岩心钻探工程质量概述hexi.docx

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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.岩心钻探探工程质量量讲稿许生元 20111年1月22日岩心钻探探质量六六大指标标，执行行国土资资源行业业技术标标准地质质岩心钻钻探规程程（DZ/T0222720110，于20110年11月11日发布布，20110年12月31日实施施）。每项钻探探工程开工工前，地地质人员员应进行行技术、质质量交底底，负责钻钻探的技技术人员员，都必必须提出出技术质质量和其其他要求求，并向向机组交交底。机机组则根根据技术术质量要要求，从从技术、机机具、人人力等方方面为达达到要求求

2、的质量量，作好好开工前前的准备备工作。机组以技技术和质质量要求求为依据据，按规规程和施施工组织织设计要要求施钻钻，并随随时检查查，当发发现质量量问题苗苗头时，要要及时采采取控制制措施；对已造造成的质质量事故故，要采采取补救救措施。一、钻孔孔布置钻孔(孔孔位、方方位、倾倾角)布置准准确，符符合设计计要求。按按设计参参数和地地测人员员标定的的钻孔方方位、孔孔位、倾倾角安装装钻机，保保证水平平、牢固固。安装装完毕进进行全面面验收，合格后地质下达开孔通知，方可开孔钻进。二、岩、矿矿心采取率率与整理理1、钻孔孔平均岩岩心采取率率不得低低于75。矿化带带重要标标志层以以及矿层层与矿层层顶、底底板35m范围

3、内内的采取取率不得得低于85。厚大大矿体内内部矿心心采取率率低于85%的连续续长度不不能超过过5m，否则则应采取取补救措措施。矿矿心按可可采层计计算，由由于矿床床的类型型、各矿矿种的具具体要求求以及矿矿山地质质工作程程度和钻钻孔性质质的不同同，其采采取率标标准，可可根据具具体情况况由地质质钻探部部门共同同商定，报报上级主主管部门门审批后后执行。岩岩矿心采采取率的的计算，应应以实际际钻进固固体矿层层为对象象。除设设计要求求外，表表面覆盖盖物、浮浮土、流流砂层、废废矿坑及及天然洞洞的进尺尺，不参参与采取取率的计计算。岩岩粉、坍坍塌物不不能充作作岩心。2、为避避免选择择性磨损损，尽量量保证矿矿心的完

4、完整度，回回次进尺尺不得超超过岩心心管长度度，从岩岩心管退心时，用用橡皮锤锤轻击震震动，防防止过猛猛敲打破破坏岩心心。取出的的岩、矿矿心，应洗洗净（松松散的岩岩矿心例外）后后自上而而下按顺顺序装箱箱，不得得颠倒或或任意拉拉长，岩岩心应按回回次编号号（岩心心10ccm，矿心5cm），每每回次应应填放岩岩心票（包包括没有有岩心的回次次，岩心心箱应进进行编号号，箱子子规格要要符合要要求且结结实）。岩心票一律用3H的铅笔笔填写，其其数据必必须与报报表一致致，岩心心箱用红红色油漆漆和毛笔笔编写。3、选用用合适的的取心钻具是是保证取取心质量的的重要措措施。为为此，在在原规则则内容基基础上，选选取国内内外已

5、用用且可靠靠的取心心钻具。4、岩心心保管和和运送质质量，是是钻探质质量的重重要部分分。取出出的岩心装箱编编号，放放置在平平坦干燥燥处妥善善保管，不得丢失。终孔后，在地质人员的监护下，岩心移交入库。防止混淆、破坏或污染。提高岩矿矿心采取取率的措措施 1.根据各各矿区地地质条件件、岩矿矿层的物物理机械械性质和和技术因因素，正正确地选选择取心心方法和和工具。 2.各类专专用取心心工具必必须妥善善保管，使使用前要要认真检检查，每每次用后后要清洗洗检查、注注润滑油油。 3.取心困困难的岩岩矿层中中，应尽尽可能选选用金刚刚石或硬硬质合金金钻进。 4.在取心心困难的的矿层中中钻进时时，应限限制转速速、压力力

6、和泵量量，适当当控制回回次进尺尺长度和和时间。 5.钻进时时回次进进尺不得得超过岩岩心管长长度。 6.在在矿层、矿矿层顶底底板和重重要标志志层中，岩岩、矿心心没有采采取上来来时，须须专程捞捞取，不不应继续续钻进，必必需钻时时不得超超过0.5米。捞捞取岩、矿心时应尽量采用喷反、无泵或钢丝钻头等有效方法。7.退取取岩心时时要细心心，尽可可能地避避免人为为地破碎碎，并严严格防止止岩、矿矿心上、下下顺序颠颠倒。三、钻孔孔弯曲度度与测量、孔孔深误差差的测量量与校正正1、一般般情况下下，直孔孔每1000m测量一一次顶角角及方位位角，顶顶角允许许误差每每百米不不超过2。斜孔孔每钻进进50m，测量量一次顶顶角

