第十章煤岩心的采取1课件.ppt

1、第十章第十章岩煤心采取岩煤心采取 钻探工程质量不仅直接影响着判断地质构造，评钻探工程质量不仅直接影响着判断地质构造，评价矿产资源，提交矿产价矿产资源，提交矿产 储量准确性和可靠性，还影储量准确性和可靠性，还影响到矿山开采设计的合理性。响到矿山开采设计的合理性。钻探工程钻探工程6项质量指标：项质量指标：岩矿心的采取和整理；岩矿心的采取和整理；钻孔的弯曲度；钻孔的弯曲度；校正孔深；校正孔深；简易水文观测；简易水文观测；原始报表；原始报表；封孔。封孔。第一节第一节 对岩煤心采取的要求对岩煤心采取的要求 岩矿心的采取是进行岩心钻探的主要目岩矿心的采取是进行岩心钻探的主要目的之一。的之一。煤田地质勘探的

2、岩煤心钻探的要求质量煤田地质勘探的岩煤心钻探的要求质量如下：如下：（1）采取率）采取率 岩煤心采取率即实际取出的岩岩煤心采取率即实际取出的岩煤心长度与对应孔段实际钻进进尺比例的煤心长度与对应孔段实际钻进进尺比例的百分数。百分数。（2）完整性）完整性 取出的岩煤心应尽量避免人为取出的岩煤心应尽量避免人为破坏，要保持原生结构，以便确定岩煤层破坏，要保持原生结构，以便确定岩煤层分层，观测其原生结构和共生关系。分层，观测其原生结构和共生关系。（3）纯洁性）纯洁性 取出的岩煤心不受外物的浸蚀取出的岩煤心不受外物的浸蚀和污染，以免影响岩石和煤的物理化学性和污染，以免影响岩石和煤的物理化学性质指标。质指标。

3、（4）尽量避免选择性磨损）尽量避免选择性磨损 岩没心选择性磨岩没心选择性磨损，会使其内在物质成分发生变化，影响损，会使其内在物质成分发生变化，影响整个矿区煤的储量的计算和评价。整个矿区煤的储量的计算和评价。（5）采心部位）采心部位 取出的岩煤心孔深部位必须取出的岩煤心孔深部位必须准确，上下顺序不能颠倒，否则易歪曲岩准确，上下顺序不能颠倒，否则易歪曲岩层所在层位的深度和厚度层所在层位的深度和厚度第二节第二节 影响岩煤心采取的因素影响岩煤心采取的因素 影响岩煤心采取质量的因素是多方面的，影响岩煤心采取质量的因素是多方面的，同时也是很复杂的。同时也是很复杂的。1.地质因素地质因素 地质因素是指岩煤层

4、的物理力学地质因素是指岩煤层的物理力学性质和结构构造对取心的影响，它包括岩性质和结构构造对取心的影响，它包括岩石的强度、硬度、完整性、纯洁性、研磨石的强度、硬度、完整性、纯洁性、研磨性和易溶度。性和易溶度。2.工艺技术因素工艺技术因素 工艺技术的选择必须适应地工艺技术的选择必须适应地层条件，否则，将影响岩煤心的采取。层条件，否则，将影响岩煤心的采取。第三节第三节 常用的取心工具常用的取心工具 和钻进方法和钻进方法 常用的取心工具有单管取心、双动双管取常用的取心工具有单管取心、双动双管取心、单动双管取心和绳索取心等。心、单动双管取心和绳索取心等。一、双动双管取心钻具一、双动双管取心钻具 该钻具是

