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目 录12

绪 论12

第一篇岩石的物理力学性质12

第一章岩石的物理性质和岩石的力学性质12

第一节岩石的物理性质12

一、结构12

五、密度和容重13

四、孔隙度13

三、松散性13

二、构造13

六、安息角14

第二节岩石的力学性质14

一、岩石的强度14

二、岩石的硬度16

三、岩石的弹塑性及脆性17

四、岩石的研磨性18

二、岩石可钻性的测定方法及其分级表21

第一节 岩石的可钻性21

一、岩石可钻性定义和岩石可钻性指标21

（一）自然因素（二）工艺因素21

第二章岩石的可钻性和岩石的坚固性21

（一）岩石可钻性按机械钻速分级 （二）摆球硬度分级法 （三）压入硬度分级法 （四）微钻法第二节岩石的坚固性25

一、普氏系数分级法26

二、凿碎比功法26

第二篇 岩芯钻探钻进方法28

第一章岩芯钻探设备及工具28

第一节钻机28

一、油压式钻机28

二、转盘式钻机简介36

（一）XY-4型钻机技术性能 （二）传动系统 （三）回转器 （四）调压及给进机构36

（五）升降机构 （六）摩擦离合器 （七）机座36

三、全液压式钻机简介38

（一）动力头的功用 （二）对动力头的要求 （三）动力头的类型39

四、立轴式、转盘式、全液压移动式回转器性能特点39

（一）立轴式回转器性能特点 （二）转盘式回转器性能特点 （三）全液压移动式回转器性能特点第二节钻井用泵40

一、概述40

（一）泵的分类 （二）钻井用泵的功用 （三）钻井工作对泵性能的要求41

二、往复式泵41

（一）往复式泵吸排水原理 （二）往复式泵排水均匀性 （三）往复式泵参数的确定 （四）往复式泵的构造三、螺杆泵简介46

一、钻探工作对动力机的要求48

第三节钻探用动力机48

（一）钻探工作所用设备的负荷特性 （二）钻探工作对动力机的要求50

二、钻探用动力机的类型及其特性50

（一）三相交流感应电动机特性 （二）柴油机特性52

三、柴油机简介52

（一）单缸四冲程内燃机的工作过程 （二）多缸内燃机的工作顺序 （三）内燃机的基本机构和系统第四节钻塔56

一、钻塔的功用与要求56

二、钻塔的类型56

一、钻进工具58

第节五钻探工具58

（一）按钻塔材质的分类 （二）按钻塔构造的分类 （三）按钻孔的角度分类58

（一）钻头 （二）岩芯管 （三）套管 （四）取粉管 （五）异径接头 （六）钻铤 （七）钻杆 （八）水接头二、附属工具60

（一）提引类 （二）夹持类 （三）拧卸类 （四）打捞工具类62

第二章岩芯钻探钻进方法62

第一节硬质合金钻进62

一、硬合金钻进特性及其应用范围62

（一）硬合金钻进井底碎岩过程 （二）硬合金钻进特点及其应用范围63

二、硬质合金63

（一）硬质合金牌号与性能 （二）硬质合金切削具形状和规格65

三、硬质合金钻头结构参数65

（一）切削具出刃 （二）切削具的刃角和镶焊角 （三）切削具的排列和布置 （四）切削具的数目 （五）钻头的水口和水槽四、各类地层钻进特性及其所用钻头举例68

（一）松软及中软地层 （二）中硬及较硬地层 （三）具有较大研磨性和裂隙发育的较硬地层五、硬合金钻进规程69

（一）钻压P（二）转速n（三）冲洗液量Q（四）P、n、Q参数间的配合73

第二节钢粒钻进73

一、钢粒钻进特性及其应用范围73

（一）钢粒钻进井底碎岩过程 （二）钢粒钻进的优缺点及其应用范围76

二、钢粒和钢粒钻头76

（一）钢粒 （二）钢粒钻头79

三、钢粒钻进规程79

一、金刚石钻进特性及其应用范围82

第三节金刚石钻进82

（一）钻压 （二）转速 （三）冲洗液量 （四）投砂方法和投砂量82

（一）金刚石钻进井底碎岩过程 （二）金刚石钻进的优越性 （三）金刚石钻进的应用范围二、钻探用金刚石84

（一）金刚石的分类 （二）金刚石的晶形 （三）金刚石的物理性质 （四）金刚石的粒度三、金刚石钻头86

（一）金刚石钻头的组成部分 （二）金刚石钻头结构参数91

四、金刚石钻进规程91

（一）钻压 （二）转速 （三）冲洗液量 （四）各类地层推荐的金刚石钻进规程94

第四节冲击回转钻进94

一、冲击回转钻进特性及其应用范围94

（一）冲击回转钻进井底碎岩过程 （二）冲击回转钻进特点及其应用范围96