7、及方方位角，顶顶角允许许误差每每1000m不超过3。除此此之外在在下定向向管、套套管或换换径5m后，见见矿顶、底底板及终终孔时均均需测量量顶角及及方位角角，矿体体薄时可可只测地地板一处处。随着着钻孔的的加深，误误差可以以递增计计算。方方位角偏偏差，一一般不超超过勘探探网的1/44。磁性矿矿区要用用陀螺仪仪对顶角角及方位位进行测测量。孔斜超差差时，应应及时进进行纠斜斜。预防孔斜斜可采用用下列措措施：钻机安安装应水水平、稳稳定，立立轴不得得旷动，并并不得使使用弯曲曲钻具。孔口定定向管应应定位正正确、牢牢固。开开孔钻进进时，应应选用锋锋利的钻钻头，主主动钻杆杆不得有有偏摆，轴轴心压力力要均匀匀，要随

8、随钻孔加加深而加加长岩心心管。当岩层层由软变变硬时应应采用慢慢速、轻轻压钻进进一定深深度后，改改用硬岩岩层的钻钻进参数数。当钻钻进破碎碎带、软软硬互层层等岩层层岩石时时，粗径径钻具长长度不得得小于44 m。.应使用用锋利的的钻头和和长、直直、重、厚厚、刚的的钻具(如大岩岩心管小小钻头的的倒塔式式钻具、肋肋骨岩心心管等)，有条条件时也也可试用用冲击回回转钻进进。钻进中中应减少少换径次次数，换换径时可可采用导导向钻具具导向，钻钻进深度度为1-2 mm后再正正常换径径钻进。深深孔钻探探时宜采采用钻铤铤加压。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结，其中心线必须一致。换径

9、时导正管要长于4米，第一回次的小径岩心管长度要短于1米。发现孔孔斜超过过允许偏偏差时应应根据孔孔斜程度度和岩层层特点及及时纠斜斜。孔斜斜不大时时用一般般纠斜方方法，即即不要特特殊工具具，只是是操作上上应用孔孔斜规律律，利用用自然增增斜或减减斜，或或者反转转钻进和和回填老老孔等方方法纠斜斜。特殊殊纠斜方方法是专专用纠斜斜工具纠纠斜，一一般为楔楔铁导斜斜纠斜方方法和万万向接头头纠斜方方法两大大类，每每类中又又有许多多钟方法法，可参参考有关关资料选选用。在易斜斜岩层地地区施工工，应根根据地层层、见矿矿深度等等条件合合理设计计开孔角角度和弯弯曲强度度，已掌掌握钻孔孔弯曲规规律的矿矿区应设设计受控控定向

10、孔孔。要尽尽量选用用金刚石石或硬质质合金钻钻进。必必须采用用钢粒钻钻进时，应应尽量用用喷反钻钻具，必要时时降低轴轴心压力力，控制制钻进速速度。2、每钻钻进50m、进出出含矿层层（矿层层小于30m只测一一次）、下套管管、终孔孔时均要进进行一次次孔深测测量，误误差小于于1者可不不修正孔孔深，当大于1时应查查明原因因，及时时消除，将将偏差值值按比例例分配至至钻程内内各层厚厚度值中中，报表表修正后后即为达达到指标标要求。校正孔深深，尤其其深孔钻钻进时更更为重要要。在钻钻探过程程中，随随着频繁繁地更换换并加长长钻具，钻钻孔累计计深度往往往与实实际孔深深存在一一定的偏偏差。如如果偏差差太大，对对孔内下下管

11、、控控制深度度、孔内内观测作作业和事事故位置置判断等等均有影影响，造造成孔深深记录与与实际不不符，其其原因是是在量测测钻具、读读数、记记录和计计算四个个环节上上出现了了差错。为为了保证证孔深的的准确性性，现场场使用的的量具经经常校核核（标准准立根可可直接参参与计算算），且与钻进进使用量量具统一一，精确到到厘米，下钻前前每根钻钻具要准准确量测测并记录录。降低孔深深误差的的措施机场使使用的木木尺或铁铁尺必须须保持两两端平齐齐，刻度度准确、清清楚，并并注意经经常校正正。丈量机机上就时时应停止止立轴回回转，基基准点必必须一致致，并应应准确丈丈量，及及时记录录。加减钻钻具必须须用钢卷卷尺丈量量尺寸。校正

12、孔孔深丈量量钻具尺尺寸时必必须使用用钢卷尺尺，并将将丈量结结果逐根根记录在在班报表表上。3、孔深深和孔斜斜测量必必须及时时，不得得终孔一一次进行行。见矿矿部位，地地质人员员有权要要求机台台检测，终孔测斜地质编录员应在现场监测。4、每次次测得的的孔深和和孔斜数数据，及及时真实实填写在在原始班班报表中中。四、简易易水文观观测和工工程地质质编录1、每班班至少观观测1-2次孔内内水位，每每回次中中要测量量提钻后后、下钻钻前的孔孔内水位位，测量量间隔时时间要大大于5分钟。遇遇有严重重漏水、涌涌水、缩缩径、崩崩塌、裂裂隙、溶溶洞等异异常现象象，应及及时准确确记录其其孔深，地地下水自自流的钻钻孔，按按水文地

