繩索自動脫鉤裝置

Ⅰ 金剛石繩索取心鑽進

繩索取心鑽進是不提鑽取心(鑽進)方法之一,即在鑽進過程中,當岩心管裝滿岩心或岩心堵塞時,不需要把孔內的全部鑽桿柱提升到地面,而藉助專用的打撈工具從鑽桿柱內把內岩心管取上來;只有當鑽頭磨損失需要檢查或更換時才提升全部鑽桿柱的鑽進方法。它是當代地質鑽探的一種新方法;在我國發展十分迅速。以繩索取心為主體的金剛石鑽探,已成為地質鑽探三大技術體系之一。

(一)金剛石繩索取心鑽探的特點和功能

圖2-1 繩索取心鑽探示意圖

1—金剛石鑽頭;2—擴孔器;3—內管總成;4—外管;5—打撈器;6—鑽桿柱;7—絞車;8—鋼絲繩

金剛石繩索取心鑽探是指在鑽探施工過程中提取岩心時不用提升全套鑽柱,而是通過絞車和鋼絲繩把打撈器下放到孔內,將容納岩心的內管連同岩心一同提至地表;然後再將空的內管投放孔內(自重投入,干孔用鋼絲繩送入,仰孔和水平孔用泵送入),繼續鑽進,如此重復進行(圖21)的取心鑽探方法。

1.繩索取心鑽探的特點

在鑽探施工過程的回次鑽進中,不用提出全套鑽柱(包括外管)、而藉助繩索打撈器打撈內管取心,可實現長孔段連續鑽進。

2.繩索取心鑽探的主要功能

1)減少升降鑽具時間,增長純鑽進時間,大幅度提高鑽探效率,降低每米鑽探成本。

2)有效提高岩礦心採取數量與品質。

3)明顯提高金剛石鑽頭壽命。

4)增加鑽孔的穩定性,減少坍塌掉塊現象。

5)減少鑽桿連接螺紋的磨損,延長鑽桿壽命。

6)減少鑽機升降作業系統的磨損與動力消耗。

7)便於根據岩層變化更換內管類型或更換無岩心鑽進。

8)繩索取心鑽具可兼用於下封隔器進行地層滲透性試驗,輸送聚合物混合液以護孔堵漏。

9)減輕現場操作人員勞動強度。

(二)金剛石鑽進採用繩索取心的意義

1.普通金剛石雙管的缺憾

普通金剛石雙管鑽進小時效率高、進尺快;但突出存在以下兩方面問題:

(1)回次鑽進時間短

其原因是:

1)岩心容納管的長度有限。

2)在破碎地層鑽進或由於操作使用問題容易造成岩心堵塞,必須提鑽。

(2)提、下鑽輔助時間長

據統計,岩心鑽探的純鑽進與升降工序時間各占計入台月時間的30%～40%。輔助時間主要部分是升降鑽具時間,孔愈深所佔比例愈大。

隨著資源開發利用程度的提高,地質勘探鑽孔的深度有增加趨勢;如何縮短輔助時間,研究認為:關鍵在升降工序。

減少升降工序時間的途徑有以下幾個方面:

1)改進升降設備及操作,減少升降鑽具時間。這是過去一直強調的一個方面,但效果有限;並且在金剛石鑽進中,如果提下鑽速度過快則會產生較大的抽吸及壓力激動,不利於保持孔壁穩定;甚至還容易產生事故。

2)採用繩索取心。採用繩索打撈岩心容納管(內管)而不提出鑽桿的方法,能大大節約升降鑽具時間,這種方法簡單、易行,適用范圍廣,有利於推廣應用。

3)柔桿鑽探。實施有一定難度,我國只進行過階段性試驗,適用孔深亦有限。

4)反循環連續取心。岩心隨鑽進被反循環沖洗介質攜帶到地表,不需專門撈取,能獲得實時樣品且更大程度地節約了升降工序的時間。但反循環連續取心對設備及工藝的要求較高,目前應用的鑽孔深度也有限。

2.繩索取心鑽進的優點

繩索取心能大幅度減少提下鑽次數,提高鑽進效率,同時能減少鑽頭與孔壁碰撞及掃孔造成的消耗;岩心堵塞能及時打撈,既能保證岩心、礦心質量,也能提高純鑽小時效率和鑽頭壽命。此外,鑽桿與孔壁間隙小,有一定屏蔽作用;鑽桿升降次數少則有利於保護孔壁和快速穿透復雜孔段;打撈通道還有利用於鑽孔彎曲測量及其他孔底監測等。繩索取心的優點可概括為「三高」、「兩低」、「一優」。

