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全液压坑道探矿钻机绳索取岩心方式方法是什么?如何使用坑道钻机探取岩芯?

 发布时间:2023-07-23  浏览次数: 1098次

内蒙古赤峰市是全液压坑道钻机的发源地,近些年来在非煤矿山坑道及地表普遍推广应用。下面谈一下坑道钻机的取岩心方法及适用工况。

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一、普通双管取芯

这也是自从坑道钻机最初的取岩心方式,适用于地表和坑内各种角度方位孔的钻探取芯,多用于 37mm 和 47mm 孔径。钻杆有效长度通常是 1.5 米,应用 1.5 米双管钻具或者 3 米对接双管钻具, 打一根钻杆或者两根钻杆,岩芯装满岩心内管,将钻杆提出,将岩心内管的岩心摆放在岩心箱内,在继续送杆、钻进,如此往复。目前双管取芯也普遍应用于大角度上斜孔对岩心采取率要求比较高的工况。


双管钻具包括钻头、扩孔器以及双层岩心管,双层岩心管又包括岩心外管、岩心内管、异径接手、卡簧、卡簧座、内管短接。大家常常听说的有几个名词,双管双动、双管单动、反循环异径接手以及破碎带专用异径接手、负压取芯、直通接手以及打单管等等。


双管双动取芯指的是岩心内管和岩心外管同步转动,即角速度相等,适用于松软、易坍塌、怕冲刷的岩矿层。双管单动取芯指的是岩心外管和岩心内管不同步转动,也是在各种地层常用的一种双管取芯方式,双管单动和双管双动钻具只是异径接手不同,没有其他区别,其连接外管的部位和连接内管的部位能相对转动的叫双管单动,不能相对转动的叫双管双动。


反循环异径接手和破碎带专用异径接手只是叫法不同,指的是同一种异径接手,通常的异径接手无论是双管单动的还是双管双动的,可以使水从钻杆内孔流到岩心内管和岩心外管之间,从而对钻头冷却,再流向岩石孔壁和钻具之间的缝隙。而反循环异径接手除此以外还增加了流体通道,可以使内管和岩壁相通但是不和原有过水通道相连。在金刚石钻头钻进过程中,岩心不断的充满岩心内管,岩心内管空间剩余越来越小,里面的空气压缩速递比排放速度快,岩心内管里产生负压,从而影响岩心装进岩心内管的速度,而反循环异径接手的作用就是使得岩心内管内部空间负压得以排放,使岩心顺利的装入岩心内管,提高钻进效率。应用了反循环异径接手的双管钻具取芯通常也叫“负压取芯”、“反循环取芯”,为了和真正意义上的反循环取芯加以区别,这种取芯也可以叫“小反循环取芯”。直通接手区别于其他的异径接手,用于打单管,也叫单管取芯。打单管时候通常是对岩心采取率没有什么要求,见矿要岩心。打单管的时候要时刻关注泥浆泵的水压表,防止堵水烧钻等情况发生。


二、绳索取芯


从 2015 年开始,60mm 和 75mm 孔径绳索取芯在坑道内开始推广,尤其是水平孔和小角度上斜孔绳索取芯的应用,给钻探作业带来了巨大的方便。众所周知,绳索取芯最早是在地表钻探应用,绳索双管钻具的系列和标准也比较多。但是在坑道钻机上常用的是 Q 系列和 TW 系列的直连钻杆和双管取芯钻具。

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绳索取芯钻具是由外管系统和内管系统两部分组成,内管系统和外管系统是可以分离的。水平孔时候,用泥浆泵的高压水将内管系统送到孔前端,打向下孔的时候内管系统靠其自重滑落到位,当弹卡总成的弹卡板到达弹卡室的时候就会张开,内管系统就留在了前端,当下一根钻杆结束钻进,岩心装满岩心内管的时候,水平孔时候,通过送绳器,将打捞器通过高压水送到前端,向下孔的时候垂直打捞器也是靠自重滑落到位,打捞器的捞矛头就会卡住弹卡总成,用绞车的钢丝绳将内管系统拉出,如此往复。不需要打一根钻杆一提钻,只有在需要更换钻头的时候提钻。


三、反循环取芯


反循环取芯也俗称“大反循环取芯”是指用孔口密封装置,将水通过岩壁和钻杆外壁的缝隙送到钻头处给钻头冷却,岩心通过钻杆的中心被水不断的冲出来,作业人员做好岩心收集和摆放工作。这种取芯方式只适合水平孔和斜向上孔,不适合向下方位孔。同时如果岩层有较大的裂隙或者破碎,也无法进行取芯。另外,反循环钻进主要应用于探水工程,只有适合的工况才会用反循环钻进进行探矿取芯。


四、小结

空心轴式全液压坑道探矿钻机无论是采用哪种取芯方式,设备条件都可以满足,只是根据实际工况条件在配套钻具的选择上有区别。国内的便携式钻机即顶驱式钻机主要应用于地表 0 度到 90 度之间向下方位孔的钻探,用绳索取芯方法提取岩心,不适合其他方位孔钻探作业,也不适合其他取岩心方法,因此便携式钻机接管了部分立轴式钻机在地表不能满足的方位孔钻探市场。坑道钻机因为是电动力,广泛的应用于坑道内 360 度方位内任意倾角钻探取芯和用电方便的或者有发电机条件的地表钻探作业。正因为有取芯方式上的不同,所以坑道探矿钻机也有了“反循环钻机”等等别名。


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