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绪论 1

第一章 岩土的物理-力学性质及其破碎机理 6

1 岩石的物理-力学性质概述 6

一、岩石按粘结状态的分类 6

二、岩石的孔隙比与孔隙度 7

三、岩石的密度与容重 7

四、岩石的结构与构造 7

五、岩石的强度 8

六、岩石的硬度 9

七、岩石的变形特征及其分类 10

八、岩石的弹性和塑性 10

九、岩石的研磨性 11

2 土的物理-力学性质特征 13

一、土的物理性质特征 13

二、土的力学性质特征 14

三、土的工程分类 14

一、压入时岩石的弹性应力状态 15

3 岩石在外载作用下的破碎机理 15

二、工具静压入时的岩石破碎机理 16

三、动载荷作用下的岩石破碎机理 17

四、影响碎岩效果的因素 17

4 岩石的可钻性指标及坚固性系数 18

一、岩石的可钻性 18

二、岩石的坚固性系数 20

一、钻杆柱的功用 22

二、钻杆柱的材质 22

1 钻杆柱的功能与组成 22

第二章 钻具与钻塔 22

三、钻杆柱的结构 23

2 钻杆柱的工况 24

一、钻杆柱的工作状态 24

二、钻杆柱的受力 25

3 套管柱 26

一、钻孔结构 26

4 钻塔 27

一、钻塔的结构 27

二、套管柱 27

二、钻塔基本参数的确定 29

第三章 钻机与泵 31

1 钻机概述 31

2 立轴式钻机 32

一、立轴式钻机的机械传动系统 32

二、立轴式钻机的回转器与卡盘 36

三、立轴式钻机的升降机 37

四、立轴式钻机的液压系统 38

五、立轴式钻机驱动设备的选择 41

3 转盘式钻机 41

一、转盘的结构型式 41

二、GPS-15型钻机 42

4 动力头式钻机 45

一、动力头式钻机的组成 45

二、动力头式钻机主要部件的结构 47

5 冲击钻机与振动钻机 48

一、钢丝绳冲击钻机 48

三、动力头式钻机的液压系统 48

二、振动钻机 50

6 钻探用泵的典型结构 51

一、往复泵的结构 51

二、螺杆泵的结构 53

三、离心泵的结构(砂石泵) 53

7 钻探用泵基本性能参数的确定 54

一、冲洗参数的确定 54

二、泵的参数的确定 55

一、钻探用硬质合金 57

第四章 回转钻进用钻头 57

1 硬质合金钻进的孔底碎岩过程 57

二、硬质合金钻进的孔底碎岩过程 58

三、硬质合金切削具的磨损 60

2 硬质合金钻头 62

一、取心式硬质合金钻头结构要素 62

二、取心式硬质合金钻头 64

三、硬质合金钻头选型表 66

一、钻探用金刚石 67

3 钻探用金刚石及其孔底碎岩过程 67

二、金刚石钻进的孔底碎岩过程 69

4 金刚石钻头和扩孔器 70

一、表镶金刚石钻头 70

二、孕镶金刚石钻头 71

三、金刚石扩孔器 73

四、金刚石钻头及扩孔器的制造 73

一、钢粒及钢粒钻进用钻具 74

二、钢粒钻进的孔底碎岩过程 74

5 钢粒钻头及其孔底碎岩过程 74

6 牙轮钻头及其孔底碎岩过程 75

一、牙轮钻头的结构 75

二、牙轮钻头的孔底碎岩过程 76

三、牙轮钻头的分类法 78

7 全面钻头 80

一、硬质合金全面钻头 81

二、金刚石全面钻头 84

一、钻进效果指标 88

1 钻进效果指标及钻进规程参数间的关系 88

第五章 回转钻进工艺 88

二、钻进规程 89

三、钻进过程中各参数间的基本关系 90

2 硬质合金钻进工艺 92

一、钻头压力的选择 92

二、钻头转速的选择 93

三、冲洗液泵量及其性能的选择 93

五、确定最优回次钻程时间的方法 94

四、P、n、Q参数间的合理配合 94

六、自磨式硬合金钻头的规程特点 95

3 金刚石钻进工艺 96

一、合理选择金刚石钻头 96

二、金刚石钻进规程参数 96

三、金刚石钻进的临界规程 98

4 钢粒钻进工艺 100

一、影响钢粒钻进效果的因素 100

二、钢粒钻进的规程选择 101

三、钻进规程合理性的判断 102

5 牙轮钻进工艺 103

一、牙轮钻进的钻速方程 103

二、钻头磨损方程 103

三、钻进方程中有关参数的确定 104

四、钻头最优磨损量、最优钻压和最优转速的确定 105

五、水力参数的优选 106

6 全面钻头钻进工艺 107

一、硬质合金全面钻头的规程选择 107

二、金刚石全面钻头的合理使用及规程选择 109

第六章 冲击回转钻进与冲击、振动钻进 111

1 概述 111

2 液动和气动冲击器 112

一、液动冲击器 112

二、风动潜孔锤 115

3 冲击回转钻进用钻头 117

一、液动冲击回转钻进用钻头 117

二、风动潜孔锤钻头 118

一、冲击回转破岩机理 119

4 冲击回转钻进工艺 119

二、影响冲击回转碎岩效果的因素 120

三、钻进规程参数 121

5 钢丝绳冲击钻进与振动钻进工艺 122

一、钢丝绳冲击钻进工艺 122

二、振动钻进工艺 124

一、原状土样的概念 127

二、取土的方法 127

1 土样的采取 127

第七章 土样及岩矿心的采取 127

三、取土器的基本技术参数 128

四、取土器的类型及结构 130

五、减少土样扰动的注意事项 130

