矿山钻井法

用钻井机钻凿立井井筒的施工方法

矿山钻井法是指用钻井机钻凿立井井筒的施工方法。尼希曼 (Hznigmann)研制成分次扩孔旋转钻机，为现代钻井法奠定了基础。美国于1910年引进钻井法，到50年代迅速发展，钻井直径多为1.5～4.5m，钻井深度达1708m。中国于1969年开始使用钻井法,已钻凿30多个井筒,最大钻进直径达8.8m。最大钻井深度达508.6m。本法在掘进和支护两个主要工序上实现了凿井综合机械化和一定程度的自动化，工人不下井操作，作业安全，劳动生产率高。近年在采矿、交通、军工与水工等工程中广泛应用。

钻井机

包括钻具、提吊系统、旋转系统、洗井系统及其他辅助设施。钻具由钻头和钻杆组成，用于破岩和传递转矩，钻头刀盘上镶嵌不同形式的刀具。钻具由钻塔和提升设备组成的提吊系统下放或提吊。旋转系统通过转盘转动钻杆。洗井系统驱动洗井液(见钻井流体)循环流动，冲洗岩渣并保护井壁。此外还有起重、打捞和测井仪表等辅助设备。钻井的主要工序是钻进、洗井和支护。中国矿山钻井机起初由石油钻机(见钻井设备)改装而成，以后制造出ND-1型、BZ-1型、SZ-9/700型等专用钻井机。苏联生产 Y3TM型扩孔钻井机，yKB型取心钻井机，美国生产CSD型钻井机，联邦德国生产L系列钻井机。

钻进

根据钻机能力和井筒直径的不同，分为一次全断面钻进和先钻超前小孔然后分级扩孔钻进。在松软冲积层中多用刮刀或长齿滚刀，软岩中用楔齿滚刀，硬岩中用盘形滚刀和球齿滚刀。刀具在钻头自重作用下压入岩石，旋转、挤压、剪切、破坏岩石。影响钻进速度的主要因素是钻压、转速和洗井净度。钻头重量作用在刀具上的垂直压力称钻压，其大小由刀具压入岩石的条件决定。通常楔齿滚刀常用长度比压，即刀具与岩石接触的单位长度上的压力；球齿滚刀常用面积比压，即刀具与岩石接触的单位面积上的压力。为保证钻井垂直度，常使钻头处于半悬吊状态，仅用钻头在洗井液中重量的40～60%作为钻压钻进，称减压钻进。刀具破岩的速度随钻头转数的增加而加快。转数受钻头外缘线速度、刀具允许自转速度与转盘扭矩约束。钻头外缘线速度因护壁要求，在流砂层一般小于或等于0.7m/s，土层中小于或等于1.5m/s，基岩一般小于3m/s。

洗井

为减少岩渣重复破碎,提高钻井效果,要求较好的洗井净度。洗井液的性能、流量、流体的压力和钻头结构形式等,都对洗井净度有直接影响.土层钻进用泥浆作洗井液，其比重为1.15～1.25, 粘度17～25Pas，失水量每30分钟6～12cm,泥饼厚0.5～1.5mm,pH值7～9，胶体率≥97%，含砂量≤2～3%。在岩石中钻进时可用清水作洗井液。洗井方式一般采用洗井液自钻杆内流出的反循环方式，有的国家采用混合循环，正循环洗井仅用于小直径井筒钻进。反循环时由压气排液器（也称空气吸泥机）驱动洗井液循环流动，把岩屑带出井筒外。

支护

使用预制钢筋混凝土、钢或复合井壁。常用悬浮下沉法下放井壁。通过一个特制的井壁锅底与井壁联接。各节井壁用钢制法兰盘和螺栓联结，法兰盘外侧焊接密实并涂以防水涂料，以防漏水。井壁下沉时，井筒内要适量灌水，以控制下沉速度。井筒外侧也要注水，以减小下沉时的摩擦阻力。沉至井底后，再进行壁后注浆充填。深井可分段下放井壁，分段注浆充填或在最后一次充填。

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