二、冲击器96

三、冲击回转钻进钻头98

（一）冲击器种类 （二）阀式正作用液动冲击器 （三）射流式液动冲击器98

（一）钻头钢体 （二）硬质合金的类型、形状和规格 （三）硬质合金的数量、排列及出刃四、冲击回转钻进规程100

（一）轴向压力 （二）转速 （三）冲洗液量（泵量）102

第三章钻孔冲洗102

第一节概述102

一、钻孔冲洗介质的功用102

二、冲洗介质的类型及适用的条件102

三、钻孔冲洗方式103

一、概述104

第二节钻探泥浆104

（一）泥浆的组成 （二）泥浆的类型106

二、泥浆的主要性能106

（一）失水量及造壁能 （二）触变性和静切力 （三）粘度 （四）比重 （五）含砂量（六）胶体率 （七）pH值三、泥浆的净化111

第四章钻探质量112

第一节岩矿芯的采取112

一、取芯的目的和要求112

（一）地质因素 （二）工艺技术因素 （三）岩矿芯取芯难易程度对岩矿层的分类114

三、提高岩矿芯采取质量的钻进方法及工具114

（一）取芯的目的 （二）对岩矿芯质量的要求114

二、影响岩矿芯采取的因素114

（一）双层岩芯管取芯钻进方法 （二）喷射式孔底反循环取芯钻具 （三）绳索取芯钻具 （四）全孔反循环取芯钻进四、岩矿芯的补取123

（一）捞取岩矿芯的方法和工具 （二）孔壁补取岩矿芯 （三）偏斜补样126

第二节钻孔弯曲126

一、概述126

（一）钻孔类型 （二）钻孔弯曲度 （三）钻孔弯曲的影响 （四）钻探对钻孔弯曲度的要求二、钻孔弯曲的原因及类型127

（一）地质因素 （二）设备安装及施工工艺130

三、钻孔弯曲的测量130

（一）氢氟酸测斜仪 （二）非磁性矿体钻孔全测仪 （三）磁性矿体的全测仪（陀螺测斜仪）四、钻孔空间位置的确定135

五、钻孔弯曲的预防138

（一）顶角发生变化，但方位角不变 （二）顶角和方位角都发生变化138

（一）根据地层规律设计钻孔 （二）确保设备安装质量 （三）选择合理的钻进工艺措施六、钻孔弯曲的纠正140

（一）扩孔纠斜法 （二）回填老孔纠斜法 （三）在孔内下入偏心楔法140

七、定向钻进140

（一）定向钻孔的分类 （二）定向钻进的应用范围 （三）定向钻进技术143

第三节简易水文观察143

一、简易水文观测的目的和项目143

（一）观测的目的 （二）观测的项目143

二、简易水文测量方法143

二、孔深校正146

一、原始报表146

（一）原始报表的目的 （二）原始班报表的记录内容146

（一）钻孔水位的测量 （二）冲洗液消耗量的测量 （三）涌水量的观测146

第四节原始报表与孔深校正146

（一）孔深校正的目的和要求 （二）孔深误差产生的原因 （三）孔深误差的检查与消除第五节封孔147

一、封孔的目的与要求147

（一）封闭钻孔的目的 （二）封孔的要求和类型148

二、封孔方法148

（一）粘土封孔 （二）水泥封孔151

三、封孔质量的检查151

第一节复杂地层中的安全钻进153

一、表土层钻进153

第五章安全钻进153

（一）采取液样 （二）透孔取芯153

二、硫砂砾石层钻进154

三、卵砾石层钻进154

四、漏失地层钻进155

五、涌水地层中钻进155

六、溶洞中钻进155

第二节钻探事故155

（一）人身事故 （二）机械事故 （三）孔内事故156

二、孔内事故156

一、钻探事故的种类156

（一）孔内事故的种类 （二）处理孔内事故的原则 （三）处理事故的一般方法162

第三篇 水文水井和工程地质钻井（孔）方法162

第一章水文地质和水井钻钻井方法162

第一节水文地质和水井钻钻井的任务、分类和特点163

一、水文地质和水井钻钻井的任务163

二、水文地质和水井钻孔的分类163

（一）水文地质孔 （二）水文地质勘探孔 （三）水文地质长期观测孔 （四）探采结合孔（五）供水井三、水文地质和水井钻钻井的特点163

第二节水文地质和水井钻的孔（井）身结构164

二、水文地质和水井钻的孔（井）身结构165

（一）孔（井）深 （二）孔（井）径165

一、水文地质和水井钻孔（井）身结构要素的确定165

（一）水文地质孔的孔身结构 （二）水文地质勘探孔的孔身结构 （三）探采结合井的井身结构（四）水文地质长期观测孔孔身结构 （五）供水井的井身结构第三节水文地质和水井钻钻孔（井）方法168

