DZ/T 0362-2021 浅层取样钻探技术规程.pdf
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DZ/T 0362-2021 浅层取样钻探技术规程
5.1.1在钻探设计编制前,认真分析目标任务,针对关键问题进行踏勘。 5.1.2全面收集和梳理工作区的相关资料,包括自然地理、地质地貌、农林牧渔、风俗习惯、覆盖类型、地 层情况、已有钻孔资料等。 5.1.3一般只需编制总体钻探设计,如项目要求单孔设计,则按照项目要求执行。 5.1.4标准孔需做单孔设计。
5.2.1总体钻探设计(可根据实际情况
总体钻探设计(可根据实际情况自行增减内容): 前言:包括工区(项目)概况,环境、气候、交通和地理情况,以往工作程度等; 地质情况:包括第四系覆盖层厚度、覆盖物构成和分布特征、岩石地层的划分和岩石可钻性分 级、地层构造和水文地质条件以及影响钻探施工的主要地质因素等
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C 目标任务及取样要求:根据项目需求确定; 钻探取样装备:依据钻探设计进行选择,要求钻探装备保养情况良好; e 钻进方法和取样工艺:详细阐述为满足项目取样要求所采用的钻进方法和取样工艺; 供水设计:根据工区水源条件,选择供水方法和设备; g 供电设计:采用电力驱动时,提出供电方案和设备要求; h 质量保障措施:详细阐述为满足项目取样要求所采取的各种保障措施,并制定备选方案; 1) 安全生产措施:包括防火措施、防雷击措施、洪水和滑坡等自然灾害应对预案、施工现场安全措 施、安全生产事故应对预案及应急救援预案等; 1 环境保护措施:包括废弃冲洗液处理、钻探现场恢复等; 施工组织:确定施工管理机构及形式,详细阐明人员、车辆、仪器、设备的配备情况,责权明确污水标准规范范本,责 任到人; 1) 成本预算。 2单孔钻探设计(可根据实际情况自行增减内容): 钻孔结构设计; b) 钻探参数确定; ? 钻进方法和钻具组合选择 d) 钻探设备选择; e) 冲洗液类型和护壁堵漏措施选择; f 钻孔质量要求及保障措施; 孔内事故预防与处理; h) 安全措施; 成本预算
5.3.1钻探工程设计应根据工程项目管理权限进行审批。 5.3.2钻探工程设计未经审批不得组织施工。 5.3.3设计需变更时,应及时报批,经审批单位批准后方可实施。
5.3.1钻探工程设计应根据工程项目管理权限进行审批。
6.3.1冲洗液类型及选择
冲洗液类型应根据钻进地层条件和钻进方法进行选择,见表1
6.3.3常用材料与化学处理剂
常用的钻进方法主要有金刚石钻进 、缴销进、振动伸击销进和电系取 钻进等,可依据项目要求、工作区的地房 车进行选择
7. 1. 1 适用条件
1.1.1金刚石钻进适用于所有可提供钻探用水的特殊地质地貌区 1.1.2人造孕镶金刚石钻头适用于可钻性级别为5~12级完整和破碎岩层,天然表镶金刚石钻 用于可钻性级别为4~10级完整岩层。 .1.1.3各种金刚石钻头唇面形状,类型与适用地层可以参考DZ/T0277进行选择,
根据岩石可钻性、研磨性、完整程度、钻头底唇面积和金刚石钻头种类选择钻压。金刚石钻进适用钻 压见表3。
7. 1. 2. 2 转速
7.2金刚石复合片钻进
7.2.1.1金刚石复合片(PDC)钻进适用于可提供钻探用水的第四系松散层、软岩层、沉积岩岩层等特殊 地质地貌区。 7.2.1.2常规复合片钻头适用于在1~7级地层中钻进, 7.2.1.3尖齿复合片钻头适用于在硬致密泥岩中钻进。