5、指具有内、外两层岩心管，该钻具是指具有内、外两层岩心管，并在钻进中同时回转的取心工具。并在钻进中同时回转的取心工具。二、单动双管取心具二、单动双管取心具 在钻进过程中，外管转动而内管不动的在钻进过程中，外管转动而内管不动的双管钻具称为单管双动钻具。双管钻具称为单管双动钻具。（一）阿氏钻具（一）阿氏钻具 主动用于煤层和主动用于煤层和13级松软级松软夹层、夹矸少的稳定煤系地层钻进。其钻夹层、夹矸少的稳定煤系地层钻进。其钻进效果良好，能够取出完整的柱状煤心和进效果良好，能够取出完整的柱状煤心和岩心。岩心。它主要由异径接头、它主要由异径接头、联动装置、缓冲装置、单动联动装置、缓冲装置、单动装置、内外管

6、、内外钻头、装置、内外管、内外钻头、岩心容纳管和卡簧护心装置岩心容纳管和卡簧护心装置等组成。等组成。在采用阿氏单动双管钻具在采用阿氏单动双管钻具钻进时，一般选用钻进时，一般选用5 5 6KN6KN的的压力，压力，8080 150/mind 150/mind 的转的转速，速，6060 100l/min100l/min的冲洗液的冲洗液量的规程参数。量的规程参数。（二）集气式钻具（二）集气式钻具 在煤层钻进中，进行瓦斯采在煤层钻进中，进行瓦斯采样是煤田地质勘探中的一项重要样是煤田地质勘探中的一项重要工作。工作。集气式单动双管钻具是集气集气式单动双管钻具是集气式瓦斯采样钻具中的一种式瓦斯采样钻具中的一

7、种转用于煤层钻进采取瓦斯和煤心。转用于煤层钻进采取瓦斯和煤心。集气式单动双管钻具的构造如图：集气式单动双管钻具的构造如图：钻具主要有外管、带集气室的内管和带钻具主要有外管、带集气室的内管和带缓冲器的联动部分等组成。缓冲器的联动部分等组成。（三）金刚石钻具（三）金刚石钻具 金刚石单动双管钻具主要组成有：异径接头，金刚石单动双管钻具主要组成有：异径接头，单动装置回流阀，内、外管和卡心装置等组成。单动装置回流阀，内、外管和卡心装置等组成。如图：如图：三、绳索取心钻具三、绳索取心钻具 绳索取心钻进是在回次终了，岩心装绳索取心钻进是在回次终了，岩心装满岩心管时，不提升全套钻具而是用钢丝满岩心管时，不提升

8、全套钻具而是用钢丝绳的打捞器从钻杆中把取心管提出，待把绳的打捞器从钻杆中把取心管提出，待把岩心取出后又从钻杆中把取心管投入到孔岩心取出后又从钻杆中把取心管投入到孔底。底。（一）特点（一）特点 1、钻进效率高：、钻进效率高：由于减少了升降作业的反之由于减少了升降作业的反之时间，能使钻进时间相对增加，因而提高了台月时间，能使钻进时间相对增加，因而提高了台月效率。效率。2、延长钻头寿命：、延长钻头寿命：由于提钻次数少，钻头损由于提钻次数少，钻头损坏的机会也相应减少，加之绳索取心钻杆与孔壁坏的机会也相应减少，加之绳索取心钻杆与孔壁的间隙小，钻头工作稳定，因而提高了钻头的寿的间隙小，钻头工作稳定，因而提

9、高了钻头的寿命。命。3.、提高岩矿心采取率：、提高岩矿心采取率：绳索取心比提钻取心绳索取心比提钻取心简便得多，钻进过程中能够做到遇堵即提，有利简便得多，钻进过程中能够做到遇堵即提，有利于提高岩矿心的采取率和质量。于提高岩矿心的采取率和质量。4、有利于孔内安全和钻穿复杂地层：、有利于孔内安全和钻穿复杂地层：这是这是由于钻杆与孔壁间隙小，岩粉上升速度快，由于钻杆与孔壁间隙小，岩粉上升速度快，保证了孔底的清洁。加之提钻次数减少，孔保证了孔底的清洁。加之提钻次数减少，孔壁裸露机会少，所以有利于孔内安全和穿过壁裸露机会少，所以有利于孔内安全和穿过复杂地层。复杂地层。5、减少了劳动强度，降低了钻探成本：、