一、回转钻进169

（一）钻探（井）设备 （二）回转钻进工艺187

二、钢丝绳冲击钻进187

（一）钢丝绳冲击钻的特点和应用范围 （二）钢丝绳冲击钻机 （三）钢绳冲击钻具 （四）冲击钻进方法 （五）冲击钻进规程三、反循环钻进194

（一）反循环钻进的分类及其工作原理 （二）反循环钻进工艺202

四、空气钻进202

（一）干空气钻进 （二）泡沫钻进 （三）泡沫泥浆和充气泥浆钻进204

五、潜孔锤钻进204

一、热水井钻井的特点208

第四节热水井钻进208

（一）潜孔锤及其工作原理 （二）潜孔锤钻进用钻头 （三）潜孔锤钻进的工艺规程208

（一）温度高 （二）井深较大 （三）成井工艺要求严格 （四）钻具、管材腐蚀严重210

二、热水井钻进设备210

三、热水井钻进工艺211

（一）钻进方法 （二）井身结构 （三）钻具组合 （四）泥浆212

四、水泥固井212

五、热水井钻进的安全防护技术212

第五节成井工艺213

一、井管的选择213

（一）对井管的要求 （二）井壁管种类及其适用范围 （三）滤水管的类型和结构 （四）滤水管的选择 （五）滤水管主要尺寸确定二、破壁、换浆与探井221

（一）破壁 （二）换浆 （三）探井222

二、下管222

（一）井管安装前的准备工作 （二）下管方法226

四、填砾226

（一）砾料的选择 （二）填砾厚度和高度 （三）填砾方法229

五、止水229

（一）临时止水 （二）永久止水 （三）止水质量检查231

六、洗井231

第六节抽水试验235

一、抽水设备的选择235

（一）洗井的意义 （二）洗井方法235

（一）提筒抽水 （二）离心泵抽水 （三）深井泵和潜水泵抽水 （四）射流泵抽水 （五）空压机（气举泵）抽水二、抽水时水位水量的测量239

（一）水位测量 （二）水量测量239

第七节增加出水量的方法239

一、增加出水量的目的239

二、增加出水量的方法240

第二章 工程地质和工程施工钻井（孔）方法241

第一节工程地质钻探241

一、工程地质钻探的目的、分类、特点241

二、工程地质钻进方法及其机具242

（一）工程地质钻探的目的 （二）工程地质钻探分类 （三）工程地质钻探的特点242

（一）振动钻进方法 （二）螺旋钻进方法 （三）工程地质钻探设备247

三、原状土样的采取247

（一）取土器的分类 （二）几种常用取土器简介 （三）原状土样的采取方法 （四）保证原状土样质量的因素 （五）砂砾石层、细砂及淤泥层取样四、触探254

（一）动力触探 （二）静力触探257

第二节工程施工钻井（孔）方法257

一、成孔方法258

（一）冲击成孔法 （二）冲抓成孔法 （三）“贝诺特”施工法 （四）螺旋钻进成孔法 （五）人工开挖成孔法 （六）钻斗钻进成孔法 （七）反循环钻进成孔法二、灌桩（即向孔内灌筑混凝土）260