7. 2. 2. 1 钻压
钻压通常取决于复合片的镶嵌数量,按每片500N~1000N计算,随着复合片磨钝,钻压应逐渐 曾加。
7. 2. 2. 2 转速
推荐线速度为0.5m/s~1.5m/s。
线速度为0.5m/s~1.5
金刚石复合片钻进泵量见表6。
表6金刚石复合片钻进泵量
7.2.3钻进注意事项
金刚石复合片钻进注意事项如下。 硬脆碎地层应使用较低转速,尽量降低金刚石复合片受到的冲击。 b) 钻头下至孔底后应轻压、慢转、低冲洗液量钻进0.2m~0.3m后,再按正常钻进规程钻进。钻 进过程中如听到异常振动声或进尺过慢,应及时提钻检查
7.3. 1 适用条件
7.3.1.1适用于可钻性为15级软岩层及6~7级中硬岩层。 7.3.1.2硬质合金肋骨钻头或刮刀式硬质合金钻头适用于胶结性差的砂岩、黏土、亚黏土、泥岩、风 县和遇水膨胀或缩径地层
7.3.1.3直角薄片式硬质合金钻头或单双粒“品”字形硬质合金钻头适用于3~5级弱研磨性地层,铁 质、钙质岩层和大理岩等。 7.3.1.4犁式密集钻头或负前角斜镶硬质合金钻头适用于研磨性强、非均质较破碎、稍硬岩层,如石灰 岩等。 7.3.1.5大八角硬质合金钻头适用于软硬不均、破碎及研磨性强的岩层,如砾岩。 7.3.1.6针状硬质合金钻头适用 7级砾岩等岩石的钻进
7.3. 2. 1钻压
根据镶嵌合金型号、数量,钻压应为0.5kN/颗~1.0kN/颗,中硬、完整岩层取天值,较软及破 县选较小值(见表7)。
表7普通硬质合金钻进技术参数
推荐线速度为0.5m/s~2.0m/s,中硬、完整、致密岩层取大值,较软、破碎岩层取小值。针对不同 口径和岩层硬度及产状差异选取不同转速(见表7)
应满足上返速度的需要,以0.1m/s~0.6m/s为宜,钻速快、岩屑颗粒天时选天值,反之可减才 见表7),
7.3.3钻进注意事项
硬质合金钻进注意事项: a)新钻头下钻时,应在距孔底0.3m以上低转速扫孔到底,逐渐调整到正常钻进参数; b)在水溶性地层中,应采用底喷式钻头和局部反循环钻具取芯; c)在松散地层钻进取芯,应采用单动双管钻具; d)在破碎、易堵地层中,根据取芯情况合理调整回次进尺,强行钻进容易造成采取率下
适用于干旱荒漠区、半干旱草原区、车辆难进人森林区、高山区、植被覆盖区及覆盖层厚度在
7.4.1.1适用于干旱荒漠区、半干早草原区、车辆难进人森林区、高山区、植被覆盖
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100m以浅且含水率较低的复杂地层地区的化探普查取样。
空气正循环钻进条件和要求见表8
表8空气正循环钻进条件和要求
7.4.3钻进注意事项
空气正循环钻进注意事项如下 a)钻进第四系松散层选用刮刀钻头钻进砾石层和基岩层选用牙轮钻头或气动潜孔锤,遇到黏泥 层(厚度小于3m)采用螺旋钻杆配套刮刀钻头穿过,黏泥层厚度大手3m时采用空气、水混合 物正循环钻进, b) 在每次取样回次结束后必须大气量吹孔待孔底吹净后方可继续钻进。 空气压缩机性能选择主要取决于钻孔的深度口径、钻杆外径以及地层特性等。钻进含水率较 低的覆盖层,供气压力应大于5MPa:在水位以下地层钻进时,可按每25m钻孔深度递增0.3 MPa选取。供气量以孔内气流的上返速度大于15m/s为宜。 d 在含水地层钻进,应增大水在空气中的比例(空气体积分数为80%),形成气、水、岩屑三项混合 流,增大排屑能力。 e) 钻进中应随时观察风压变化。当压力突然增加时,应立即停止钻进,上下活动钻具,大气量吹孔 排粉,直至孔内岩粉排净后才能继续钻进:当压力突然下降时,应及时提钻检查,针对具体情况 采取相应的解决方案。 在3000m以上高海拔地区施工,应考虑空气密度降低和动力机功率下降产生的影响,计算并 调整相应的风量,