1)「三高」即鑽速及鑽頭壽命高,純鑽進時間利用率高,岩(礦)心採取率高。

2)「兩低」即工人勞動強度低,鑽探成本低。

3)「一優」即岩心礦心品質優良,結構清晰,完整度好,純潔性高。

(三)金剛石繩索取心鑽具結構

1.實現繩索取心鑽進對鑽具結構的基本要求

繩索取心鑽進要求必須具有既能取心又能在鑽桿內升降內管的鑽具。因此,與普通金剛石小口徑鑽具相比,繩索取心鑽具除了能夠實現單動和卡取容納岩心外,還必須完成下列主要動作:

1)內管必須從鑽桿內通過。採取途徑:①增大鑽桿內徑,使用薄壁、大徑鑽桿並要求內外平整。②適當縮小內管外徑、增加鑽頭底唇面厚度。

2)內、外管相對獨立(打撈時能分離)。

3)內管總成能懸掛在外管總成內的座環上。並使卡簧座端部離鑽頭內台階有一定的間隙,保證鑽具良好的單動性和底部的通水性。

4)內管總成到達外管總成中預定位置時,能及時反饋信號。

5)打撈器在一定速度范圍內能從鑽桿中下到內管總成上端,並把裝有岩心的內管總成撈取上來。

6)鑽進時內、外管有固定的相對位置。即需要限位裝置,限位裝置有上、下之分:①定位機構。防止內管總成在岩心推力及沖洗液上舉力作用下上行,形成「打單管」現象。②懸掛機構。防止內管總成底端直接座在鑽頭內台階上,堵水,摩擦或破壞單動性能。

7)需要有能抓住內管總成,且能取消限位,釋放內管總成的打撈機構裝置。

8)需要有安全解脫內管裝置。

在打撈器捕捉住內管總成提拉不動或提升過程中遇阻時,能夠安全解脫內管總成,以防止損壞鋼絲繩。

此外,繩索取心鑽具還應具有內管總成長度能夠調節、內管受到保護、岩心堵塞報信等要求。

2.繩索取心鑽具組成

根據繩索取心鑽進的技術要求,為了使鑽具結構簡單,動作靈活,經久耐用,以達到提高鑽進效率、減輕勞動強度、降低鑽探成本之目的,我國在繩索取心鑽進技術生產試驗、擴大應用的同時,不斷總結經驗,研製、採用了多種形式的繩索取心鑽具。隨著使用經驗的積累和應用領域的拓寬,繩索取心鑽具的結構(部件)還在不斷改進和完善,並且派生出新的鑽具。但其基本結構原理和形式仍未發生變化。

它們雖然都有著各自的特點,但在鑽具結構上,與世界各國的金剛石繩索取心鑽具大致相似。

下面以我國研製、常用的S75型繩索取心鑽具為例作介紹。繩索取心鑽具可分為單動雙層岩心管總成、打撈器總成、鑽桿和鑽頭4個部分。隨著鑽探條件、取心要求、鑽孔角度、深度以及孔內岩層、孔壁穩定和漏失情況的不同,局部結構會有變化。

(1)單動雙層岩心管總成部分(圖2-2)

圖2-2 S75繩索取心鑽具雙管總成結構圖

1—彈卡擋頭;2—撈矛頭;3—彈簧銷;4—回收管;5—張簧;6—彈卡室;7—彈卡鉗;8—彈簧銷;9—彈卡座;10—彈簧銷;11—彈卡架;12—內接頭;13—鎖;14—碟形彈簧;15—墊圈;16—螺母;17—開口銷;18—彈簧座;19—黃油嘴;20—螺母;21—墊圈;22—閥堵;23—軸承;24—調節螺母;25—接頭;26—下軸;27—外管;28—內管;29—擴孔器;30—內管接頭;31—卡簧;32—卡簧座;33—鑽頭;34—懸掛座環;35—懸掛肩套;36—扶正環

單動雙層岩心管總成又分為外管總成和內管總成。

1)外管總成。由彈卡擋頭—彈卡室—上擴孔器—外管—下擴孔器—鑽頭組成並按序連接。

2)內管總成。由撈矛頭—彈卡裝置—到位報信機構—岩心堵塞報警機構—單動機構—內管保護機構—調節機構—內管—卡心裝置組成並連接。

繩索取心鑽具單動雙層岩心管總成是實現繩索取心的核心部分。其中彈卡鉗又稱定位機構,在鑽進時防止內管上移。閥體及其有關組合部件又稱到位報訊機構,這種機構國外大部分鑽具沒有,但生產實踐中十分需要。該機構採用液壓差報訊原理,其閥堵可以自動實現3個不同位置(內管下降、鑽進狀態、打撈狀態),鑽具到位報訊靈敏准確,可使鑽探人員准確掌握開始鑽進的時間。蝶形彈簧及其有關組合部件又稱岩心堵塞報訊機構,當岩心充滿內管或發生堵塞壓縮彈簧,推動內管上移,使水眼三分之二面積被阻塞而泵壓驟升,既防止了燒鑽,又可使鑽探人員及時中止鑽進。扶正環又稱扶正機構,固定在擴孔器與外管螺紋連接處,對內管起扶正定中心作用。內管和外管的長度可以根據具體需要情況作同步增長或縮短。內管通過上部軸承實現單動,其內壁宜光滑以減少岩心進入阻力。很多派生繩索取心鑽具產品,都是從變化內管總成結構,增加若干功能機構來實現的。

