旋挖钻机在钻进泥岩时出现打滑的处理办法!
旋挖钻机在钻进泥岩或淤泥层时 , 经常出现打滑现象 , 即钻机加压动作无效 , 无法钻进或钻进困难 , 从而影响施工进度及生产效率 。 以下是对于旋挖钻机泥岩钻进行之有效的方法介绍 。
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一、泥岩概述
泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩、砂岩及页岩等沉积岩类的岩石 , 因含有丰富的氧化物呈红色、深红色或褐色 , 这类岩石统称为红砂岩 。 红砂岩主要呈粒状碎屑结构和泥状胶结结构两种典型结构形式 。 多数红砂岩受大气环境的作用可崩解破碎 , 甚至泥化 , 故其岩块的大小及颗粒级配将随干湿循环的时间过程而变化 。 泥岩是一种由泥巴及黏土固化而成的沉积岩 , 其成分与构造和页岩相似但较不易碎 。 一种层理或页理不明显的粘土岩 。 泥岩具有吸水、粘结特性 。 下图照片为典型的泥岩层 。
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二、打滑原因
施工过程中 , 如果干孔钻进泥岩 , 选用螺旋钻斗钻进效率较高 , 如果选用双底捞砂斗也可钻进 , 但负载较大;孔内一旦遇水马上出现打滑现象 , 因此打滑与水或泥浆有直接关系 , 所以泥岩打滑主要原因由以下几点组成:1、泥岩的硬度;2、水或泥浆润滑作用;3、泥岩吸水软化等 。
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三、不同钻具钻进
1、螺旋钻斗钻进水孔泥岩时 , 由于泥岩遇水软化 , 会把螺旋钻斗前端的锥头挤满泥岩渣土 , 形成一个整体 , 钻具便失去钻进作用 , 不能持续钻进后,水或泥浆便进入钻斗与泥岩之间而润滑 , 便形成打滑 。
2、用双底截齿钻斗钻进泥岩水孔时 , 截齿钻进方式是利用前端的合金头钻入 , 合金头很容易破入泥岩 , 但由于前端的合金头很短 , 固定合金头的截齿体必须跟进切入 。 由于截齿体太钝 , 便形成阻力 , 导致截齿破入泥岩太浅 , 泥岩具有胶结性 , 从而达不到破碎效果 。 加之钻进过程中还会有大量的淤泥依附在钻斗的外筒壁 , 造成“浮钻” 。 因此不能持续钻进 , 便形成打滑 。
3、通过上述分析 , 泥岩胶结性好不易破碎 , 需较锋利的刀具 , 钻进切入较深 , 切入阻力小才能达到切削破碎的效果 。
四、泥岩钻进打滑的处理办法:
因此选用双底捞砂斗 , 切削式钻进符合上述分析 。 但实际捞砂斗也会出现打滑现象 , 不过其中包含众多因素 。
1、钻斗上的缺陷 , 比如中心定位尖不易过长过宽过钝 , 齿尖的角度及齿座之间的间隙 , 边齿的直径 , 斗齿的型号或齿尖磨损 , 最好通过改进 , 让齿尖长度高低落差 , 减少接触面积 。 下图钻斗是为打泥岩专门改进的 , 包括斗齿反装 , 斗齿加长等 。
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2、捞砂斗的直径 , 直径越大的钻斗 , 接触面积越大 , 越难以克服打滑 , 所以桩径较大可先选用较小直径的钻斗钻进 。
3、克服打滑分析前面已讲到主要原因是由水或泥浆润滑引起的打滑 , 所以只要克服被软化的泥岩及表面的水或泥浆 , 就可克服泥岩打滑!克服后要持续加压钻进 , 尽量减少动力头在孔内空转 , 水或泥浆便无法进入切削面 , 这样齿尖一直接触干地质 , 便可正常钻进 。
4、操作上的控制非常重要 , 由于泥岩较硬 , 胶结性好 , 在水的润滑下想切入并不容易 , 首先把动力头提升到最高 , 之后必须控制动力头慢转 , 加压速度慢而持续 , 动力头与加压的速度一定配合好 , 如果加压行程完毕 , 没有切入泥岩 , 重新提升动力头继续钻进 , 一直到切入地质负荷上升 , 之后要持续钻进 , 当负荷过重时需提升动力头减轻负载 , 从而保护钻机部件 。 当负载减轻时需继续加压 , 以防水或泥浆进入被切削面而降低摩擦系数 。
5、打滑分类钻进时由于泥岩被软化 , 会出现两种打滑现象 , 一种为托底打滑 , 也就所谓的钻进泥层掉土打滑现象;而另一种是泥岩打滑 , 由于泥岩较硬本身钻进切削就较困难 , 而在水或泥浆的润滑下便打滑 , 两者打滑是有区别的 , 因此一定分清打滑类型 , 才能有效地处理 。
6、处理打滑分清两种打滑非常关键 , 处理方式也不相同 , 如果是泥岩软化托底打滑那就反转正传加压来克服 , 如果是泥岩较硬因水降低摩擦系数打滑 , 通过上述的一系列整合办法便可克服 。 泥岩因胶结物质和风化程度的差异 , 其强度的变化大 , 因此并不是所有泥岩都可用切削式钻进 。
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