能源探测_能源量

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实习单位：中煤科工集团西安研究院

实习内容：工程地质钻探

工程地质钻探

【内容摘要】

钻探工程——在地质勘探和建筑基础勘查中，用钻机按一定设计角度和方向施工钻孔，通过钻孔采取岩心（或矿心）、岩屑或在孔内下入测试仪器，以探查地下岩层、矿体、油气和地热等的工程。简称钻探。

工程地质钻探是利用钻探机械设备，探明工程区域地下一定深度内的工程地质情况，补充、验证地面测绘资料的勘探工作。

钻探机械设备主要包括钻机、泥浆泵、动力机和钻塔等。钻机是用于向地下钻孔的最重要的机械设备。泥浆泵又称钻井泵，是向钻孔里输送泥浆或清水等冲洗液的机械设备。钻塔又称井架，是架设在钻场或井场上方，配合钻机绞车进行升降钻具的塔架。

本文着重论述工程地质钻探应用范围，施工工艺技术要求，注意事项，施工过程中的观测判断与编录等方面问题。

【关键词】

工程地质；钻探工程；实际应用；施工工艺。

【实习目的】

了解复杂地层工程施工方式及方法，了解并理解钻探工艺应用于工程施工的方面及侧重点，增加实际工作经验。

【公司概况】

中煤科工集团西安院成立于1956年,是煤炭系统从事资源勘探、煤矿安全与环境保护的大型科研机构。1999年转制为国有重要骨干企业，现属国资委管理。

主要从事煤地质、水文地质与工程地质、地球物理勘探；钻探技术与工艺、岩土工程、环境工程、煤层气资源评价与开发等专业的应用基础研究、技术开发与服务，产品研发与生产，以及工程承包业务，其专业范围基本涵盖了煤田地质勘探与煤矿地质安全业的主要专业与技术领域。

现有职工总数800余人，下设地质研究所、水文地质研究所、钻探技术研究所、钻探机具研究所、地震勘探研究所、电法勘探研究所、物探仪器研究所、工程地质研究所、环境保护研究所以及陕西罗克岩土工程公司。还设有国家安全生产监督管理总局、煤矿安全监察局勘探设备检测检验中心以及国家安全生产技术保障体系矿山水灾事故预防与鉴定分析中心、国家矿山救援中心矿山水害防治救援技术研究分中心。西安院是国务院学位委员会批准的博士生、硕士生招收单位，现有博士生导师10人，已获学位以及在读的博士和硕士研究生120余人。

西安院是中国煤炭学会、中国地质学会下属的煤田地质专业委员会以及中国煤炭工业劳动保护科学技术学会水害防治专业委员会的挂靠单位。

持有建设部颁发的工程勘察（甲级）、建筑业地基与基础施工(壹级)；煤炭部颁发的煤炭地质勘察(甲级)；国土资源部颁发的地

质勘查资质证书(甲级)；地质灾害危险性评估（甲级）；地质灾害防治工程勘察(甲级)、设计(甲级)、施工(甲级)、监理（乙级）；国家环保局颁发的环境影响评价(甲级)；国家计委颁发的工程咨询(甲级)；国家安全生产监督管理局和国家煤矿安全监督总局颁发的检测检验中心（甲级）等30多个资质证书。

西安院的主要产品包括：MK系列ZDY全液压坑道钻机、罗克牌钻头钻杆；物探仪器；地测软件等。

【具体内容】

第一章 工程地质钻探的目的、分类及特点

（一）工程地质钻探的目的：

1.揭露并划分地层，鉴定和描述岩土的性质和成分;

2.查明地质构造，不利地质现象的分布界限及形态等；

3.对孔内采取的岩石样品，进行分析实验，搞清岩石的物理、力学性质；

4.查明地下水的类型，水位测量，采取水样，分析地下水的物理化学性质；

5.在钻孔内进行原位测试。

（二）工程地质钻探的分类：

1.测绘孔：为工程测绘而钻的潜孔，在空中采取原装样品供室内试验使用，以查清建筑物基础的工程地质特征；

2.勘探孔：在勘探阶段中，了解建筑物基础的详细地质资料，决定施工方法；

3.控制孔：是为编制岩性和水文地质刨面进行工程地质分层；

4.实验孔：是为孔内进行原位测试水文地质实验二钻的孔。

（三）工程地质钻探的特点：

1.浅孔，一般50米以内；

2.取未扰动和原装土样；

3.孔内进行多种多样实验，时间较长，完成后必须止水，以防止地下水的侵入；

4.钻进条件变化大，勘察对象分散。

第二章 工程地质钻进方法和工具

（一）人力钻探、岩心钻探、人力冲击钻探、人力回转钻探、小径机械回转钻进及小径冲击回转钻进。

（二）机械振动钻进

1.振动钻进的适用范围

砂、亚砂、亚粘土、粘土地层；浅孔时，钻进效率越高，孔深和岩石较硬时，钻进效率低。

2.机械振动原理

振动器带动钻杆和钻头产生周期振动，使周围的岩土和土层也产生振动。由于振动频率较高，岩土层抗剪强度降低，在钻具和振动器自重及振动力的联合作用下，使钻头切入岩土层，从而实现钻进。

3.振动钻进可用两种方式实现

（1）振动器在孔上的上位冲锤；

（2）振动器在孔下的下位冲锤；

（注：两种方法比较起来，下位冲锤方式可以提高机械钻速，扩大振动钻的应用范围，使振动钻进的孔深可达25m~30m及钻进4~5及的岩石。）

4.用于地质勘探的振动器应满足下列要求：

（1）有足够的振动力以产生大的振幅，但不能超过设备及钻具的允许值；

（2）振动器自重应尽可能小些，自重大将使无益功增加和使钻杆上部变形；

（3）振动器所有零件在工作时要牢固可靠；

（4）振动器振频应不低于100次/min，一般为1200~1500次/min，振动频率小，则效率低；

（5）振动器工作时，要求最大振动力应比钻具或其他下沉的重量大20%~30%，振动器振动可调，最大振动力正比于偏心轮的重量、偏心距、转数的平方。改变这三个参数的大小就能调节振动力的大小。

5.振动钻钻头

带有切口的空心钻（φ73~168mm）切口有一、二、三个，切口多，强度和刚度低，钻头钻进时容易扭曲或劈开，管体内带有半含试容纳管。

（三）螺旋钻进方法

螺旋钻进方法是干式钻进，利用螺旋钻头，不断的回转将岩粉输送到地面或用螺旋钻杆本身将岩屑提到地表的一种钻进方法。孔径多为120~200mm；孔深为25~50m最深不超过100m。它适用于1~4及软岩层。

第三章 工程地质钻探设备

由于工程地质勘探规模日益增大，地下建筑工程日益增多，以往用岩心钻机代替已满足不了实际工作的需要，现已发展的不同类型的专用钻机。例如旋挖钻机、锚杆钻机、履带式坑道钻机。

第四章 采取沙土样品

（一)