(2)打撈器總成部分(圖2-3)

圖2-3 S75繩索取心鑽具打撈器

1—打撈鉤;2—彈性圓柱銷;3—撈鉤架;4—彈簧;5—鉚釘;6—脫卡管;7—重錘;8—彈性圓柱銷;9—安全銷;10—圓柱銷;11—接頭;12—油杯;13—開口銷;14—螺母;15—墊圈;16—軸承;17—壓蓋;18—連桿;19—索卡套;20—繩卡芯;21—圓柱銷;22—定位銷套

打撈器總成由接頭—單動防扭軸承—安全銷—重錘—脫卡管—打撈鉤組成並連接。

在鑽探取心過程中,通過專用的地表絞車和鋼絲繩下入或提升打撈器來安放和提取內管總成。只有在孔內充滿沖洗液並且在不會造成損傷的前提下,內管總成才自由投入而不用打撈器送入孔底。在大斜度孔和水平孔鑽進時,打撈器要通過泵送的方法才能到達孔內預定位置。打撈器能實現安全脫鉤。當撈取岩心遇阻時,繩索取心絞車用力向上提拉,直至將安全銷拉斷。如不見效,則拉緊鋼絲繩,由孔口沿鋼絲繩投入脫卡管,當脫卡管到達打撈鉤上端時,放鬆鋼絲繩,打撈鉤頭部斜面沿撈矛頭的圓錐體向下滑移並逐漸張開;與此同時,打撈鉤尾部向內收縮;這樣,脫卡管便可罩住打撈鉤尾部,使打撈鉤與內管總成脫開而提出鑽孔,然後在地表處理。

整套鑽具必須具有如下機構:

圖2-4 彈卡定位機構

1—彈卡擋頭;2—撈矛頭;3—彈簧銷;4—回收管;5—張簧;6—彈卡室;7—彈卡;8—彈簧銷;9—彈卡座

1)定位機構。其主要作用是鑽進過程中固定內岩心管在工作位置,它是鑽具結構的關鍵部分。採取的結構形式各不相同,大體上分為彈卡和球卡兩種類型,其中彈卡型應用較多,中國、瑞典、美國等均採用這種形式。圖2-4所示為彈卡定位機構,它主要由彈卡架、彈卡、張簧等零部件組成。內管總成投入鑽桿內後,彈卡藉助張簧的彈力張開一定角度,並沿鑽桿內壁下滑,到達外管總成中的預定位置時,彈卡兩翼進一步張開,並貼在彈卡室的內壁上,其上端有較小內徑的彈卡擋頭,鑽進過程中可以防止內管總成左右擺動和向上串動,同時,彈卡室內壁上所鑲焊的合金或彈卡擋頭上的撥叉帶動內管軸承上部機構和外管總成一起旋轉,以減少彈卡的磨損。

2)懸掛機構(見圖2-2所示)。由內管總成上的懸掛環與外管總成中的座環組成,可使卡簧座與鑽頭內台階保持2～4mm間隙。

3)打撈機構。它由打撈器的打撈鉤、內管總成的撈矛頭及回收管組成(見圖2-2和圖2-3)。打撈鉤與重錘下行,沖擊撈矛頭後張開,繼續下行至撈矛頭頸部,彈簧使之復位收攏,抓住撈矛頭。開動絞車上提,回收管上行迫使彈卡鉗收攏,使內管總成從定位機構中釋放出來(圖2-5)。

圖2-5 打撈示意圖

1—回收管;2—彈卡;3—彈卡擋頭;4—打撈鉤

4)單動機構。由軸、軸承、軸承座,及蝶簧座組成(圖2-2)。

5)內管保護機構。見圖2-2所示,它是由軸,軸承座、彈簧、彈簧套組成的緩沖機構。采心時,外管帶動軸上行壓縮彈簧,卡簧座坐在鑽頭內台階上,可以避免內管承受大的拉力而損壞。

6)調節機構。見圖2-2所示,它由調節螺母及調節接頭組成,可調節卡簧座與鑽頭內台階的間隙。

7)扶正機構。在外管下端近鑽頭處裝置扶正環。扶正環用以扶正內管,保證內外管同心和便於岩心進入。扶正環常用黃銅或尼龍製作並開有通水槽。

8)安全脫卡機構。在打撈受阻時,為避免拉斷鋼絲繩,有兩種安全脫卡形式:①打撈器上有安全銷,其抗拉強度小於鋼絲繩;②稍放鬆鋼絲繩,使打撈鉤順撈矛頭的錐面向下並張開。順鋼絲繩投入脫卡管罩住打撈鉤尾部,打撈鉤無法收攏而與內管總成脫離接觸。