7. 5. 1 适用条件
适用地层参见7.4.1,对样品与位置对应程度要 优先采用。
7.5.2空气反循环潜孔锤钻进参数
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表9空气反循环主要技术参数
7.5.3空气反循环潜孔锤钻进注意事项
空气反循环潜孔锤钻进注意事项如下。 a)转速适宜范围,软岩层为30/min~45/min;中硬岩层为20/min~40r/min;硬岩层为 10r/min~30r/min。 b) 钻进中应随时观察上返岩(土)芯样品,掌握地层变化,调整钻进参数或改变钻进方法与钻具 组合。 c 使用内管插人式连接双壁钻杆时,使用前应检查双壁钻杆的密封圈是否完好,下钻时保证各连 接处密封良好。 d 钻进时,当排渣不连续时,应将钻具提离孔底并上下审动,利用较高的气流速度,将大块的岩屑 排出孔口。 e) 每个采样回次结束或加接钻杆之前,应大气量吹孔1min3min,排净孔内岩屑,避免混样
环刮刀钻进技术参数按照DZ/T0148中9.2执行
7.5.5空气反循环刮刀钻进注意事项
空气反循环刮刀钻进注意事项: a)空气反循环刮刀钻进适用于含水率较低的砂层及土层的钻进取样; b)开孔时采用常规钻进方法穿过松散覆盖层,下人孔口管或套管后,再开始空气反循环钻进; c)每完成一个采样回次或加接钻杆之前,应大气量吹孔1min~3min,排净孔内岩屑,保证不 混样; d)钻遇黏泥层、卵石层和硬岩层时应及时提钻,更换钻进工艺和钻进器具
7. 6. 1 适用条件
卵石、砾石和漂石等松散不稳定地层
7. 6. 2 钻进参数
选择钻进参数应以“低转速、低钻压、高上返气流速度”为原则。根据地层情况、冲击功、冲击频率、柱 齿硬质合金数目等因素控制转速。转速适宜范围为20r/min~30r/min。每毫米钻头直径适宜钻压为 50N~90N。
7.6.3钻进注意事项
潜孔锤跟管钻进注意事项如下。 a)进行钻进取样作业前,应逐一检查偏心跟管钻具、潜孔锤、套管、套管靴等连接是否牢固,偏心钻 头张敛是否灵活。存在裂纹和螺纹滑丝的钻杆和套管应立即替换。 b 开孔时,将连接好的潜孔锤及处于收敛状态的钻头放人带有套管靴的套管内,轻压正转张开钻 头钻进。此时套管随中心钻具回转,属正常现象。 C 钻进过程中注意观察套管的跟进情况及孔内排粉情况,每钻进0.5m左右强力吹孔排粉一次。 吹孔时,中心钻具向上提的距离应以实现强力吹孔为上限,不得在钻进过程中向上起拔中心 钻具。 d)钻进过程中注意观察气压变化,当气压突然增大时应分析原因并采取措施。不得在钻进中频繁 窜动钻具,以免造成钻具卡死在套管内。 e 钻进通过复杂地层孔段时,要轻压、慢钻、反复吹扫、缓慢通过。发现快速进尺和卡钻现象要及 时查明原因,排除故障后再进行施工。 f)下钻前按要求检查钻杆、套管、管靴的外观情况,发现有裂纹和其他异常应立刻更换。钻进过程 中要注意观察套管是否有松脱的迹象,如有松脱迹象应及时处置。 g)准确记录孔内钻具(包括钻杆、潜孔锤总成)长度和套管长度,并结合机高计算和记录钻具到位 情况下的机上余尺。