水文地质孔钻进解析课件.ppt

1、 第二章第二章 水文地质孔钻进水文地质孔钻进第一节第一节 水文地质孔钻探的设备水文地质孔钻探的设备 一般是借用岩心钻机。专用于水文地质钻探的设备为数不多。有北京探矿厂生产的DPP-100型汽车钻机。它适合钻进各类浅井，全部设备安装在解放牌汽车上。是一种能整体运输而不需拆装的自行式钻探设备。用这种钻机进行浅部水文钻探是当前国内较合适的设备。一、一、DPPDPP100100型钻机主要技术规格型钻机主要技术规格钻孔深度 70100米 钻孔直径 150200毫米 转盘转数 55、102、176、340转分 给进方式 手摇绞车钢绳加压方式 升降机型式 摩擦式 升降机起重量 1250公斤 动力 解放牌汽车

2、动力驱动 水泵型式 BW25060全机总重(包括汽车)6.5吨加压装置加压装置绞车绞车转盘转盘减速箱减速箱传动箱传动箱二、钻二、钻机组成机组成 将动力分别传递，同时也将动力抬高一定高度以便动力能经万向轴顺利传出。1 1、传动箱、传动箱 根据钻探工艺要求转盘、绞车和水泵应得到不同的转速。2 2、减速箱、减速箱 为了便于孔口操作。其结构与岩心钻转盘钻机相同。3 3、转盘、转盘 升降钻具。4 4、绞车、绞车 当开钻或孔深较小时，仅依靠钻具自身的重量来加压钻头是不够的。因此，安装了加压装置。5 5、加压装置、加压装置三、三、DPP-100DPP-100型钻机传动系统型钻机传动系统 如图所示。动力由汽车

3、发动机经离台器2传给汽车变速箱3，汽车变速箱经万向轴将动力传给传动箱4，传动箱将动力分为两支，汽车行走时传动箱将动力经万向轴传动汽车后桥7而使车轮转动，当钻进时传动箱将动力经万向轴传给减速箱5，经过减速箱动力可分别传给转盘6、绞车8和水泵9。1 1一汽车发动机；一汽车发动机；2 2一离合器；一离合器；3 3一气车变速箱；一气车变速箱；4 4一传动箱；一传动箱；5 5一减速箱；一减速箱；6 6一转盘；一转盘；7 7一气车后桥；一气车后桥；8 8一绞车；一绞车；9 9一水泵一水泵一、岩石一、岩石水理性质水理性质容水度容水度给水度给水度透水性透水性第二节第二节 水文地质孔钻进水文地质孔钻进1 1、容

4、水度、容水度 岩石能容纳一定水量的性能称岩石容水度，容水度的数值等于所容纳水的体积与岩石体积之比。2 2、给水度、给水度 水能从岩石中自由流出的能力称岩石的给水度，其数值等于流出的水体积和岩石体积之比。给水度与孔隙度区别在于前者是指水能串通而流出的数量，后者包括密封的孔隙。3 3、透水性、透水性 在水的重力作用下，岩石允许水通过的性能称为透水性，通常用渗透系数表示。二、地二、地下水分类下水分类潜水潜水层间水层间水岩溶水岩溶水1 1、潜水、潜水 埋藏在地表以下第一个隔水层以上的地下水，叫做潜水。潜水因距地表较近，容易接受大气降水和地表水的补给，水位和水量受气象因素影响较大。2 2、层间水、层间水

5、 埋藏在地表以下两个隔水层之间的水叫做层间水。当两个隔水层间完全充满具有水头压力的水称承压水，当两个隔水层不完全充满地下水叫做无压层间水。3 3、岩溶水、岩溶水 存在于可溶性岩层的裂隙、溶洞或暗河中，由于裂隙、溶洞较大，降水易下渗，因此，动态变化受气候影响显著，水位变化幅度大。三、钻三、钻进特点进特点套管套管钻头钻头钻杆钻杆钻进钻进参数参数1 1、套管、套管 使用外平大直径套管：用于水文钻探的套管接头都作成内加厚或端部不加厚的光平管。为了加大管材强度，壁厚较岩心钻探采用的套管加大了一倍以上。2 2、钻头、钻头 钻头结构：采用大水口、少量切削具的钻头结构，镶焊在钻头上的硬合金多采用片状的，合金数

6、目也相应地减少。为了加大水口和通水间隙，多数钻头作成肋骨钻头。3 3、钻杆、钻杆 采用大直径钻杆：为了增加扭矩，采用大直径钻杆，而且都作成外加厚钻杆以减小冲洗液在钻杆中流动的阻力。4 4、钻进参数、钻进参数 钻进工艺：采用“轻压、慢转、大泵量”的钻进规程。1 1、轻压、轻压 采用轻压可以防止扭断钻杆等事故，而且还能起到防止孔斜从而提高了钻孔质量。2 2、慢转、慢转 是为了适应水文地质孔大直径、大扭矩而采用的技术措施。专用水文钻机其转数往20120转分之间设立挡级。慢转也减少了钻具在孔内的搅动，从而有利于孔壁的稳定。3 3、大泵量、大泵量 使循环的液流流速增高，使排粉干净，防止重复破碎和事故。这