13、地质要求求测量水水头高度度和涌水水量。测测量后的的结果要要及时填填入记录录表中，如如水位太太深测不不到，或或崩塌掉掉快，涌涌水等无无法测量量时，也也要在班班报表中中说明情情况。做好简易易水文地地质观测测的措施施：要及时观观测水位位及其他他应测项项目；水水位观测测的基准准点必须须一致，读读数要准准确，测测绳不得得任意割割接。2、钻孔孔工程地地质编录录内容包包括：统统计与描描述岩心心块度，绘绘制岩心心块度柱柱状图；统计节节理裂隙隙；确定定钻孔中中流砂层层、破碎碎带、裂裂隙密集集带、风风化带与与软弱夹夹层、岩岩溶发育育带、蚀蚀变带的的位置和和深度等等。五、原始始班报表表1、原始始班报表表由机台台各班

14、指指定专门门记录员员记录和和保管，记记录员必必须真实实反映生生产情况况，报表表填写一一律用钢钢笔现场场及时填填写，内内容真实实详细，数数字准确确清晰，出出现错误误应以横横线划去去错记部部分后在在旁重写写，不得涂涂改、挖挖补、撕撕毁或重重新抄写写。2、交接接班班长长和机长长要校核核，亲笔笔签字，不得代代签。3、原始始班报表表要整洁洁，终孔孔后由机机长负责责装订成成册，经机组长长、地质质人员核核查签字字后，交交资料室室归档存存查。4、原始始班报表表记录内内容见下下表：序号项目记录内容容1时间各项作业业起止时时间，纯纯钻、辅辅助、事事故、停停待、设设备故障障2进尺与深深度钻具总长长、回次次进尺、层层

15、深、层层厚、累累计深度度3钻进情况况钻进工艺艺、钻具具规格类类型、孔孔径、护护壁类型型与深度度4孔内情况况涌砂、涌涌水、漏漏失、坍坍塌、缩缩孔、掉掉块、空空洞、震震动、钻钻进快慢慢等深度度5钻进参数数钻压、转转数、冲冲洗液量量6简易水文文观测孔内水位位，漏水水位置与与损失量量，涌水水位置、涌涌水量及及水头高高度7岩心记录录岩心编号号、采长长、采心心率8孔深校正正校正前后后钻具长长度、孔孔深，误误差等数数据9孔斜测量量钻孔弯曲曲度，方方位角、顶顶角测量量数据10孔内事故故孔内事故故发生时时的孔深深、位置置、钻具具长度规规格、机机余，事事故处理理工具规规格型号号、长度度，以及及处理情情况11其它主

16、要材料料消耗、孔孔内遗留留物、封封孔情况况等 5、钻钻探记录录是一项项重要的的统计资资料和原原始资料料，是钻钻探质量量标准的的主要内内容之一一。记录录工作按按原始班班报表记记录内容容表进行。时间记记录：从从钻探开开始至终终孔的全全部工作作时间称称为总台台时。其其中包括括生产时时间与非非生产时时间。生生产时间间指纯钻钻进时间间与辅助助时间；非生产产时间指指事故与与停钻时时间。1）纯钻钻进时间间：是指指钻具在在孔底开开始工作作到钻具具离开孔孔底时的的这一段段时间。2）辅助助时间：指在生生产上必必须的辅辅助时间间，包括括升降钻钻具、上上下套管管、滤管管、更换换钻具、扫扫孔、扩扩孔、孔孔内观测测、取样

17、样、测斜斜、设备备保养及及特殊作作业如堵堵漏、止止水、爆爆破以及及短时间间迁移孔孔位、安安装拆卸卸等。3）事故故时间：指由于于孔内事事故或机机械事故故造成现现场停产产的时间间，即从从事故发发生到排排除的全全部时间间。4）停钻钻时间：指由于于劳动力力、泥浆浆、水源源、材料料或配件件不足而而造成停停工等待待的时间间。5）总台台时的时时间是连连续的，从开孔到终孔不应出现时间的中断。进尺与与深度：累计深深度是根根据上次次孔深和和本回次次钻进终终了，提提升钻具具以前，量量得机上上余尺求求出回次次进尺后后而累计计的深度度。钻进情情况：钻钻进工艺艺是指采采用的钻钻进方法法及技术术，如硬硬质合金金钻进、针针状

18、合金金钻进、表表镶和孕孕镶金刚刚石回转转钻进，金金刚石冲冲击回转转钻进、硬硬质合金金冲击回回转钻进进、钢粒粒钻进、冲冲击钻进进或震动动钻进等等。护壁壁类型是是指采用用泥浆、粘粘土、水水泥浆、化化学浆液液或套管管等。孔内情情况：根根据孔内内发生的的情况实实事求是是地及时时记录，有有多少项项记多少少项，不不得漏记记。钻进参参数：钻钻压、转转数、冲冲洗液量量。简易水水文观测测：孔内水位，漏漏水位置置与损失失量，涌涌水位置置、涌水水量及水水头高度度。岩心记记录：岩岩心编号、采采长、采采心率、完整整度等。孔深校校正：校校正前后后钻具长长度、孔孔深，误误差等数数据。孔斜测测量：钻钻孔弯曲曲度，方方位角、顶

