回转式钻机
依靠钻具的回转运动破碎岩层而成孔。主要有大、小锅锥钻机,正、反循环转盘式钻机,液压动力头式钻
机,潜孔振动回转式钻机等。简单的回转式钻机只有钻进装置,结构完善的回转式钻机则有钻进装置和循环洗井装置两部分组成。转盘式水井钻机的钻具包括钻杆和钻头。常用钻杆的名义直径有60、73、89和114毫米4种。钻头分钻进用钻头和环状钻进用钻头两大类。大、小锅锥 利用其锅锥形钻具旋转切削土层。根据钻具的大小分别称为大锅锥和小锅锥,可由人力或动力驱动。切下的土屑落到锅内,提升到地面卸出,其结构简单,工效低,只能用于一般土层或砂卵石直径不大于10厘米、含量不超过50%的地层。小锅锥开孔直径0.55米,钻井深度80~100米;大锅锥开孔直径1.1米,钻井深度30~40米。正、反循环泥浆洗井转盘式钻机 常用的回转式钻机(图1),即正循环泥浆洗井转盘式钻机由塔架、卷扬机、转盘、钻具、泥浆泵、水龙头和电动机等组成。作业时,动力机通过传动装置驱动转盘,由主动钻杆带动钻头以30~90转/分的转速旋转破碎岩层。泥浆由泥浆泵抽吸加压后通过钻杆上方的水龙头压入空心钻杆,向下流入钻头,由水口射出,以冷却、润滑钻头;井底岩屑通过钻杆外的环形通道被带出井口,在沉淀池沉淀后,泥浆流回泥浆池供循环使用。反循环泥浆洗井转盘式钻机的钻进方式和结构与上述基本相同,但泥浆的循环方式相反:泥浆在沉淀池沉淀后从井口自行流入井底,携带岩屑的泥浆则由砂石泵经钻头水口通过钻杆内腔向上抽吸出井,回到沉淀池。这种方式称泵吸反循环。也可用水泵将加压水流从井底通过喷嘴射入钻杆内腔,形成携带岩屑的上升水流,称射流反循环。钻机在钻杆内可形成很高的上升流速,排出岩屑和卵石的能力较强,因而钻进速度较快。适用于土层、一般砂层和卵石直径小于钻杆内径的松散地层,所用钻杆的内径较大,一般为150~200毫米,可达300毫米。但因受泵的抽吸或压送能力的限制,钻井深度一般在150米以内,井深在50米以内时排屑效率较高。压气洗井转盘式钻机 是在转盘回转式钻机上用空气压缩机代替泥浆泵,用压缩空气代替泥浆洗井。通常采用反循环方式,又称气举反循环(图2)。即将压缩空气通过供气管路送至井内气水混合室,使其与钻杆内的水流掺混,形成比重小于 1的掺气水流。在钻杆外围环形水柱的重力作用下,钻杆内的掺气水流挟带岩屑不断上升并排出井外,流入沉淀池,沉淀后的水流以自流方式流回井内。采用这种钻机在井深较大时(50米以上),排屑能力大于采用泵吸或射流反循环的钻机,因而适用于井深较大的情况和缺水的干旱地区,以及寒带冻土地层。
钻孔是指用钻头在实体材料上加工出孔的操作。这里讲述了勘探工作里的钻孔工作,以及钻孔需要的辅助工具以及部分应急措施方法。
在地质勘查工作中,利用钻探设备向地下钻成的直径较小深度较大的柱状圆孔,又称钻井。钻探石油和天然气以及地下水的钻孔直径较大些。钻孔直径和深度大小,取决于地质矿产埋藏深度和钻孔的用途。
钻孔起始部位称孔口,侧部称孔壁,底部称孔底。钻孔的直径D简称孔径,孔口直径称开孔口径,孔底直径称终孔直径。从孔口至孔底的距离H称钻孔深度,简称孔深。钻孔的某一段称孔段。
通常指用尖锐的旋转工具在坚硬的物体上钻穿。如:在木板上钻孔。在数处给一块金属板钻孔。用凿岩机(在坚固材料中)钻孔洞。在花岗岩上钻孔。2.指为了装饰、识别或便于分开而(常用机器)打一排小孔或花样。形似独木舟有时钻孔作为垂饰的船形宝石。