10、减少了劳动强度，降低了钻探成本：绳索取心也存在一些缺点，如：要求钻杆的绳索取心也存在一些缺点，如：要求钻杆的材质好，加工精度高，使钻杆成本加大，钻材质好，加工精度高，使钻杆成本加大，钻杆柱与孔壁间隙小，冲洗液阻力大，钻头壁杆柱与孔壁间隙小，冲洗液阻力大，钻头壁较厚，切削孔底岩石的面积大，因此，钻进较厚，切削孔底岩石的面积大，因此，钻进时耗大。时耗大。（二）结构原理（二）结构原理 SCSC5656型钻具，该钻具分为单动双层岩心型钻具，该钻具分为单动双层岩心管和打捞器两部分。管和打捞器两部分。双管部分由双管部分由外管总成外管总成和和内管总成内管总成组成。组成。l 外管总成包括：外管总成包括：弹卡挡

11、头、弹卡室、稳定接弹卡挡头、弹卡室、稳定接 头（扩孔器头（扩孔器 ）外管、扩孔器和钻头；）外管、扩孔器和钻头；l内管总成包括：内管总成包括：捞矛、弹卡、单动机构、调捞矛、弹卡、单动机构、调节机构、内卡及卡取岩心机构。节机构、内卡及卡取岩心机构。绳索取心器机构的工作原理：绳索取心器机构的工作原理：1、捞矛机构：有捞矛卡和卡簧组成。、捞矛机构：有捞矛卡和卡簧组成。取心时，打捞器在钻杆内下放到内管总成取心时，打捞器在钻杆内下放到内管总成上部，打捞钩抓住捞矛，向上提升打捞器，回收上部，打捞钩抓住捞矛，向上提升打捞器，回收卡筒上提，并向内压缩弹卡，使弹卡收拢，这样卡筒上提，并向内压缩弹卡，使弹卡收拢，这

12、样内管总成和外管脱离，从而把内管总成提升上来内管总成和外管脱离，从而把内管总成提升上来 2、弹卡机构：主要由弹卡架、弹卡、弹簧等部、弹卡机构：主要由弹卡架、弹卡、弹簧等部件件 组成。组成。其作用是内管坐到外管中时，弹卡借助胀簧其作用是内管坐到外管中时，弹卡借助胀簧的弹力胀开，贴在弹卡室的内壁上，使钻具实现的弹力胀开，贴在弹卡室的内壁上，使钻具实现定位。定位。（3）缓冲机构）缓冲机构 由弹簧、锁母、开口销组成。当拉断岩由弹簧、锁母、开口销组成。当拉断岩 心时起保护内管的作用。心时起保护内管的作用。（4）单动机构）单动机构 由两副轴承实现钻具的单动。由两副轴承实现钻具的单动。（5）调节机构）调节机

13、构 内管总成和外管总成的长度，通过下轴内管总成和外管总成的长度，通过下轴 和锁母进行微调，达到弹簧座端部与钻头内和锁母进行微调，达到弹簧座端部与钻头内 台阶所要求的间隙。台阶所要求的间隙。（6）打捞机构又称打捞器，）打捞机构又称打捞器，主要有打捞钩、重锤和安全绳组成。打捞钩主要有打捞钩、重锤和安全绳组成。打捞钩在打捞内管时用力夹持矛头，重锤的作用是加速在打捞内管时用力夹持矛头，重锤的作用是加速打捞器的下降速度，以节省打捞时间。安全绳是打捞器的下降速度，以节省打捞时间。安全绳是一段细绳，当内管因某种原因被卡死而提不上来一段细绳，当内管因某种原因被卡死而提不上来时，可强力提断安全绳，再提钻处理。时