9)干孔送入機構。干孔或孔內液面低時,內管總成高速下落可能造成鑽具損壞。因此應用鋼絲繩送入。但要求到位後能自動脫離、回收。干孔送入機構可與打撈器設計為一體(如YS-60可拆除),亦可另附裝置。S75鑽具可利用已有的附加裝置,該裝置亦可用於安全脫卡。

10)到位報信機構。由彈卡架、復位簧、閥體、定位簧、彈簧、調節螺堵、閥堵等組成。投放內管時閥堵關閉,液流從內管與鑽桿的間隙中流通。到位後懸掛坐落在座環上,環隙被堵塞,沖洗液壓力升高,克服張簧的張力使閥堵下移,閥門打開,閥堵的粗徑移出定位簧後、定位簧即限制其復位,泵壓下降。因此泵壓的變化即到位信號。撈取岩心時,提撈矛,閥體及閥堵隨之上行,直至閥堵越過堵水位置,不阻礙沖洗液下泄。內管總成提出地表後,復位簧使閥堵自動回到關閉位置。

11)岩心堵塞報警機構。由滑套、蝶簧、調節螺母等組成。內管打撈或岩心堵塞時頂起內管,壓縮蝶簧,使滑套向上運動,直至堵塞懸掛接頭上的通水眼,使泵壓升高(圖2-6)。

圖2-6 岩心堵塞報警示意圖

1—通水眼;2—滑套;3—碟簧;4—外管;5—調節螺栓

懸掛接頭通水眼處有限位台階,滑套只能堵塞通水面積的2/3,這樣在報警的同時不致造成燒鑽事故。

(3)繩索取心鑽桿

其與常規金剛石岩心鑽探用鑽桿的不同點是,地質岩心鑽探用的繩索取心鑽桿一般要求內平和外平,以便在鑽桿內升降內管總成;並盡量減少鑽頭壁厚,採取較粗的岩心。

(4)繩索取心金剛石鑽頭

繩索取心鑽探效果在很大程度取決於正確地選擇金剛石鑽頭。通常把金剛石鑽頭有一定壽命作為某一工礦區採用繩索取心技術的先決條件之一。例如金剛石鑽頭壽命要是回次進尺長度的5～10倍,通常不低於30m;只有最堅硬岩層才降低到15～30m。而大量情況下為30～300m,少數條件下高達500～1000m。

繩索取心鑽頭因克取環面較寬,特別講究鑽頭唇面造型與水路沖洗冷卻條件。

根據岩層情況,分別選用天然金剛石表鑲鑽頭、聚晶鑽頭、復合片鑽頭和人造金剛石孕鑲鑽頭。

(四)繩索取心鑽具規格系列

金剛石繩索取心鑽具的規格系列標准,隨著推廣應用的經驗積累和應用范圍的擴大而不斷完善。

我國原地質礦產部於1976年完成第一種規格S56繩索取心鑽具的試驗、技術鑒定並批量生產,迄今已開發、形成S46,S59,S75,S91四種口徑標准系列繩索取心鑽具。同時還開發了專門用於煤田鑽探、坑道鑽探、水文地質鑽探、深孔和復雜條件下用的增強型繩索取心鑽具,派生出內管為半合管型的,帶三層管的(第三層為塑料管,可與岩心一齊儲存)、內管超前的、兼能採集氣體的以及孔底局部反循環繩索取心鑽具,專門應用於松軟、脆碎、易被沖蝕的岩礦層鑽探取心,或者用於採取非撓動岩礦心樣品。並成功開發了帶液動錘的繩索取心鑽具和不提鑽換鑽頭的繩索取心鑽具,進一步擴大了繩索取心鑽探應用領域與效果.特別是用於若干復雜地層和硬岩層鑽進更為有利。

我國地質系統研製和採用的繩索取心鑽具規格系列。按用途分為如下六類:

1)常規繩索取心鑽具規格有46mm,59mm,75mm,91(95)mm。

2)坑道內水平孔用繩索取心鑽具規格有46mm,59mm。

3)帶液動沖擊器的繩索取心鑽具規格有59mm,75mm,91mm。

4)增強型繩索取心鑽具(用於復雜地層和深孔)規格目前有75mm。

5)不提鑽換鑽頭繩索取心鑽具規格有75mm,91(95)mm。

6)水文鑽探用繩索取心鑽具規格目前有135mm。

在國內,除原地質礦產部研製採用的繩索取心鑽具外,其他部門和地方省市地勘單位亦研製了若干品種系列的繩索取心鑽具:如原冶金部門和有色金屬總公司系統的YS系列和TK系列,原煤炭部門的SQ系列,原四川省地礦局的SM系列;原北京市地礦局的JS系列;原河北省地礦局SZG系列;以及原黃河水利委員會設計院的SG型繩索取心鑽具等。上述繩索取心鑽具包括帶液動錘的、在坑道內使用的、帶三層管和半合管的,以及增強型繩索取心鑽具等類型,都有各自特點,並在生產中推廣應用。