7、就要求水文地质孔钻探设备要配备大能量的洗井泵，或配双台泵以增加洗孔效果。四、施工方法四、施工方法自下而上施工自下而上施工自上而下施工自上而下施工1 1、自下而上分层抽水施工、自下而上分层抽水施工 如图所示。这种方法是先用泥浆护壁，采取岩心，钻进到预定深度，然后下抽水管用临时止水的方法在最下一层含水层顶板止水，对最下层进行洗孔，抽水试验。取得最下层水文资料后，起拔抽水管，回填最下层含水层。然后对中间含水层重复以上工序取得中间层水文资料。依此逐层向上，这种施工方法，节省施工时间，降低勘探成本。但这种方法往往因止水失效而取得资料不可靠。2 2、自上而下施工、自上而下施工 此法有两种方式，一种是与前面

8、介绍的方法相反，即在一个孔内钻开一个层段进行抽水，然后再钻开下一个层段，逐层向下。这种方法不常用，原因是仍有止水失效问题，另外当抽完上层水进行下层钻进时，护壁问题突出，往往因此而无法进行。因此，常采用多孔分层抽试的施工方法，即在同一勘探点附近，打几个不同深度钻孔，每个钻孔进行一层抽水取得分层地质资料，最后综合。这种施工方法，施工简单，可以减少复杂的止水工作，防止了一些因套管起拔次数多而引起的起拔套管的事故，但钻探工作量增多了。五、不同五、不同地层钻进地层钻进漂石、卵石、块石层漂石、卵石、块石层细砂层细砂层(流砂流砂)漂石卵石漂石卵石块石层钻进块石层钻进地层特点地层特点钻进方法钻进方法护壁方法护

9、壁方法u 地层特点地层特点 结构疏松，石块之间没有胶结，在钻进中容易发生掉块、坍塌、冲洗液漏失、取不上岩心等现象。u 钻进方法钻进方法 冲击钻进。当使用回转钻进方法时，采用锯齿状镶合金的钻头或钻头内铆钢丝的合金钻头；特别大的孤石可采用孔内爆破。u 护壁方法护壁方法 当孔壁掉块现象不太严重时，可采用泥浆或泥球钻进。当孔壁掉块坍塌严重者，可采用跟管法，边钻进边下套管或灌注水泥浆加固。细砂层细砂层(流砂流砂)钻进钻进地层特点地层特点钻进方法钻进方法护壁方法护壁方法u 地层特点地层特点 结构疏松，经常含水。钻进遇到此种地层时，孔壁很不稳定，易产生坍塌、流砂、涌砂现象。u 钻进方法钻进方法水冲跟管法水冲

10、跟管法泥浆钻进法泥浆钻进法u 护壁方法护壁方法 在深部涌砂严重的厚层可采用水泥固结法。一、起拔一、起拔套管方法套管方法提吊法提吊法千斤顶起拔千斤顶起拔 第三节第三节 起拔套管和封孔起拔套管和封孔1 1、提吊法、提吊法 当孔不太深或套管比较容易起拔时采用此法。提吊法使用钻机的升降机往上拉套管。如果阻力较大可安装复式游动滑车增加钢丝绳的根数进行起拔。2 2、千斤顶起拔、千斤顶起拔 用千斤顶起拔套管时，用钻杆下入套管下部一个卡锥。卡锥作成下大上小而直径稍小于套管内径的锥子。在卡锥与钻杆之间联接一个事故接头，以便起拔不起时将钻杆反出。在下入卡锥后投以卡料，使卡锥与套管卡紧。然后，在孔口安好千斤顶，用千斤顶向上顶钻杆。钻杆带动卡锥而将套管顶起。二、封孔二、封孔 1 1、封孔目的、封孔目的 为了避免含水层互相串通，从而对地下水进行污染或使承压水遭到破坏。尤其矿山、工程等处的水文孔更是应该严格要求封孔，否则直接影响采矿工程和人身安全。2 2、封孔方法、封孔方法 在主要含水层的顶底板闭封要超过五米。一般压力的含水层可采用粘土封闭，如果是高压含水层或下部有开采的矿床则要求用水泥封闭。有与地表水连通的钻孔，孔口一定要用水泥封闭。封闭好的孔口有竖有标记，以备日后观察。课外作业1、水文地质钻孔钻进工艺上有那些特点？2、水文地质钻孔钻进有哪两种方法？各有什么特点？