19、顶角测量量数据。孔内事事故：孔孔内事故故发生时时的孔深深、位置置、钻具具长度规规格、机机余，事事故处理理工具规规格型号号、长度度，以及及处理情情况。其它：主要材材料消耗耗（钻头头等）、孔孔内遗留留物、封封孔情况况等。做好原始始记录的的措施记录员应应认真负负责地做做好当班班的各项项记录，机机长(或综合合记录员员)要每天天校对原原始记录录，发现现错误要要及时修修正，无无误后签签字自存存并定期期移交统统计部门门保存。六、终孔孔和封孔孔1、钻孔孔施工至至设计位位置或穿穿过矿体体3-55m方可终孔孔（不得得超过设设计的10%，否则则需变更更或另行行设计）。终终孔直径径不小于于设计要要求的终终孔直径径。终

20、孔孔时由质质量管理理部门人人员到现现场进行行验收，在在钻孔质质量验收收报表上上签字。2、设计计要求封封孔的，终孔时，地质人员按地质、水文共同研究的封孔要求，填写封孔通知书交于机台，机台按要求封孔，并将封孔实际情况填写登记表中。封孔后立即埋设标石，在标石上注明孔号，并用水泥固定。如为长期观测的水文孔，应保留套管，并盖好枷锁。不同的地地质条件件下封孔孔要求：必须封封孔的钻钻孔：见见主要含含水层，含含水结构构或见主主矿层以以及第四四系残坡坡积层，均均需严格格封孔。主矿层（或主要含水层，含水构造顶、底板）上10-15m至下5m范围内需用GB325号水泥封孔，如矿层不厚或矿层与矿层、矿层与含水层距离比较

21、近时，可一并封孔，开孔后的基岩部位也需要用水泥封闭2m以上。仅封孔孔口钻孔孔：见矿矿，但未未见含水水层，含含水构造造及孔位位低于侵侵蚀基准准面者，只只封孔口口部位。不封闭闭的钻孔孔：需要要长期进进行水文文观测或或对农田田水利灌灌溉有利利的钻孔孔经上级级部门批批准后可可不封孔孔。提高封孔孔质量的的措施 1.封孔前前必须准准确掌握握封闭段段孔深及及隔离塞塞(架桥)的位置置，正确确选用有有一定强强度的架架桥材料料，并将将其固定定牢靠。 2.使用泥泥浆做冲冲洗液的的钻孔，应应根据情情况自下下而上清清洗封闭闭段孔壁壁上的泥泥皮。 3.水泥必须须用清水水搅拌均均匀，水水灰比应应小于50%。 4.可根据据实

22、际情情况分别别采用泵泵送、导导管注入入和注送送器注入入水泥浆浆的方法法，水泥泥浆出口口距隔离离位置的的距离应应小于0.5米。 5.注浆过过程不要要中断，封封闭长度度在5米以内内时不得得提动钻钻具；水水泥浆灌灌注完毕毕，要准准确掌握握替浆的的清水用用量，不不得过多多。6.用套套管护壁壁的钻孔孔，应先先封好套套管下部部各封闭闭段后再再起拔套套管。七、钻孔孔质量评评价标准准优质孔孔（完全全满足地地质要求求的钻孔孔）是指钻孔孔完工后后，经验验收施工工质量全全部达到到标准的的钻孔；根据矿矿区地质质条件的的特点，某某些钻孔孔经上级级主管部部门批准准，质量量标准可可省略几几项，其其余各项项标准均均已达到到要

23、求的的钻孔；有得钻钻孔在施施工过程程中，某某些标准准未达到到设计或或规范要要求（如如岩芯采采取率、孔孔斜等）经经采取措措施补救救后，达达到质量量要求的的钻孔，也也列入完完全满足足要求的的钻孔。合格孔孔（基本本满足地地质要求求的钻孔孔）是指钻孔孔完工后后经验收收部分质质量标准准未达到到要求，但但周围钻钻孔质量量好或矿矿床构造造比较简简单，厚厚度、品品位变化化较小，经经验证对对比，认认为不再再需要采采取补救救措施的的钻孔；属于普普查性质质的钻孔孔和构造造孔，质质量标准准尚未达达到设计计要求，但但如已取取得原始始设计要要求了解解地质情情况的也也为合格格孔。报废孔孔是指由于于施工原原因，地地质设计计原

24、因或或其他原原因造成成的地质质上不能能利用的的钻孔。八、矿山山工程分分公司岩岩心钻探探工程质质量管理理办法第一条每条钻钻孔在施施工前，必必须由地地测室向向钻探队队下达施施工任务务书，钻钻探队依依据施工工任务书书进行钻钻机安装装。由于于地质人人员检查查不认真真导致钻钻孔设计计参数错错误，视视情节严严重程度度考核地地测室5000-10000元。第二条条岩心采采取率不不得低于于65%，矿体体及其顶顶底板3-5米内的的矿心采取取率不得得低于80%。达不不到上述述指标，可可视为废废孔，无无利用价价值不予予结算；达不到到上述指指标，但但尚有利利用价值值，可降降低单价价10%30%结算。第三条厚大矿矿体矿心

25、心采取率率低于85%的连续续长度不不得超过过5.0米，若若不采取取措施，则则钻孔以以报废处处理。第四条工程地地质钻孔孔单回次次采取率率不得低低于85%，否则则视为废废孔。第五条在破碎碎岩层中中钻进时时，每回回次进尺尺不得超超过0.5米，回回次采取取率低而而且又未未能有效效控制和和采取措措施的，根根据实际际情况处处罚100-2000元。第六条岩矿心心顺序颠颠倒、胡胡乱摆放放者，每每回次罚罚款1000-2000元。第第七条岩矿心心必须清清洗干净净，自下下而上从从左到右右按次序序装箱，并填写岩岩芯票，凡凡大于0.110米的完完整岩芯芯都应统统一编号号。对于于松软、破碎、粉粉状及易易溶岩芯芯，要尽尽量