(五)繩索取心鑽探技術的應用領域

隨著地質勘探事業的發展,繩索取心鑽探技術的進步,在世界范圍內其應用領域亦不斷拓寬。已經應用的領域有:固體礦產鑽探、砂礦鑽探、石油、天然氣鑽探、工程地質鑽探、地熱鑽探、水域鑽探、冰層鑽探、科學深孔鑽探、坑道鑽探。

(六)金剛石繩索取心鑽探工藝

在進行繩索取心鑽探施工之前,現場操作人員必須經過技術培訓,要求熟悉繩索取心鑽具結構原理和使用維護規程,能熟練根據鑽探施工條件,合理掌握鑽進參數,充分發揮金剛石繩索取心鑽探優越性,減少各類事故,保證繩索取心順利進行。

1.鑽探准備工作

1)鑽探設備的選擇包括鑽機(最好能實現機上撈心,採用大通孔立軸鑽機或動力頭鑽機)、泥漿泵、繩索取心絞車等設備以及擰卸、提引工具等進行合理選擇,性能可靠。

2)鑽孔結構設計通常情況下當鑽孔不超過1000m時,宜用一徑或兩徑到底的鑽孔設計。只有在地層復雜,孔深較大時,才採取多徑成孔的鑽孔結構。金屬礦多用69mm孔徑,煤田多用75mm,95(91)mm孔徑。

3)鑽具選擇根據所鑽探的岩、礦層情況,合理選擇取心管的類型。例如採用常規結構、帶半合管或三層管結構等。

4)鑽桿選擇根據岩層復雜程度和孔深情況,合理選用常規繩索取心鑽桿或增強型鑽桿。

5)鑽頭選擇按照鑽探所遇岩層和礦層,合理選擇不同結構和磨料的鑽頭,達到保證質量、提高效率、降低成本的目的。

6)沖洗液的選擇根據地層穩定性和完整程度,合理選擇沖洗液類型。如果使用泥漿,要保證泥漿性能,防止鑽探過程中出現各類孔內事故和鑽桿內結泥皮現象。

2.繩索取心鑽具的組裝、檢查與調整

新採用的繩索取心鑽具下孔前,應按照說明書對內、外管和打撈器總成進行認真檢查,然後將內管總成裝入外管總成,調整內外管長度配合,並用打撈器試撈內管總成,確認符合技術要求後方能下孔使用。

1)外管總成的組裝和檢查外管總成由鑽頭、擴孔器、穩定器(上部),外管、彈卡室、彈卡擋頭、座環及扶正環組成。檢查時注意:①外管每米彎曲度不大於0.3mm;②扶正環無變形;③穩定器之外徑宜略小於擴孔器;④所有螺紋處要塗絲扣油,以增強密封性能,方便擰卸。

2)內管總成的檢查內管總成由撈矛頭、彈卡、單動軸承、內管、卡管座等組成。檢查時注意:①各部件絲扣擰緊,尤其要防止卡簧座倒扣(有用反扣設計);②裝入彈卡動作應靈活,兩翼張開間距應大於彈卡室內徑;③鑽具有到位報信機構時,宜根據孔深調節工作彈簧預壓力,單位機構靈活,軸承套內注滿黃油;④內管平直無彎曲現象和凹坑;⑤卡簧內徑與鑽頭內徑相匹配,比鑽頭內徑小0.5mm為宜。

3)打撈器檢查將打撈器與繩索取心絞車的鋼絲繩相連接,並注意檢查:①打撈鉤安裝周正,無偏斜;②尾部彈簧靈活可靠,頭部張開距離以8～12mm為宜;③脫卡管能確保安全脫卡作用。

4)內外管總成裝配和調整 裝配時注意檢查:①彈卡與彈卡擋頭的頂面應保持一定距離,一般為3～4mm;②卡簧座與鑽頭內台階保持合理間隙,一般為2～4mm。該間隙可通過內管總成調節螺母進行調整;③內管總成在外管總成卡裝牢固,撈取方便靈活。

3.金剛石繩索取心鑽進工藝參數

繩索取心鑽進和常規金剛石岩心鑽探一樣,必須根據岩層特性、鑽頭類型、鑽孔深度、鑽孔傾角、鑽孔直徑,沖洗液類型和所用設備和鑽具性能等因素選擇優化鑽進工藝參數,主要指鑽壓、轉速和沖洗液量。上述參數的合理選擇,是決定取心質量、鑽速、鑽頭壽命、回次進尺長度、提鑽間隔等技術經濟指標的主要因素。