⒈准确划线
钻孔前,首先应熟悉图样要求,加工好工件的基准;一般基准的平面度≤0.04mm,相邻基准的垂直度≤0.04mm。按钻孔的位置尺寸要求,使用高度尺划出孔位置的十字中心线,要求线条清晰准确;线条越细,精度越高。由于划线的线条总有一定的宽度,而且划线的一般精度可达到0.25~0.5mm,所以划完线以后要使用游标卡尺或钢板尺进行检验;若对于划线后检验做的不够,经常拿着划错线的工件进行钻孔,根本保证不了孔的位置精度;特别是在等级鉴定的考场上,由于学生们心理紧张担心工件不能按时完成,往往划完线后不进行检验急于钻孔,等到发现孔的位置精度超差较大时已经晚了。因此,要养成划完线后进行检验的好习惯。
⒉划检验方格或检验圆
划完线并检验合格后,还应划出以孔中心线为对称中心的检验方格或检验圆,作为试钻孔时的检查线,以便钻孔时检查和借正钻孔位置,一般可以划出几个大小不一的检验方格或检验圆,小检验方格或检验圆略大于钻头横刃,大的检验方格或检验圆略大于钻头直径。
⒊打样冲眼
划出相应的检验方格或检验圆后应认真打样冲眼。先打一小点,在十字中心线的不同方向仔细观察,样冲眼是否打在十字中心线的交叉点上,后把样冲眼用力打正打圆打大,以便准确落钻定心。这是提高钻孔位置精度的重要环节,样冲眼打正了,就可使钻心的位置正确,钻孔一次成功;打偏了,则钻孔也会偏,所以必须借正补救,经检查孔样冲眼的位置准确无误后方可钻孔。
打样冲眼有一小窍门:将样冲倾斜着样冲尖放在十字中心线上的一侧向另一侧缓慢移动,移动时,当感觉到某一点有阻塞的感觉时,停止移动直立样冲,就会发现这一点就是十字中心线的中心;此时在这一点打出的样冲眼就是十字中心线的中心,也可以多试几次,你就会发现样冲总会在十字中心线的中心处有阻塞的感觉。
⒋装夹
擦拭干净机床台面、夹具表表面、工件基准面,将工件夹紧,要求装夹平整、牢靠,便于观察和测量。应注意工件的装夹方式,以防工件因装夹而变形。
⒌试钻
钻孔前必须先试钻:使钻头横刃对准孔中心样冲眼钻出一浅坑,然后目测该浅坑位置是否正确,并要不断纠偏,使浅坑与检验圆同轴。如果偏离较小,可在起钻的同时用力将工件向偏离的反方向推移,达到逐步校正。如果偏离过多,可以在偏离的反方向打几个样冲眼或用錾子錾出几条槽,这样做的目的是减少该部位切削阻力,从而在切削过程中使钻头产生偏离,调整钻头中心和孔中心的位置。试钻切去錾出的槽,再加深浅坑,直至浅坑和检验方格或检验圆重合后,达到修正的目的再将孔钻出。
注意:无论采用什么方法修正偏离,都必须在锥坑外圆小于钻头直径之前完成。如果不能完成,在条件允许的情况下,还可以在背面重新划线重复上述操作。
⒍钻孔
钳工钻孔一般以手动进给操作为主,当试钻达到钻孔位置精度要求后,即可进行钻孔。手动进给时,进给力量不应使钻头产生弯曲现象,以免孔轴线歪斜。钻小直径孔或深孔时,要经常退钻排屑,以免切屑阻塞而扭断钻头,一般在钻孔深度打直径的3倍时,一定要退钻排屑。此后,每钻进一些就应退屑,并注意冷却润滑,钻孔的表面粗糙度值要求很小时,还可以选用3%~5%乳化液、7%硫化乳化液等起润滑作用的冷却润滑液.
钻孔将钻透时,手动进给用力必须减小,以防进给量突然过大、增大切削抗力,造成钻头折断、或使工件随着钻头转动造成事故。