26、维持持原状。违违反上述述各项，每每项、每每回次罚罚款50元。第八条岩心箱箱要坚固固耐用，严严禁使用用开帮、掉掉底、隔隔板松动动的岩心心箱，岩岩心箱要要用红漆漆统一规规范编号号，编写写时要做做到书写写工整、清清晰、数数据准确确。机台台凡使用用不合格格岩心箱箱、岩心心标注不不规范，每每次处罚罚50元。第九条钻钻孔钻进进50米时，必必须通知知测斜人人员测斜斜，不按按规定进进行测斜斜的，处处罚100元；不不配合测测斜人员员进行测测斜工作作的，处处罚1000元。第十条在钻进进过程中中，应对对孔内涌涌水量、失失水量等等进行测测量并做做好记录录，违者者罚款50-1100元。第十一条条钻孔弯弯曲度应应符合规规

27、程和地地质设计计要求，偏偏斜超差差要及时时纠斜，不不及时采采取补救救措施的的，处罚罚200元。第十二条条钻探原原始班报报表记录录，要做做到真实实、准确确、整洁洁，违者者罚款20-50元。第十三条条钻孔达达到设计计孔深应应提前通通知地测测室地质质人员，待待地质人员现现场确认认后，方方可按终终孔程序序进行终终孔。擅擅自停钻钻终孔，不不予验量量。第十四条条钻孔终终孔后，在在地质人人员的监监督下把把岩心及及时运到到岩心库库验收、库库存。运运送时，要要有专人人护送，防防止翻倒倒、丢失失，发生生以上问题题，全孔孔报废。第十五条条钻孔终终孔后，经经地测室室地质人人员同意意方可进进行封孔孔，并做好标标记，违违

28、者罚款款50-1000元。第十六条条大口径径钻孔一一定要做做好施工工记录，包包括堵漏漏、固井井、套管管等记录录，如果果记录不不完全、不不准确，罚罚款100元。第十七条条严格岩岩心管理理，严惩惩岩心造造假者，经经查实后后处罚220000-40000元，并并上报分分公司进进行处理理。第十八条条本办法法自下发发之日起起正式执执行。（公公司制【20110】4号，二0一0年三月月二十五五日）。九、钻孔孔弯曲与与测量1、什么么是钻孔孔弯曲2、钻孔孔为什么么会弯曲曲3、如何何确知钻钻孔弯曲曲4、钻孔孔弯曲的的防治钻孔弯弯曲概述述钻进(井井)工程施施工中，由由于自然然和技术术因素的的影响，实际的钻孔轨迹往往偏

29、离设计轨迹。这种现象称为钻孔弯曲或钻孔偏斜。地质成果果危害。歪曲矿矿体产状状、打丢丢矿体、遗遗漏断层层或改变变勘探网网度，从从而影响响对矿体体的评价价、构造造的判断断和储量量计算的的精确程程度。钻探施工工危害。钻具在在孔内弯弯曲变形形严重，钻钻具与孔孔壁摩擦擦阻力增增加，磨磨损加剧剧，钻杆杆折断事事故增多多，升降降钻具困困难，钻钻进功耗耗增加和和钻进速速度下降降。其他方面面的危害害。水文水水井钻探探中，由由于钻孔孔弯曲，可可能会造造成深井井泵无法法下入到到钻孔中中，或引引起深井井泵的过过早损坏坏。在钻钻孔桩施施工中，会会引起桩桩基倾斜斜，影响响桩基承承载力。钻孔空空间位置置要素要完全避避免钻孔

30、孔弯曲是是很困难难的。但但是，应应当采用用一切可可能的措措施，把把钻孔弯弯曲程度度控制在在允许的的范围之之内。从从钻探工工艺与技技术角度度出发，了了解钻孔孔在地下下空间的的位置，研研究钻弯弯曲的原原因、机机理和规规律性，从从而采取取相应的的对策，进进行防斜斜和纠斜斜。因此此了解钻钻孔在地地下空间间的位置置是我们们研究钻钻孔弯曲曲的第一一步，这这包括下下面两个个方面的的内容：钻孔轨轨迹的基基本要素素；钻孔轨轨迹弯曲曲强度。1、钻孔孔轨迹的的基本要要素为了解钻钻孔轨迹迹在地下下空间的的位置，表表征其空空间形态态，就必必须了解解和控制制钻孔轨轨迹要素素。图中中0代表开开孔点，X轴代表表南北，Y轴代表

31、表东西，Z轴代表表地下方方向，0ABBC是钻孔孔的空间间轨迹。其基本要要素包括括：顶角。钻孔轨轨迹上某某点的顶顶角是该该点的切切线与铅铅垂线之之间的夹夹角，其其余角称称为钻孔孔倾角。顶顶角变化化的范围围是090。方位角角。钻孔轨轨迹上某某点的方方位角是是该点的的切线在在水平面面上的投投影与真真北方向向之间的的夹角，有磁方位和地理方位。方位角变化的范围是0360。对应的的钻孔孔孔深。钻孔轨轨迹上某某点的孔孔深是孔孔口到该该点的钻钻孔轴线线的长度度。利用钻孔孔轨迹的的基本要要素，可可以计算算出轨迹迹上每一一点的空空间坐标标，如下下图所示示。假设设钻孔轨轨迹为一一斜直线线，坐标标系的原原点为孔孔口，