1)鑽壓繩索取心鑽進環狀克取面積比常規取心鑽進要大,因此鑽進時所用鑽壓亦相應增大。繩索取心一般用於中硬至硬(6～11級)的岩層中鑽進,當用常規表鑲和孕鑲金剛石鑽頭時的鑽壓范圍,推薦值如表2-1所示。實際採用鑽壓應按具體岩層條件、鑽頭類型、鑽頭實際尺寸(如超徑鑽頭)等,通過實踐合理確定。為減少鑽孔彎曲,降低鑽壓,繩索取心鑽進宜選用底唇面接觸面積小的鑽頭,如多水口、交錯唇面和齒形結構的鑽頭,可以明顯降低鑽進時所需的鑽壓,利於防止孔斜。

表2-1 繩索取心鑽進用鑽壓推薦值

2)轉速和常規金剛石取心鑽探一樣,在孔徑、孔深、沖洗潤滑條件、孔壁穩定性、岩層研磨性、鑽桿堅固性以及設備等條件允許下,盡量取較高轉速鑽進。當用孕鑲鑽頭時,平均鑽頭的線速度一般為1.5～3.0m/s;當用表鑲鑽頭時則為1～2m/s。上述轉速亦宜根據具體施工條件確定。

3)沖洗液和沖洗液量。繩索取心鑽進在條件許可時宜用無固相和低固相並加有潤滑劑的沖洗液。當用泥漿時宜用優質搬土做原料,防止在鑽桿內結泥皮現象。確定沖洗液量的要素有兩種:①保持環狀間隙上返流速在0.45m/s至1.0～1.5m/s范圍內。②保持鑽頭唇面單位面積(cm²)沖洗液量在3～5L/min(中硬至硬岩)或2.4～4.0L/min(硬至堅硬岩)。根據後者用不同直徑的繩索取心孕鑲金剛石鑽頭,鑽進時所需沖洗液量推薦值見表2-2所示。上述沖洗液量亦宜根據具體施工條件合理確定。

表2-2 繩索取心鑽進沖洗液量推薦值

4.繩索取心操作要領

(1)投放內管

將檢查合格的內管總成,由機上或孔口投入孔內。遇漏失層孔內無沖洗液時不用投放內管,應用打撈器干孔送入機構送入孔內,亦可泵入適量沖洗液後迅速投入內管總成。

(2)開始鑽進

當在孔口投入內管並確認內管已下降到位後,才能開始掃孔鑽進。鑽進過程中如發現岩心堵死.或者當進尺已接近岩心容納管長度時,應停止鑽進,並適當沖洗鑽孔。

(3)撈取岩心

撈取岩心根據所用設備採用孔口下打撈器撈取法或機上下打撈器撈取法。

1)孔口打撈法。操作程序包括提斷岩心、提升主動鑽桿、卸開主動鑽桿、鑽機移離孔口、下放打撈器、開動繩索絞車提升內管總成、將備用內管總成二次投入。

2)機上打撈法。操作程序包括提斷岩心,鑽具不離開孔底,卸開機上撈取岩心專用水龍頭壓蓋(圖2-7),打撈器通過水龍頭下入機上鑽桿而到達孔底,開動繩索絞車,提升內管總成。尤其在採用機上打撈法時宜用回水漏斗(圖2-8)將溢出的沖洗液引向水源箱。

(4)大斜度和水平孔繩索取心鑽進

在鑽進大斜度和水平孔用繩索取心時,鑽桿柱有專門機構進行起下鑽。投放內管和打撈岩心時則由專門設計的安全輸送裝置進行(圖2-9)。操作程序是:①投放內管。將內管塞入鑽桿。再塞入安全輸送器,接上封接頭,啟動水泵,借泵壓將內管送下,到位後提出輸送器,進行鑽進。②撈取內管。回次終了,將卸去加重桿的打撈器接在輸送器上塞入鑽桿,接上密封接頭,啟動水泵,借泵壓將打撈器送抵孔底內管總成頂部,撈住矛頭,拉出內管總成並取心。

圖2-7 機上撈取岩心專用水龍頭

1—壓蓋;2—三通接頭;3—軸承;4—內套;5—異徑接頭膠管

圖2-8 回水漏斗

1—漏斗;2—接頭;3—膠管;4—卡盤

圖2-9 繩索取心內管和打撈器安全輸送裝置

1—內管總成;2—打撈器;3—輸送器;4—密封接頭

圖2-10所示為專門設計用於水平孔的水龍頭結構圖。其上部帶中心孔的塞堵是泵送內管和打撈器用的。鑽進時則更換實心塞堵。水龍頭內孔能通過打撈器和內管總成。

圖2-10 水平孔用水龍頭結構圖

5.鑽具的維護保養

為了保證繩索取心鑽具的正常使用,防止鑽具零部件失靈。撈取岩心失效而導致提鑽處理甚至發生孔內事故,必須經常檢查鑽具,作好維護保養工作。重點檢查項目是:

