所配交流接触器型 号可控鼠笼型电动机最大功率（kw）220（V）380（V）500（V）QC10-15CJ10-51.22.22.2QC10-210CJ10-102.244QC10-320CJ10-205.51010QC10-440CJ10-40112026QC10-560CJ10-601730QC10-6100CJ10-1002950QC10-7150CJ10-1504775（4）Y-起动器：主要作为感应电动机Y-换接起动及停止用。使用于在正常运行时，绕组是接法的较大容量的电动机。自动式具有过载及失压保护（见表2

31、-15）。（5）自耦式降压起动器（起动补偿器）：常用于QJ2和QJ3系列。适用于容量较大和正常运行时接成Y而不允许采用起动器的鼠笼式异步电动机（见表2-16）。3、照明发电机（见表2-17）4、机没有电源，但钻机比较集中，可考虑设置小型电站，常用柴油发电机组技术参数，如表2-18。表2-12 JQ系列三相异步电动机型号额 定 值起动电流起动转矩最大转矩外形尺寸（mm）重量系 列功率KW电压(V)电流(A)转速r/min额定电流A额定转矩KN* M额定转矩KN*M长宽高JQ2-61-41338025.614607.01.32.0635455425150JQ2系列62-41738032.91460

32、7.01.32.067545542515871-42238042.514707.01.22.076051550523572-43038057.614707.01.22.078551550527582-4403807514706.51.22.092062556042591-455380102.514706.51.22.099072063053892-475380137.514706.51.12.0104072063062593-410038018414706.51.12.01040720630670JQ4-21-41.13802.8314107.01.82.03002301052022-41.5

33、3803.6514107.01.82.030023011522JQ4系列31-42.238050.214307.01.82.03302501852641-433806.714307.01.82.03602702053242-4438085.214407.01.82.03902702054051-45.538011.414407.01.82.04002902755052-47.538015.114507.01.62.04402902756061-41038020.414507.01.62.04603503258062-41338025.814607.01.62.05103503259371-41

34、73803314607.01.62.060041539514872-42238042.414707.01.62.064041539516773-43038057.514707.01.62.0685415395113注：1、JQ2系列为一般用途的三相鼠笼型异步电动机，适用于对起动性能、调速性能及转差率均无特殊要求的机构设备上，电动机为封闭自扇冷式，可用在灰尘较多、水土飞溅的场所。2、JQ4系列可用于在起动性能上无特殊要求的机械设备，如水泵运输机械及矿山机械等。表2-13 常用柴油机技术参数表型 号105系列115系列125系列135系列146系列110521052105千310541054105千6105Q4115V24115L4115Q4115S东方红542135G4135G5135G12V1354162A6146Ag35g-54型 号复合式同左同左同左同左同左同左同左同左同左同左同左同左同左同左同左气缸数1223446444246124644气缸直