32、X轴取正正北方向向，Y轴取正正东方向向，Z轴铅垂垂向下。根根据钻孔孔各个深深度上(即测点)的顶角角和方位位角。轨轨迹上的的空间坐坐标计算算如下：式中：xx0,y0,z0-孔口坐坐标； xA,yA,zA钻孔轴轴线上点点A的坐标标；开孔顶顶角；开孔方方位角； LA孔口至至测点钻钻孔轴线线的长度度。2、钻孔孔轨迹弯弯曲强度度钻孔轨迹迹的弯曲曲程度实实质上是是指钻孔孔轨迹单单位长度度钻孔弯弯曲角度度的变化化量可用用曲率kk或弯强强i表示。曲曲率的单单位是rradm，弯强强的单位位是/m。它们的关关系是：钻孔轨迹迹的弯曲曲强度可可分为顶顶角弯曲曲强度、方方位角弯弯曲强度度和全弯弯曲强度度。顶角弯弯强：钻

33、钻孔轴线线单位长长度上顶顶角的变变化量。方位角角弯强：钻孔轴轴线单位位长度的的方位角角变化量量。全弯强强：钻孔孔轴线单单位长度度的全角角变化量量。如果某一一孔段既既有顶角角又有方方位角变变化，则则产生全全弯曲角角,钻孔轨轨迹上A、B两点的的全弯曲曲角可用下下式计算算：钻孔全弯弯强对于于校核钻钻杆柱工工作的安安全性和和粗径钻钻具入孔孔的可通通过性有有实际意意义。也也是设计计定向钻钻孔轨迹迹的一个个重要参参数。钻孔弯弯曲的原原因和规规律1、钻孔孔弯曲的的条件造成钻孔孔弯曲的的根本原原因是粗粗径钻具具轴线偏偏离钻孔孔轴线。粗径钻具轴线偏离钻孔轴线的方式，可能是偏倒，也可能是弯曲。因此，产生钻孔弯曲必

34、要而充分的条件是：存在孔孔壁间隙隙，为粗径径钻具提提供偏倒倒(或弯曲)的空间间。具备倾倾倒或弯弯曲的力力，为粗径径钻具轴轴线偏离离钻孔轴轴线提供供动力粗径钻钻具倾斜斜面方向向稳定，保持偏偏倒(或弯曲)和力的的方向稳稳定孔壁间隙隙和倾倒倒(或弯曲)力是钻钻孔弯曲曲的必要要条件；而粗径径钻具倾倾斜面方方向稳定定是产生生钻孔弯弯曲的充充分条件件。钻具具倾斜面面稳定在在某一方方向时，钻钻杆柱只只自转而而不公转转运动。因因此，钻钻孔弯曲曲是在钻钻杆柱自自转的情情况下发发生的。如果钻钻杆柱公公转，则则必定带带动偏倒倒或弯曲曲的粗径径钻具围围绕钻孔孔轴线转转动，使使钻头在在不同的的时刻朝朝着不同同的方向向钻

35、进，这这只能产产生扩壁壁作用，而而不导致致钻孔弯弯曲。2、钻孔孔弯曲的的原因形成钻孔孔弯曲的的原因大大致可分分为三类类：地质因因素；技术因因素；工艺方方面的因因素。地质因因素影响钻孔孔弯曲的的地质因因素主要要是岩石石的各向向异性和和软硬互互层。地质因因素是客客观存在在的，只只能通过过工艺技技术措施施来减弱弱甚至抵抵消它的的促斜作作用。岩石的的各向异异性某些具有有层理、片片理等构构造特征征的岩石石，其可可钻性具具有明显显的各向向异性。如如右图所所示，钻钻头沿垂垂直于岩岩层方向向钻进的的岩石破破碎效率率最高，而而平行于于层理的的方向，效率最低，倾斜方向的破岩效率居中。因此，在倾斜岩层中钻进时，极易

36、产生钻孔向垂直于层面的方向弯曲。钻孔弯曲曲强度与与岩石各各向异性性强弱和和钻孔遇遇层角的的大小有有关。所所谓钻孔孔遇层角角就是钻钻孔轴线线与其在在层面上上的正投投影的夹夹角。当当遇层角角约为45时，钻钻孔弯强强最大。软硬互互层钻孔以锐锐角穿过过软硬岩岩层界面面，从软软岩进入入硬岩时时，由于于软、硬硬部分抗抗破碎阻阻力的不不同，使使钻孔朝朝着垂直直于层面面的方向向弯曲；而从硬硬岩进入入软岩时时，则钻钻具轴线线有偏离离层面法法线方向向的趋势势。但由由于上方方孔壁较较硬，限限制了钻钻具偏倒倒，结果果基本保保持着原原来的方方向；钻钻孔通过过硬岩进进入软岩岩又从软软岩进入入硬岩时时，最终终还是沿沿层面法

