浅谈旋挖钻机泥岩地层的钻进

浅谈旋挖钻机泥岩地层的钻进泥岩是一种由泥巴和黏土固化而成的沉积岩，不显层理、呈块状，主要由细颗粒的沉积物组成，其内聚力大、抗压强度低，—10Mpa之间，属于极软岩和软岩的范畴，具有很强的吸水性和胶结性〔见图1、图2、图3、图4〕。图1泥岩Ⅰ图2泥岩Ⅱ图3清理泥岩Ⅰ图4清理泥岩Ⅱ一．打滑现象分析泥岩钻进打滑有两种形式，即托底打滑和硬泥岩打滑。1．托底打滑钻进时，如果单斗进尺过深，钻斗斗底会被泥土彻底糊住，斗齿失去切削作用无法继续钻进。由于斗底已无任何阻力，提钻前反转钻斗关闭斗门时，斗底会与钻斗一起反转而无法关闭，在提钻过程中，斗内渣土会掉出。二次下钻后，齿尖直接插入渣土内，钻斗底板面直接压在渣土上，随着钻斗旋转钻进，把掉下的渣土上下不平及缝隙完全压实，当渣土不能再压缩时，底板面被渣土托住，斗齿便在之前划出的沟槽内反复地旋转，形成托底打滑现象。2．硬泥岩打滑硬度较大的泥岩在泥浆的润滑作用下，摩擦系数降低，钻杆提供的加压力缺乏，斗齿不能切削钻进原生岩层，在斗齿和原生岩层的接触面上形成一个光滑面，出现硬泥岩打滑现象。二．打滑的处理1．托底打滑的处理如果孔内虚土是软泥，可以快速反复操作加动力头正转加压和反转加压，瞬间对钻斗有巨大的冲击力，使斗齿和虚土之间产生摩擦力，这时加压力也在瞬间传递到虚土上，把虚土切削挤压进入钻斗。如果的孔内虚土较多，又是硬胶泥，可以换一个直径略小的短螺旋钻头解决打滑。小直径螺旋钻头与孔壁之间有一些间隙，掉下的泥土在钻杆钻头重量和加压力的作用下被挤压到旁边，钻头接触到实土便能正常钻进。提钻后，被挤压到旁边的虚土掉入小直径的孔内，没有掉入小孔内的渣土被二次下钻后的大直径钻斗挤压到小孔内，从而大直径钻斗可以正常钻进。2．硬泥岩打滑的处理硬泥岩极限承载力在500kpa以上时，需要巨大的加压力才能切削破碎，应选用机锁钻杆配短螺旋钻头和双底入岩钻斗进行钻进三．克服泥岩打滑通过了解泥岩强度、桩径和桩深等因素，来选配钻杆，一般选用机锁杆，有时受桩深的限制，不得不用摩擦杆，优化钻具齿具，再结合操作方式，根本可以满足多数泥岩钻进，从根本上克服泥岩打滑。1．钻具的选择泥岩地层宜采用双底捞砂斗钻进，备用短螺旋钻头进行配合，要通过以下几点优化双底捞砂斗。先导尖尽量锋利，长宽要适中，以线性和点性接触方式程度来接触岩面。通过调整齿具的数量、位置、角度、型号来减少接触面积，尽量防止切削轨迹重合。旋挖钻进时一般选择有刃口的扁齿进行切削，优先选择V19、25T,钻齿交错布置，角度45度左右，角度小了不利切削，角度过大容易掰齿断齿。如果泥岩承载力和岩层风化程度同时较高，有时也选用截齿进行钻进。在钻筒下方两侧各开启一个半扇形边槽扩大进渣口，边刀位置要适中〔见图5、图6〕。图5优化后的双底捞砂斗Ⅰ图6优化后的双底捞砂斗Ⅱ2．钻杆的选择钻进泥岩时可使用两种钻杆，摩阻式和机锁式钻杆。摩阻钻杆比机锁钻杆可钻进更深的桩，一般用于较软地层的施工，具有易操作、加压行程独立性高，抗耐磨性好，提升性好等优点，可提升钻进速度，国内多数钻机配备摩阻钻杆。如果泥岩极限承载力在500kpa以内，桩径为1m，可以通过优化和技改钻具，结合操作是完全可以钻进，为了到达初始压力，钻杆、钻具可增重机锁钻杆相比摩阻钻杆，不能钻进较深的桩，机锁钻杆不但可以用于软地层，也可以用于较硬地层施工，各台阶间距与加压油缸行程有关，加压力由机械直接传递，能为钻进较硬地层提供较大的加压力，但不易操作，需机锁解锁，上提下放速度慢，影响钻进速度。3.操作方法使用摩阻钻杆时应持续加压，切入地层负载上升后，持续钻进，通过负载的大小调整加压的幅度。使用机锁钻杆时也需要控制加压方式，当钻机前方履带快被加压支起时，说明加压过急或不进尺，此时不可继续加压，应确定原因，比方是否地层太硬而加压过急造成，是否钻具存在缺陷，钻斗是否钻满，斗底是否被糊住造成托底。如果地层变化不大，每斗钻进的时间和深度