14、，可强力提断安全绳，再提钻处理。内管是靠自重投放的，为了加快下降速度可内管是靠自重投放的，为了加快下降速度可借助水泵压力推送。借助水泵压力推送。四、反循环钻进取心四、反循环钻进取心 在钻探施工中，清洗介质在孔底外环状空间在钻探施工中，清洗介质在孔底外环状空间进入，冲洗孔底并携带岩粉由内环状空间离开孔进入，冲洗孔底并携带岩粉由内环状空间离开孔底的循环方式称为反循环。底的循环方式称为反循环。反循环能避免冲洗液对岩矿心的正面反循环能避免冲洗液对岩矿心的正面冲刷和液柱对岩矿心的压力所冲刷的挤压和磨损，冲刷和液柱对岩矿心的压力所冲刷的挤压和磨损，从而利于保全岩矿心，减少流失和减轻选择性磨从而利于保全岩矿

15、心，减少流失和减轻选择性磨损。但是，由于岩心管内水流起着严重的分选作损。但是，由于岩心管内水流起着严重的分选作用，比重、颗粒小，岩矿心容易向上流动，造成用，比重、颗粒小，岩矿心容易向上流动，造成层次混乱。反循环钻进取心适用各类松散、破碎、层次混乱。反循环钻进取心适用各类松散、破碎、怕冲刷的岩矿层，包括硬、脆、碎岩煤层。怕冲刷的岩矿层，包括硬、脆、碎岩煤层。（一）无泵孔底反循环（一）无泵孔底反循环 无泵孔底反循环钻进，无泵孔底反循环钻进，就是不用水泵送水借助就是不用水泵送水借助频繁地上下提动钻具，频繁地上下提动钻具，造成岩心管内外压力造成岩心管内外压力使孔内液体形成局部使孔内液体形成局部反循环。

16、实现孔底冲洗。反循环。实现孔底冲洗。（二）喷射式孔底反循环（二）喷射式孔底反循环 喷射式孔底反循环喷射式孔底反循环钻进是利用射流泵的工作钻进是利用射流泵的工作原理来形成孔底反循环。原理来形成孔底反循环。（三）反循环连续（三）反循环连续 取心钻进取心钻进 反循环连续取心是反循环连续取心是利用不同的冲洗介质利用不同的冲洗介质（冲洗液、空气或泡沫）（冲洗液、空气或泡沫）把岩心和岩屑经钻杆的把岩心和岩屑经钻杆的中心通道连续不断地中心通道连续不断地输送到地表的钻探方法。输送到地表的钻探方法。第四节第四节 煤心采取与补取煤心采取与补取一、煤心的采取一、煤心的采取 对煤心采取来说，首要的问题是确保见煤准对煤

17、心采取来说，首要的问题是确保见煤准确，然后才能根据煤层的特性选用相应的取确，然后才能根据煤层的特性选用相应的取煤工具，采取必要的技术措施，以达到采心煤工具，采取必要的技术措施，以达到采心要求。要求。1、掌握见煤征兆、掌握见煤征兆 煤层在沉积过程中，岩性、岩相及所含化石煤层在沉积过程中，岩性、岩相及所含化石等均有一定的规律。利用这一规律，认真地等均有一定的规律。利用这一规律，认真地分析地表、煤层露头和已结束钻孔的实际情分析地表、煤层露头和已结束钻孔的实际情况，来预测煤层：况，来预测煤层：（1）掌握标志层，）掌握标志层，标志层是在煤层上部的一定标志层是在煤层上部的一定距离内，普遍发育的，具有一定代

18、表性的岩层，距离内，普遍发育的，具有一定代表性的岩层，且厚度和岩性一般较稳定。施工中采取到该层且厚度和岩性一般较稳定。施工中采取到该层位的岩心时，可作为见煤的重要预兆。位的岩心时，可作为见煤的重要预兆。（2）掌握化石标志，掌握化石标志，由于古地理环境的不同，由于古地理环境的不同，煤系地层形成过程中动植物的生长与分布也不煤系地层形成过程中动植物的生长与分布也不同。在煤炭地质钻探时，准确掌握某些动植物同。在煤炭地质钻探时，准确掌握某些动植物化石赋存的特征层位距离的关系，可作为见煤化石赋存的特征层位距离的关系，可作为见煤预兆。预兆。（3）计算见煤深度，）计算见煤深度，一般钻头加热煤层时进尺一般钻头加