2 岩矿心采取 131

一、岩矿心采取的基本要求 131

二、影响岩矿心采取率与品质的因素 131

三、岩矿层取心难度分类 132

二、单层岩心管钻具 133

3 常用取心工具及方法 133

一、卡取岩心的方法 133

三、双管钻具 134

4 绳索取心钻具 135

一、单动双层岩心管 135

二、打捞器 137

三、绳索取心钻具的优缺点分析 138

5 反循环钻进取心 138

一、孔底局部反循环取心 138

二、全孔反循环取心 140

6 采集岩粉和补取岩样 141

一、采集岩粉 141

二、补取岩样 142

第八章 地下坑道钻探 143

1 概述 143

2 坑道钻探的主要设备 143

一、坑道钻机简介 144

二、坑道钻探设备的选择和安装 146

一、钻进工艺参数 148

3 坑道钻进工艺 148

二、钻孔弯曲与测量 149

三、水平孔钻进的功率消耗 149

四、孔内复杂情况与处理 150

第九章 钻孔冲洗介质 151

1 概述 151

一、钻孔冲洗介质的用途及其性能要求 151

二、冲洗介质的种类 151

三、钻孔冲洗方式 151

二、钻井液对孔壁失稳的影响 152

2 钻井液护壁原理 152

一、不稳定岩层的分类 152

三、稳定孔壁的综合措施 153

3 钻井液性能、影响因素及其测试 154

一、钻井液的密度 154

二、钻井液的流变性能 155

三、钻井液的滤失性能及造壁性能 158

八、其他性能 159

七、钻井液的润滑性能 159

五、钻井液的固相含量和液相含量 159

六、钻井液的pH值 159

四、钻井液的含砂量 159

4 钻井液添加剂 160

一、钻井液处理的目的与要求 160

二、钻井液添加剂的作用机理 160

三、钻井液添加剂 162

5 钻井液的类型 166

一、水基钻井液 166

二、油基钻井液 173

三、阳离子聚合物钻井液 173

四、乳状钻井液 174

6 钻井液的配制与选型 177

一、粘土及处理剂的选择 177

二、钻井液的配制 182

三、钻井液的净化 183

四、钻井液的选型 184

1 概述 185

第十章 钻孔弯曲与测量 185

2 钻孔弯曲的原因与规律 186

一、钻孔弯曲的条件 186

二、钻孔弯曲的原因 186

三、钻孔弯曲的规律 190

3 钻孔弯曲的测量仪器与数据处理 190

一、测量钻孔弯曲的原理 190

二、非磁性矿体中的全测法 192

三、磁性矿体中的全测法 194

四、测斜数据处理 198

4 钻孔弯曲的预防与纠正 200

一、钻孔弯曲的预防 200

二、钻孔弯曲的纠正 202

第十一章 钻孔堵漏 203

1 概述 203

一、钻孔漏失的原因及分类 203

二、钻孔漏失的分析判断 203

二、水泥堵漏 204

一、钻井液堵漏 204

三、漏失层位的测定 204

2 堵漏用浆液 204

三、化学浆液护壁堵漏 211

第十二章 岩土掘进工程概述 214

1 勘探坑道的类型 214

一、地表坑道 214

二、地下坑道 214

2 岩土掘进工程的特点及施工工序 215

一、岩土掘进工程的特点 215

二、岩土掘进工程的施工工序 216

3 岩土掘进工程中岩石的分级 216

一、岩石坚固性分级法 216

二、岩体(围岩)分类 217

第十三章 岩土掘进工程的基本作业和辅助作业 219

1 凿岩 219

一、钻孔机具 219

一、爆破器材与起爆方法 222

2 爆破 222

二、钻眼工作 222

二、岩石中爆破作用的基本原理 229

三、坑道工程开挖爆破的基本方法 231

3 装岩、运输和提升 233

一、装岩 233

二、运输 235

三、提升 238

四、提高出碴效率的途径 239

一、水平巷道地压计算 240

4 地压和支护 240

二、垂直巷道地压计算 241

三、井巷地压测量 242

四、地压的主要影响因素 243

五、井巷支护材料 244

六、棚式支架 246

七、石材整体式支架 248

八、锚杆支护 249

九、喷射混凝土(喷浆)支护 250

一、工作面通风 253

5 坑探工程其他辅助作业和劳动安全措施 253

二、防尘 255

三、噪声及消声 256

四、施工排水 257

五、照明 257

六、供水 258

七、供气 258

第十四章 坑道的掘进施工 260

1 概述 260

一、普通掘进法 260

二、特殊掘进法 260

2 水平坑道的掘进施工 261

一、水平巷道的断面形状和尺寸 261

二、水平巷道掘进工艺 262

一、斜井和竖井掘进的特点 266

二、断面形状及规格 266

3 斜井、竖井的掘进施工 266

三、井口掘进 267

四、井身的掘进 270

4 探槽、浅井的掘进施工 274

一、探槽掘进 274

二、浅井掘进 276

1 掘进施工的劳动组织 278

一、施工组织 278

第十五章 坑道掘进施工的组织与管理 278

二、劳动的组织形式 279

三、巷道施工方案 279

四、正规循环作业 280

2 掘进施工的工程管理和技术管理 281

一、施工管理 281

二、施工技术管理 283

三、施工工程管理 284

四、施工成本管理 284

参考文献 285