为避免因孔内钻具长度误差而导致中心钻具到位判断失误,下钻时,应拧 紧每一根钻杆。下人孔内的套管,要求螺纹部分无损伤,拧紧连接螺纹。 h 钻进结束或需要更换中心钻具时,先清除孔底残渣。钻头轻压孔底,反转收拢。中心钻具缓慢 向上提动,如上升较顺利,则说明钻头已收拢到位。否则再次清孔,钻头收拢后缓慢上提。加接 钻杆时应向钻杆内腔加注适量润滑油。 钻头退出钻具时,动作要缓慢,以防用力过大或过快,损坏偏心钻头和管靴。 i)当出现埋钻、卡钻时,可通过供气强力吹孔,直至钻头能够收回。 k)起拔套管,应根据具体情况选用穿心锤吊打起拔、拔管机起拔、液压千斤顶顶升和潜孔锤反打 起拨。 潜孔锤使用结束后,应拆开清洗并检修,进行维护保养。
7.7. 1 适用条件
适用于钻进含水率较低的黏泥层,钻进深度在30m以内.最深达50m
适用于钻进含水率较低的黏泥层,钻进深度在30m以内最深达50m。
7.7.2钻进注意事项
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螺旋钻进注意事项: a)在每一回次的钻进过程中,岩屑积聚在长度不大的螺旋叶片上,回次终止后将钻具提出孔口清 除岩屑,然后再次下钻开始另一回次的钻进; b)螺旋钻进应根据实际情况钻进和提钻,一般一个钻孔需多回次钻进取样。
适用于松散和软弱地层。
适用于松散和软弱地层。
7.8.2钻进注意事项
振动冲击钻进注意事项如下。 a) 使用电驱动的振动器时,应经常检查电源线接头连接情况,不得有漏电和接触不良现象。 b) 启动振动器后,应缓慢放松钢丝绳,少松勤放,不得一次放绳过多,以免振动器倾斜。为防止振 动器倾斜,应设有钢丝绳导轮或导正架。 c 钻进中应根据进尺快慢和振动器工作稳定情况,适当调节给进间距,保持钻进最佳效果。 d)振动冲击钻进遇有孔内阻力时,应采取边振动边提拉的办法,不得强力提拉。
7. 9. 1 适用地层
砂土(包括流沙)、粉砂土、黏性土、黄土、砾石、碎石、卵石、块石、漂石、冰硕物、填方和建筑堆积物、垃 圾堆积物(包括木头、钢板、混凝土、沥青等)覆盖层及砂岩、灰岩、玄武岩、页岩、板岩等软质、多孔、风化的 岩层采集连续岩土样品,可选用声频钻进方法。
7.9.2钻进注意事项
声频钻进注意事项如下。 根据需要,首先将内层钻管系统取芯钻进,外层套管下至钻头所在深度,保证提取岩芯管时孔壁 稳定。提取岩芯管取芯时,外套管保持在原位。岩芯管和钻头继续向下钻进,套管跟进至孔底。 重复以上步骤直到钻进至设计深度。 b 钻进时,应把振动器的振动频率调节到能够获得最快的钻进速度和最佳的岩芯采取率。 c) 钻进时,外层套管既可与内层钻管同时向下推进,也可超前内层钻管推进;或内层钻管先向下推 进,采集非扰动的连续岩(土)芯样品并提出钻孔后,再推进外层套管。具体操作方法视地层条 件、取样对象和取样要求而定。 1 外层套管能准确控制钻孔和孔内钻具的位置,防止多层含水层的交叉污染,并且对孔壁起保护 作用,防止孔壁跨塌。 e) 针对不同地层、不同场合的钻进取样要求,可选用半合管钻具、双管钻具、绳索取芯钻具和脱落 锥钻具等及与钻具相匹配的钻头
7. 10.1适用地层
适用于岩石完整或破碎地层。
7. 10. 2钻进参数
7.10.2.1应根据绳索取芯钻具特点,合理选择钻进参数。 7.10.2.2绳索取芯通常用于中硬至硬(6~11级)岩层的钻进,当用常规表镶和孕镶金刚石钻头时,绳 索取芯钻进常用钻压推荐值见表10。
表10绳索取芯钻进常用钻压推荐值