37、法线方向向延伸。钻孔遇层层角存在在着临界界值。超超过此值值时，钻钻孔顶层层进；低低于此值值时，钻钻孔将沿沿硬岩的的层面下下滑(俗称顺层层跑)。这也说说明钻进进中粗径径钻具倾倾斜面方方向稳定定是客观观存在的的。2 技术因素素开孔阶阶段。开开孔阶段段引起钻钻孔弯曲曲的技术术因素有有：钻机基础础不平；钻机立立轴安装装不正确确；未下下孔口管管或孔口口管方向向不合要要求；主主动钻杆杆过长；钻进参参数不合合理等。开孔阶段段的钻孔孔弯曲会会影响整整个钻孔孔轴线轨轨迹，使使钻孔轨轨迹产生生很大的的偏差。 钻进阶段段钻进过程程中造成成钻孔弯弯曲的技技术是钻钻具的结结构和尺尺寸。钻钻杆柱为为一细长长柔性杆杆件，由

38、由于存在在孔壁间间隙，在在压力的的作用下下，钻杆杆柱将产产生弯曲曲变形，产产生水平平分力，使使粗径钻钻具偏倒倒。所以以，使粗粗径钻具具倾倒或或弯曲的的力是客客观存在在的，粗粗径钻具具在孔底底的偏倒倒角决定于于孔壁间间隙b和粗径径钻具长长度L，即：粗径钻具具越长，钻钻具的偏偏倒角越越小，但但直径小小而长度度过大，刚刚度不足足，钻具具会被压压弯，即即使孔壁壁间隙不不大也会会使钻孔孔产生较较大的弯弯曲。粗粗径钻具具的临界界长度可可按下式式计算：工艺方方面的因因素钻进方方法钢粒钻进进时孔壁壁间隙最最大，因因此孔斜斜最大。硬硬质合金金钻进时时孔壁间间隙次之之，一般般孔斜中中等。金金刚石钻钻进孔壁壁间隙最

39、最小，通通常只有有13mm，在钻具具刚度足足够时，孔孔斜最小小。 钻进规程程参数钻压过大大，会造造成钻杆杆柱甚至至粗径钻钻具弯曲曲，使钻钻头紧靠靠孔壁一一侧，此此时偏倒倒角可能能达到最最大值，并并且钻具具与孔壁壁摩擦阻阻力增加加，钻具具围绕只只围绕自自身轴线线自转而而不作公公转，此此时钻具具倾斜面面有固定定方向，从从而导致致钻孔弯弯曲。转速过高高，钻杆杆柱回转转离心力力增大，从从而加剧剧钻具的的横向振振动和扩扩壁作用用，结果果孔壁间间隙增加加。钻压过小小，转速速过低，则则进尺慢慢，效率率低，钻钻头停留留在孔底底时间长长，也会会扩大孔孔壁间隙隙，增加加孔斜。冲洗液量量过大，特特别是在在较软的的岩

40、层中中，液流流会冲刷刷、破坏坏孔壁。使使孔壁间间隙剧增增，为钻钻具偏倒倒、钻孔孔弯曲提提供条件件。3、钻孔孔弯曲的的某些规规律性钻孔弯弯曲的规规律性不不是绝对对的，而而是表现现为一种种趋势，通通常有以以下一些些趋势：在变质质岩(如结晶晶片岩、片片麻岩等等)中钻进进时，钻钻孔弯曲曲强度大大于在沉沉积岩（如如页岩）中中钻进时时的弯强强，更大大于在岩岩浆岩(如花岗岗岩、辉辉绿岩)中钻进进时的弯弯强；均质岩岩石钻进进的钻孔孔弯曲强强度小于于在非均均质岩石石中的弯弯强，且且岩石的的各向异异性程度度越高，则则钻孔弯弯曲强度度越大；层理、片片理和软软硬互层层中钻进进，钻孔孔朝着垂垂直于层层理面、片片理面的的

41、方向弯弯曲；松散非非胶结岩岩石、大大溶洞时时，钻孔孔趋向下下垂直位位置；钻钻遇硬包包裹体时时，可能能朝任意意方向弯弯曲；层理水水平或接接近水平平的岩石石中钻进进垂直孔孔时，即即使岩石石各向异异性很强强，软硬硬不均程程度很大大，钻孔孔也不会会产生较较大弯曲曲；孔壁间间隙大，粗粗径钻具具短，钻钻具刚度度差，则则钻孔弯弯曲强度度大；钻孔顶顶角小，方方位变化化大；钻钻孔顶角角大，方方位变化化小。顶顶角超过过30时，方方位趋于于稳定，按按一般规规律方位位角弯曲曲往往与与钻具回回转的方方向一致致。钻孔弯弯曲的测测量及仪仪器（钻孔弯弯曲的测测量及仪仪器，具具体内容容将由地地测室专专人负责责培训。）为了随时时