1)彈卡磨損情況和張簧是否變形,並經常注油潤滑。

2)單動軸承是否靈活,並定期清洗注入黃油。

3)內管有無彎曲和凹坑變形,發現不合用時宜修理或更換。

4)卡簧及卡簧座有無變形和過磨損,卡簧座水口深度不小於4mm。

5)每次提鑽要檢查彈卡擋頭撥叉磨損斷裂情況,發現磨出圓角要用銼修平。

6)懸掛環和座環磨損情況,發現吻合面已磨成圓錐面時要及時更換。

7)每次撈取岩心前檢查打撈鉤頭部和尾部彈簧磨損情況,如有明顯磨損變形要及時更換。

8)鋼絲繩有無損傷斷股情況,並注意塗油保養。

9)全套鑽具、鑽桿螺紋磨損情況,並經常塗絲扣油保護。平常應平整堆放,防止銹蝕。

6.常見故障及排除方法

1)打撈器捕撈不住內管總成。其原因是撈矛頭損壞,打撈器鉤掛不住,岩粉沉澱或有實物覆蓋矛頭,打撈鉤損壞或尾部彈簧斷而失靈等。其處理方法是反復提放打撈器數次,如無效,提出打撈器,然後提鑽檢查處理。

2)打撈器捕撈住內管總成後提拉不動。其原因是岩心堵死或卡簧倒扣,使內管總成在鑽頭內台階和彈卡擋頭間頂死,岩心下端呈倒蘑菇頭狀並卡在鑽頭底部;彈卡的彈性軸銷脫出卡住回收管,卡簧座下端和內管螺紋部分因岩心堵死變形,通不過外管總成座環,懸掛環和座環嚴重損壞相互卡死,彈卡擋頭撥叉折斷,內管總成被卡等。其處理方法是使用安全脫卡機構使打撈器脫鉤。如確認是岩心蘑菇頭造成的,則將鑽具放到孔底研磨片刻,再下打撈器試撈。如無效,提鑽處理。

3)打撈途中遇阻提拉不上來。其原因是鑽桿螺紋變形,阻擋內管通過,內管嚴重彎曲變形,通不過鑽桿,所用泥漿低劣,雜質多,在鑽桿內結成泥皮,阻礙內管等。其處理方法是:首先使用安全脫卡機構提出打撈器,繼而提升鑽具檢查原因,並更換不合格的鑽桿或內管;調整泥漿性能,並有效採用循環沉澱系統,增設除砂器和除泥器。

4)打撈出的內管缺失岩心或無岩心。其原因是岩心直徑與卡簧不匹配,造成沒有拔斷岩心或未卡緊中途脫落;彈卡不起作用,鑽進時內管上竄,形成「單管」鑽進,內管總成因各種原因下放未到位,鑽進時形成「單管」鑽進;岩心松軟(如煤層)未採取合理結構的鑽具和鑽進規程等。其處理辦法是檢查卡簧是否合格,彈卡是否磨損失靈,以及造成打「單管」之原因;如因地層松軟宜更換合理結構的(內管超前、帶半合管、用底噴式鑽頭和帶孔底反循環的)鑽具等。

5)鑽進效率低。其原因是岩層緻密堅硬,超過10級,鑽頭金剛石質量差或胎體性能與岩層不匹配;鑽頭內徑過度磨損,岩心變粗,進不去卡簧,形成堵塞;卡簧已損壞,岩心受阻,內管有損傷、阻礙岩心順利進入等。其處理辦法是將內管總成提出並檢查卡簧、卡簧座和內管,採用與岩層性能匹配的鑽頭和鑽進規程,必要時換常規鑽進或用帶液動錘的繩索取心鑽具。

6)鑽孔偏斜嚴重。其原因與處理方法與普通金剛石鑽進類似,不再贅述。

Ⅱ 自由降落式救生艇操作規程

經常保持救生設備良好，定期按規定進行檢查、保養。使用救生艇必須經船長同意；

Ⅲ 　動力觸探測試法的基本原理

動力觸探是將重錘打擊在一根細長桿件（探桿）上，錘擊會在探桿和土體中產生應力波，如果略去土體震動的影響，那麼動力觸探錘擊貫入過程可用一維波動方程來描述。

圖3—1DPT能量平衡示意圖

1—導桿；2—穿心錘；3—錘座；4—探桿；5—探頭

動力觸探基本原理也可以用能量平衡法來分析。動力觸探能量平衡模型如圖3—1所示。在一次錘擊作用下的功能轉換，按能量守恆原理，其關系可寫成：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：E_m——穿心錘下落能量；