19、热煤层时进尺速度会加快，泵压增高，钻具回转轻松，动力速度会加快，泵压增高，钻具回转轻松，动力传动皮带运转平稳，这些明显征兆，有利判断传动皮带运转平稳，这些明显征兆，有利判断是否见煤。是否见煤。2、煤层及煤层顶底板钻进时的技术措施、煤层及煤层顶底板钻进时的技术措施 煤层钻进时，禁止卡料卡取岩心。煤层煤层钻进时，禁止卡料卡取岩心。煤层顶板松软，破碎时，可采用双管钻进，若煤顶板松软，破碎时，可采用双管钻进，若煤层顶板坚硬时，必须采尽岩心后方可下入双层顶板坚硬时，必须采尽岩心后方可下入双管进煤层。下钻前，检查取心钻具，应使其管进煤层。下钻前，检查取心钻具，应使其转动灵活，水路畅通，钻头高差合适，内外转

20、动灵活，水路畅通，钻头高差合适，内外管间隙要配合适当。管间隙要配合适当。煤层钻进时技术参数要适当，掌握均匀，严禁煤层钻进时技术参数要适当，掌握均匀，严禁提动，回次末可适当增加压力，使煤心造成自然提动，回次末可适当增加压力，使煤心造成自然堵塞。冲洗液一定要符合要求，回次进尺不能过堵塞。冲洗液一定要符合要求，回次进尺不能过大。大。煤层及顶底板钻进时，要切实做好判层工作，煤层及顶底板钻进时，要切实做好判层工作，提前下见煤预告。限制回次进尺，一回次不超过提前下见煤预告。限制回次进尺，一回次不超过一米，每层煤的第一钻程不得超过一米，每层煤的第一钻程不得超过0.5m0.5m。取出煤心后，要准确丈量，按顺序

21、排列。编号，取出煤心后，要准确丈量，按顺序排列。编号，并用塑料口袋装好封住以备采样。并用塑料口袋装好封住以备采样。凡打丢、打薄可采煤层，按规定采取补救措施。凡打丢、打薄可采煤层，按规定采取补救措施。二、岩煤心的补取二、岩煤心的补取 岩煤心施工中，由于种种原因，往往提出的岩煤岩煤心施工中，由于种种原因，往往提出的岩煤心采取率不够或打丢煤层，影响对煤炭资源的评价，心采取率不够或打丢煤层，影响对煤炭资源的评价，严重的可能造成钻孔报废。因此必须进行岩煤心补严重的可能造成钻孔报废。因此必须进行岩煤心补取。取。（一）捞取岩心的方法（一）捞取岩心的方法 在硬、脆、碎的岩层中，如岩心未被取上来，可在硬、脆、碎

22、的岩层中，如岩心未被取上来，可用单管、双管或喷反钻具进行捞取孔底残留岩心工用单管、双管或喷反钻具进行捞取孔底残留岩心工作。常用捞取钻头有：作。常用捞取钻头有：钢绳钻头、钢绳钻头、弹簧片钻头、弹簧片钻头、胶皮抓钻头、胶皮抓钻头、卡簧岩心捞取器卡簧岩心捞取器。（二）孔壁取样（二）孔壁取样 当煤层的层位和层厚清楚，煤层被打丢、当煤层的层位和层厚清楚，煤层被打丢、打薄或烧灼变质时，可常用孔壁取样的方打薄或烧灼变质时，可常用孔壁取样的方法补取煤样以满足化验的要求。法补取煤样以满足化验的要求。常用的取样器有以下几种：常用的取样器有以下几种：1、刮煤器、刮煤器 补取煤心时，将钻具下到预定的刮补取煤心时，将钻