7.10.2.3实际采用钻压应按具体岩层条件)钻头类型、钻头实际尺寸(如超径钻头)等,通过实践合理确 定。为减少钻孔弯曲,降低钻压,绳索取芯钻进宜选用底唇面接触面积小的钻头,如多水口、交错唇面和 齿形结构的钻头,可以明显降低钻进时所需的钻压,利于防止孔斜。 7.10.2.4在孔径、孔深冲洗液润滑条件孔壁稳定性、岩层研磨性钻杆坚固性及设备等条件允许时, 应取较高转速钻进。当用孕镶钻头时,平均钻头的线速度为1/5m/s3.m/s当用表镶钻头时则为 1m/s~2m/s。绳索取芯钻进转速按照GB/T16950的相关规定执行。 7.10.2.5绳索取芯钻进在条件许可时宜用无固相和低固相并加有润滑剂的冲洗液。当用泥浆时宜用优 质黏土作原料,防止钻杆内结泥皮。泵量的确定要素:①D保持环状间隙上返流速在0.45m/s~1.50m/s范 围内;②保持钻头唇面单位面积(cm)泵量在3L/min~5L/min(中硬至硬岩)或2.4L/min~4.0L/min (硬至坚硬岩)范围内。根据后者用不同直径的绳索取芯孕镶金刚石钻头,钻进时所需泵量推荐值见表 11。上述泵量也宜根据具体施工条件合理确定
表11绳索取芯钻进泵量推荐值
7.10.3钻进注意事项
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8.1.1应按地质、化探、环境等设计取样要求在现场及时采集样品,并填写样品相关信息,不得混样和 串号。 8.1.2岩(土)样品按出孔顺序以一定的间距分段采集,分段长度应根据项目的具体要求确定。 8.1.3野外记录应由经过专业训练的人员承担:记录应真实及时,按钻进回次逐段填写,不得事后 追记。 8.1.4钻探成果可用钻孔野外柱状图或分层记录表表示,岩(主)芯样品可根据项目要求保存一定期限 或长期保存,项目不做要求的也可拍摄岩(土)芯彩照纳人勘查成果资料
8.1.1应按地质、化探、环境等设计取样要求在现场及时采集样品,并填写样品相关信息,不得混样和 串号。 8.1.2岩(土)样品按出孔顺序以一定的间距分段采集,分段长度应根据项目的具体要求确定。 8.1.3野外记录应由经过专业训练的人员承担:记录应真实及时,按钻进回次逐段填写,不得事后 追记。 8.1.4钻探成果可用钻孔野外柱状图或分层记录表表示,岩(主)芯样品可根据项目要求保存一定期限 或长期保存,项目不做要求的也可拍摄岩(土)芯彩照纳人勘查成果资料。
8.2.1岩(土)样品应按先后顺序排列在岩(土)芯箱内,每一回次用岩(土)芯牌隔开。岩(土)芯牌上应用 油性记号笔标明"孔号××,孔深××一××m,回次进尺××m,岩芯长度××m,岩芯编号××号~×× 号”字样。 8.2.2易冲蚀、风化、崩解的岩芯,应按地质要求进行封存,编录并移交地质人员处理。碎裂明显的岩芯 可用岩芯袋保存,并按出孔顺序排列。 8.2.3岩(土)样品在岩(士)芯箱内自上而下地由左向右排放,不得颠倒和混乱。当岩芯长度超过50mm 时,应循序用油性笔或油漆编号。编号应同一方向,书写要清晰。 8.2.4岩(土)芯箱侧面要用油性笔或油漆标明“工(矿)区名称孔号、起止岩芯编号、箱号”字样。 8.2.5岩(土)芯箱的高度和岩(土)芯箱内的间隔,应以岩(土)芯放人箱内不乱晃及叠放时不至于被挤 压为宜。塑料岩(土)芯箱规格可适当缩小,其底面为半圆状。
8.3样品保管及运输要求
8.3.1钻探现场样品应按规范编号并妥善保管,避免样品被外来物质污染。 8.3.2样品应及早移人具备相关存储条件的库房 8.3.3搬运过程中要小心轻放,防止岩(王)芯层序混乱 8.3.4有防止风化或失水要求的样品要及时封装
