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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