（一）清孔 （二）下钢筋笼 （三）下灌浆导管 （四）灌注混凝土263

三、灌桩的质量263

二、凿岩机分类265

一、炮眼钻凿原理265

第四篇 坑探工程265

第一节概述265

第一章钻眼机械与工具265

第二节气动凿岩机266

一、凿岩机的结构与动作原理266

（一）配气装置与冲击机构 （二）转钎机构 （三）排粉机构 （四）润滑机构 （五）气腿二、气动凿岩机的分类及其使用条件270

三、压气供应271

第三节电动、内燃及液压凿岩机273

一、电动凿岩机273

二、内燃凿岩机274

三、液压凿岩机276

（一）有阀类 （二）无阀类277

第四节钻眼工具277

一、钎头278

（一）钎头形状 （二）钎头构造 （三）钎头材料280

二、钎杆280

二、爆速与爆轰281

一、起爆能与敏感度281

（一）起爆能 （二）敏感度281

第二章爆破281

第一节炸药的爆炸性能281

三、氧平衡及炸药爆炸气体产物282

四、爆力与猛度282

（一）爆力 （二）猛度283

五、殉爆283

六、聚能效应284

第二节工业炸药285

一、硝铵炸药285

四、乳化油炸药287

二、水胶炸药287

三、胶质炸药287

第三节起爆方法与起爆器材288

一、火雷管起爆法288

二、电雷管起爆法289

三、导爆索起爆法291

四、导爆管起爆法292

第四节爆破作用原理293

一、爆破在岩石中的破坏作用现象293

二、单个药包爆破的内部作用293

三、单个药包爆破的外部作用294

（一）压碎区 （二）破坏区 （三）震动区294

（一）标准抛掷药包 （二）加强抛掷药包 （三）减弱抛掷药包 （四）松动药包 （五）压缩药包四、药包量计算295

五、邻接药包的抛掷爆破296

第五节探槽爆破297

第三章勘探平巷掘进298

第一节平巷断面形状与尺寸298

一、断面形状的选择298

二、梯形巷道断面尺寸的确定298

三、拱形巷道断面尺寸的确定301

（一）梯形巷道的净宽度 （二）梯形巷道的净高度 （三）梯形巷道的断面积301

（一）拱形断面净宽度与净高度 （二）拱形巷道断面积303

第二节钻眼爆破综合工作303

一、掘进工作面的炮眼布置303

（一）工作面炮眼和类与作用 （二）掏槽方法 （三）辅助眼与周边眼的布置原则306

二、爆破参数的确定306

（一）单位炸药消耗量 （二）炮眼直径 （三）炮眼数目 （四）炮眼深度 （五）周边眼间距三、装药结构与起爆308

四、爆破说明书309

（一）爆破作业的原始条件 （二）选用钻眼爆破器材 （三）确定钻眼爆破综合工作参数（四）眼布置 （五）预期爆破效果五、钻眼工作311

一、通风方式312

第三节平巷掘进通风312

（一）压入式通风 （二）抽出式通风 （三）混合式通风313

二、掘进通风设施313

第四节平巷掘进中的装岩与运输313

一、装岩机313

（一）DK-1型滑道式装岩机 （二）ZCZ-17型装岩机315

二、矿车与梭车315

（一）矿车 （二）梭车318

三、牵引机车318

四、矿车运行阻力及其所需牵引力319

（一）柴油机车 （二）蓄电池机车319

（一）轨道 （二）矿车运行阻力 （三）机车牵引力321

第五节平巷支护321

一、地压的概念321

二、平巷的顶压与侧压321

三、木材棚子支架323

四、锚杆支护324

五、喷射混凝土支护326

（一）喷射混凝土支护的概念 （二）喷射混凝土支护的作用原理 （三）喷射混凝土原材料与配合比 （四）施工机具 （五）喷射工艺参数与施工中存在的问题六、喷锚支护328

（一）喷射混凝土与锚杆联合支护 （二）喷射混凝土、锚杆加金属网联合支护 （三）喷射混凝土、锚杆加金属网与金属支架联合支护第六节平巷施工组织329

一、作业方式329

二、循环时间与循环图表330

（一）顺序作业 （二）平行作业 （三）多工作面作业330

（一）循环时间 （二）循环图表331

三、劳动组织331

第四章勘探竖井掘进332

第一节概述332

第二节井筒断面形状与尺寸332

一、竖井井筒断面形状的确定332

二、竖井井筒横断面尺寸的确定333

第四节钻眼爆破综合工作334

第三节掘井前的准备工作334

第五节竖井掘进通风与排水335

一、竖井掘进通风335

二、竖井掘进排水336

第六节竖井掘进装岩与提升337

一、竖井掘进中的装岩337

二、竖井掘进、提升337

第七节竖井支护340

一、井框支护型式340

（一）密集井框 （二）间隔井框 （三）吊框342

二、井框尺寸的确定342

第九节浅井掘进343

第八节竖井掘进施工组织343

一、小圆井掘进法344

二、浅井普通掘进法344

三、特殊掘进法346

（一）插板法 （二）沉井法348

第五章勘探斜井与天井掘进348

第一节勘探斜井掘进348

一、斜井断面形状与尺寸348

二、井口位置的选择与井口的修筑349

三、斜井掘进中的装岩349

四、斜井掘进中的提升350

（一）耙斗式装岩机 （二）铲斗式Ⅲ型斜井装岩机350

（一）矿车提升 （二）箕斗提升351

五、斜井掘进中的排水351

（一）矿车或箕斗排水 （二）潜水泵排水 （三）离心式卧泵排水 （四）离心式水泵与水力引水器联合排水六、斜井支护352

七、斜井掘进施工组织354

第二节天井掘进354

一、普通法天井掘进354

二、吊罐法天井掘进355

三、爬罐法天井掘进355

四、深孔爆破法355

主要参考书目356