严格按照设计书确定孔位,如需调整孔位应取得工程设计负责人的书面同意,并认真记录调整后 坐标
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钻取岩样时可以采取的措施:选择适合的钻进方法;在规定范围内,适当降低钻头转速、适当减 小泥浆冲洗液的流量、适当增加泥浆冲洗液的黏度、适当降低泥浆冲洗液的失水率、采用具有岩 芯保护功能的钻具。 b) 钻取土样时可以采取的措施:优先选用振动冲击取样工艺,若采用回转钻进工艺采取土壤样品, 优先选用干钻的方法;若必须使用泥浆冲洗液,则应充分考虑泥浆冲洗液对地层的影响,适当提 高泥浆黏度和抑制性。 4 严格按照设计书和环保要求做好封孔工作,
9.2.1.1目的层的取 9.2. 1.2项目没有明确
钻孔不同孔深各测点的实测顶角与该点设计顶角之差的范围,可根据具体情况由地质与钻探部门共 同确定
9. 2. 3孔深误着
9.2.3.1对孔深误差没有明确要求的,孔深10m以内误差应控制在1%以内,孔深10m~100m范围 内误差应控制在0.1%以内。 9.2.3.2项目对孔深误差有明确要求的,按照相关要求执行。 9.2.3.3根据各工作区的地质条件、地层的物理机械性质和技术因素,正确选择取样工艺和工具。 9.2.3.4在取样困难的地层中钻进时,应限制转速、压力和泵量,适当控制回次进尺长度和时间。 9.2.3.5 钻进时回次进尺不得超过岩芯管长度。 9.2.3.6 退取样品时要细心,避免人为损坏样品,并严格防止岩(土)样品层序混乱。 9.2.3.7 对易发生塌卡钻的破碎地层,为保证采取率,可采用轻压慢转的钻进方法。
车库设计规范和图纸9.2.4预防钻孔弯曲的措施
9.2.4.1钻机立柱或导轨严重磨损钻机出现严重晃动时,不得继续使用。 9.2.4.2开孔时,应选用锋利的钻头,钻杆不得有偏摆,轴心压力要均匀。 9.2.4.3在易斜岩层地区施工,应根据地层、见矿深度等条件合理设计开孔角度和弯曲强度。已掌握钻 孔弯曲规律的矿区应设计受控定向孔。 9.2.4.4遇到片岩地层、倾斜岩层、破碎带、软硬互层时,应使用锋利的钻头和长、直、重、厚、刚的钻具 (如大岩芯管小钻头的倒塔式钻具、肋骨岩芯管等),有条件时也可采用冲击回转钻进。 9.2.4.5扩孔时要带内导正器,换径时要带外导正器。粗径钻具要用综合式异径接头连接,其中心线应 一致。
9.2.5降低孔深误差的措施
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9.2.5.2测量孔深时,基准点须一致,并应准确丈量,及时记录。 9.2.5.3加减钻具应用钢卷尺丈量尺寸。 9.2.5.4校正孔深丈量钻具尺寸时应使用钢卷尺,并将丈量结果逐一记录在班报表上。
9.2.6做好原始记录
整洁。 9.2.6.2机长(或综合记录员)要每天校对原始记录,发现错误要及时修正海绵城市标准规范范本,无误后签字并定期移交项目 组保存。浅钻原始班报表参见附录B中表B.1。
9.2.7设置封孔标志物
终孔后需填埋钻孔并设置封孔标志物(通常为木桩),封孔标志物上须注明钻孔孔号、深度、日期、成 工单位等关键钻孔信息。若钻孔位于农田等不宜设置封孔标志物的地方,可不设标志物,但应将钻孔 封堵。
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