42、掌握与与控制钻钻孔空间间位置的的变化，预预防与纠纠正钻孔孔弯曲，在在钻进中中必须测测量钻孔孔轨迹各各孔段上上的基本本参素即即：顶角角、方位位角和孔孔深。这这一工作作称为钻钻孔弯曲曲度测量量简称测测斜。钻孔弯曲曲的测量量原理包包括顶角角测量原原理和方方位角测测量原理理。顶角测量量原理：液面水水平原理理（氢氟氟酸侧列列）；悬锤原原理。方位角测测量原理理：地磁场场定向原原理；地面定定向原理理。孔深测量量一般只只是借助助电缆（测测绳）或或钻杆将将测斜仪仪下入到到指定深深度来控控制。1、顶角角测量原原理测量顶角角度必须须符合两两个条件件：该角角度代表表测点钻钻孔轴线线与铅垂垂线的夹夹角；该该角度在在钻孔

43、弯弯曲平面面内。液面水水平原理理（氢氟氟酸测斜斜）把2030浓度度的氢氟氟酸注入入长度为为1001500mm内径为1525mmm的玻璃璃试管中中。注入入量为试试管长度度的13左右。然然后，将将盛有氢氢氟酸的的玻璃试试管装在在特制的的接头内内，用橡橡胶塞加加以密封封。用钻钻杆将其其下到孔孔内待测测位置，静静止停留留1525mmin后，提提钻取出出试管。由由于氢氟氟酸对玻玻璃的腐腐蚀作用用，在试试管上留留有液面面痕迹。根根据液面面的高低低，就可可算出顶顶角。由于有毛毛细管的的作用，试试管形成成了如右右图所示示的蚀痕痕曲面。由由此测出出的顶角角必须校校正，按按下式可可求出实实际顶角角：=+E式中钻钻

44、孔的实实际顶角角，玻璃试试管上实实测顶角角，E校正角角。为了避免免计算和和校正上上的麻烦烦，可以以利用倾倾斜仪来来直接测测定。悬锤原原理悬锤测量量钻孔顶顶角的原原理是利利用地球球重力场场，如下下图所示示。框架架可绕a轴灵活活转动，b轴与a轴垂直直相交，在b轴中点0悬挂一能灵活转动的弧形刻度盘，刻度盘转动面与钻孔弯曲平面一致，刻度盘因重力作用永远下垂。当仪器在垂直孔内时，刻度盘上的0正对准弧形竖板了上的标线，即顶角为0；当仪器在倾斜孔内时，弧形竖板倾斜一个角度，此角度就是钻孔顶角。悬锤原理测量钻孔顶角示意图2、方位位角测量量原理根据钻孔孔方位角角的定义义，方位位角的测测量必须须满足两两个条件件：

45、一是是该角度度必须是是钻孔轴轴线上某某点的切切线方向向与地北北的夹角角；其二二该角度度必须是是水平面面上的角角度。在无磁性性干扰或或干扰很很小的孔孔段中，可可利用地地磁场定定向原理理；在有磁屏屏蔽(如在套套管内)或磁干干扰较大大(如存在在磁性矿矿体)的孔段段中，因因为磁针针失去定定向能力力，可用用地面定定向原理理。地磁定定向原理理地磁场定定向原理理是利用用罗盘磁磁针的指指北特性性或磁敏敏感元件件(磁通门)确定倾倾斜钻孔孔的方位位角。因因此，测测量时罗罗盘必须须处于水水平状态态，并且且罗盘上上0线必须须指向钻钻孔弯曲曲方向。为为了满足足这些要要求，罗罗盘的转转动轴应应垂直于于钻孔弯弯曲平面面，并

46、且且在其下下部装有有重块，使使罗盘保保持水平平。此外外，罗盘盘上0与1800连线及及框架上上的偏重重块都在在框架的的垂直平平分平面面内(即钻孔孔弯曲平平面内)，偏重重块与1800线同侧侧。这样样一来，在在倾斜钻钻孔中1800线必定定指向钻钻孔弯曲曲方向。此此时，0线与磁磁针指北北方向的的夹角就就是钻孔孔的磁方方位角。(如下图)二、方位位角测量量原理 地面定向向原理在地面将将定位方方向传到到孔内各各个测点点。如图图，取地磁场定向原理图钻孔方位角示意图地面定定向原理理在地面将将定位方方向传到到孔内各各个测点点。如图图，取地地面定位位方向为为OA，其方位位角为0，钻孔孔弯曲方方向为OB，其方方位角为

47、为1，AOB1-0。若令AOB，则在在钻孔横横截面上上的角，即即为终点点角。式式中：-定位与与钻孔倾倾斜方向向方位角角差；-终点角角；-测点处处钻孔顶顶角。该原理应应用的具具体方法法有钻杆杆定向法法、环测测定向法法和陀螺螺惯性定定向法。地面场定向原理图钻孔方位角示意图陀螺定定向原理理陀螺定向向原理是是利用陀陀螺马达达高速旋旋转所产产生的定定轴特性性来测量量方位角角的。可可用于磁磁性矿体体和磁屏屏蔽情况况下测量量钻孔弯弯曲度。如图，高高速旋转转陀螺支支撑于自自身的转转轴及内内、外环环的转轴轴上，三三轴在空空间相互互垂直正正交并交交于一点点，该点点与陀螺螺的重心心重合，使使陀螺电电机具有有三个方方向的自自由度。三三自由度度高速旋旋转的陀陀螺转子子轴，在在轴承无无磨擦的的情况下下，在空空间的方方向保持持不变，这这个特性性称作陀陀螺仪的的定轴性性