E_k——錘與觸探器碰撞時損失的能量；

E_c——觸探器彈性變形所消耗的能量；

E_f——貫入時用於克服桿側壁摩阻力所耗能量；

E_p——由於土的塑性變形而消耗的能量；

Ee——由於土的彈性變形而消耗的能量。

各項能量的計算式如下：

落錘能量：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：M——重錘質量；

h——重錘落距；

g——重力加速度；

η——落錘效率（其受繩索、捲筒等摩擦的影響，當採用自動脫鉤裝置時，η＝1）。

碰撞時能耗，根據牛頓碰撞理論得：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：M,g,h——意義同（3—2）式；

m——觸探器質量；

k——與碰撞體材料性質有關的碰撞作用恢復系數。

觸探器彈性變形的能耗：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：l——觸探器長度；

E——探桿材料彈性模量；

a——探桿截面積；

R——土對探頭的貫入總阻力。土的塑性變形能：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：R——意義同（3—4）式；

S_p——每錘擊後土的永久變形量（可按每錘擊時實測貫入度e計）。土的彈性變形能：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：R——意義同（3—4）式；

S_e——每錘擊時土的彈性變形量。

S_e值在試驗時未測出，可利用無限半空間上點荷載明德林（Mindlin）的解，並通過擊數與土的剛度建立的如下關系確定。

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：R意義同（3—4）式；

D——探頭直徑（m）;

A——探頭截面積（m²）；

N——永久貫入量為0.1m時的擊數；

P₀——基準壓力，Po=1kPa；

β——土的剛度系數（經驗值：粘性土，β＝800；砂土，β＝4000）。

將式（3—1）至式（3—6）合並整理得：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：f為土對探桿側壁摩擦力（kN）；其他符號意義同（3—1）至（3—6）式。

如果將探桿假定為剛性體（即桿無變形），不考慮桿側壁摩擦力影響，則（3—8）式變成海利（Hiley,A.）動力公式：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

考慮在動力觸探測試中，只能量測到土的永久變形，故將和彈性有關的變形略去。因此，土的動貫入阻力R_d也可表示為（3—10）式，稱荷蘭動力公式。

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：e——貫入度（mm），即每擊的貫入深度；

，△S為每一陣擊貫入深度（mm）;n為相應的一陣擊錘擊數；

A——圓錐探頭底面積（m²）。

Ⅳ 吊鉤防脫裝置的製作方法是什麼

吊鉤防鋼絲繩脫鉤裝置是吊鉤保險，即防止起吊鋼絲繩由於角度過大或掛鉤不妥時，造成起吊鋼絲繩脫鉤，吊物墜落事故的裝置。

吊鉤防鋼絲繩脫鉤裝置限制繩索滑出，用於各種起重吊鉤。

鋼絲繩防脫槽裝置是主要用以防止鋼絲繩在傳動過程中，脫離滑輪槽而造成鋼絲繩。

單鉤製造：

使用方便，但受力情況不好，大多用在起重量為80噸以下的工作場合；起重量大時常採用受力對稱的雙鉤。

疊片式吊鉤由數片切割成形的鋼板鉚接而成，個別板材出現裂紋時整個吊鉤不會破壞，安全性較好，但自重較大，大多用在大起重量或吊運鋼水盛桶的起重機上。吊鉤在作業過程中常受沖擊，須採用韌性好的優質碳素鋼製造。

吊鉤分類極廣，一般包括：卸扣、吊環、圓環、梨形環、長吊環、組合吊環、S鉤、鼻吊鉤、美式吊鉤 羊角吊鉤、眼形滑鉤、帶保險卡吊環螺釘、鏈條卸扣、具有獨特、新穎、質優、安全的特點，適用於工廠、礦山、石油、化工及船舶碼頭等。確保安全，質量安全系數，靜載荷達到3倍。起重量從5噸～150噸。

Ⅳ 一種管道吊裝可自動脫鉤的工具

一種常見的管道吊裝可自動脫鉤工具是重力式自動脫鉤器。
1. 結構原理 它主要由掛鉤主體、鎖止裝置和觸發機構組成。掛鉤用於懸掛管道，鎖止裝置在吊裝過程中確保掛鉤與管道連接穩固。觸發機構則是實現自動脫鉤的關鍵，一般利用重力或機械力的變化來啟動。
2. 工作過程 當管道被吊運至指定位置後，通過特定操作使觸發機構動作。比如，有的是在管道放置到位後，操作人員拉動繩索，觸發鎖止裝置解鎖，掛鉤在重力作用下自動與管道分離；還有的是利用管道就位時的沖擊力，推動觸發部件，讓鎖止結構松開，從而達到自動脫鉤的目的。這種工具提高了管道吊裝的效率，減少了人工現場摘鉤的危險，保障了施工安全。