23、具下到预定的刮煤孔段后开泵送水，胶皮活塞在泵压煤孔段后开泵送水，胶皮活塞在泵压的作用下，克服弹簧的弹力，推动齿的作用下，克服弹簧的弹力，推动齿杆向下移动，齿杆上的齿条驱使刀架杆向下移动，齿杆上的齿条驱使刀架上带齿刮刀向两侧张开，接触孔壁，上带齿刮刀向两侧张开，接触孔壁，借助钻具的回转刮落孔壁上的煤，刮借助钻具的回转刮落孔壁上的煤，刮下的煤块落入取样器筒中，停泵后，下的煤块落入取样器筒中，停泵后，在弹簧的作用下活塞带动齿杆向上移在弹簧的作用下活塞带动齿杆向上移动，刮刀收拢，即可提出煤样。动，刮刀收拢，即可提出煤样。使用这种刮煤器时，下井前要做压力使用这种刮煤器时，下井前要做压力试验，使刮刀伸张自

24、由，无蹩现象，刮煤试验，使刮刀伸张自由，无蹩现象，刮煤时转速要控制在时转速要控制在6080r/min6080r/min，最大不要超，最大不要超过过100r/min,100r/min,以免使刮刀折断；提钻前，以免使刮刀折断；提钻前，需要在孔壁内静止需要在孔壁内静止1020min1020min，以便煤屑充，以便煤屑充分沉淀。分沉淀。2、水力冲煤器、水力冲煤器 采取煤样时，借助由喷嘴喷出的高速水流冲击采取煤样时，借助由喷嘴喷出的高速水流冲击煤层，被冲下来的煤块落入煤筒内。若煤质较硬煤层，被冲下来的煤块落入煤筒内。若煤质较硬冲不上来时，可采用孔内放炮法振松煤层。冲不上来时，可采用孔内放炮法振松煤层。3

25、、压煤器、压煤器 使用时，首先下到取煤层位，再通过钻杆使导杆沿滑使用时，首先下到取煤层位，再通过钻杆使导杆沿滑键下移，迫使取煤筒沿偏斜管的斜面下滑，强行压入孔壁键下移，迫使取煤筒沿偏斜管的斜面下滑，强行压入孔壁中，使煤样挤入取煤筒内后提出孔外，若取样数量不足，中，使煤样挤入取煤筒内后提出孔外，若取样数量不足，可更换取煤筒，改变取样部位，再进行补取。可更换取煤筒，改变取样部位，再进行补取。（三）人工偏斜补取（三）人工偏斜补取 当需要补取矿心并且上述方法达不到补样要求时，当需要补取矿心并且上述方法达不到补样要求时，可采用人工偏斜补取矿心，即在已钻过的矿层上部打一可采用人工偏斜补取矿心，即在已钻过的

26、矿层上部打一个偏斜度为个偏斜度为2 20 0的斜孔，再重新钻穿矿层取样。的斜孔，再重新钻穿矿层取样。其方法有：其方法有：水泥胶结法、水泥胶结法、偏心楔法。偏心楔法。水泥胶结法水泥胶结法用于软岩，向孔内注入高度为用于软岩，向孔内注入高度为1020mm1020mm的的水泥柱，待水泥胶结后重新偏斜钻进取样。水泥柱，待水泥胶结后重新偏斜钻进取样。此法成本较高，时间较长，使用不广泛。此法成本较高，时间较长，使用不广泛。u偏心楔法偏心楔法即人工造斜法，主要利用各种偏心楔在已钻过即人工造斜法，主要利用各种偏心楔在已钻过的矿层上打一个斜孔，再重新钻穿矿层取样，这种的矿层上打一个斜孔，再重新钻穿矿层取样，这种方法使用较多。方法使用较多。完谢谢 谢谢