礦山鑽井法是指用鑽井機鑽鑿立井井筒的施工方法。尼希曼 (Hznigmann)研製成分次擴孔旋轉鑽機，為現代鑽井法奠定了基礎。美國於1910年引進鑽井法，到50年代迅速發展，鑽井直徑多為1.5～4.5m，鑽井深度達1708m。中國於1969年開始使用鑽井法,已鑽鑿30多個井筒,最大鑽進直徑達8.8m。最大鑽井深度達508.6m。本法在掘進和支護兩個主要工序上實現了鑿井綜合機械化和一定程度的自動化，工人不下井操作，作業安全，勞動生產率高。近年在採礦、交通、軍工與水工等工程中廣泛套用。
基本介紹
- 中文名：礦山鑽井法
- 性質：鑽井機鑽鑿立井井筒的施工方法
- 出現時間：1969年
- 組成部分：鑽具、提吊系統、旋轉系統
鑽井機,鑽進,洗井,支護,
鑽井機
包括鑽具、提吊系統、旋轉系統、洗井系統及其他輔助設施。鑽具由鑽頭和鑽桿組成，用於破岩和傳遞轉矩，鑽頭刀盤上鑲嵌不同形式的刀具。鑽具由鑽塔和提升設備組成的提吊系統下放或提吊。旋轉系統通過轉盤轉動鑽桿。洗井系統驅動洗井液(見鑽井流體)循環流動，沖洗岩渣並保護井壁。此外還有起重、打撈和測井儀表等輔助設備。鑽井的主要工序是鑽進、洗井和支護。中國礦山鑽井機起初由石油鑽機(見鑽井設備)改裝而成，以後製造出ND-1型、BZ-1型、SZ-9/700型等專用鑽井機。蘇聯生產 Y3TM型擴孔鑽井機，yKB型取心鑽井機，美國生產CSD型鑽井機，聯邦德國生產L系列鑽井機。
鑽進
根據鑽機能力和井筒直徑的不同，分為一次全斷面鑽進和先鑽超前小孔然後分級擴孔鑽進。在鬆軟沖積層中多用刮刀或長齒滾刀，軟岩中用楔齒滾刀，硬岩中用盤形滾刀和球齒滾刀。刀具在鑽頭自重作用下壓入岩石，旋轉、擠壓、剪下、破壞岩石。影響鑽進速度的主要因素是鑽壓、轉速和洗井淨度。鑽頭重量作用在刀具上的垂直壓力稱鑽壓，其大小由刀具壓入岩石的條件決定。通常楔齒滾刀常用長度比壓，即刀具與岩石接觸的單位長度上的壓力；球齒滾刀常用面積比壓，即刀具與岩石接觸的單位面積上的壓力。為保證鑽井垂直度，常使鑽頭處於半懸吊狀態，僅用鑽頭在洗井液中重量的40～60%作為鑽壓鑽進，稱減壓鑽進。刀具破岩的速度隨鑽頭轉數的增加而加快。轉數受鑽頭外緣線速度、刀具允許自轉速度與轉盤扭矩約束。鑽頭外緣線速度因護壁要求，在流砂層一般小於或等於0.7m/s，土層中小於或等於1.5m/s，基岩一般小於3m/s。
洗井
為減少岩渣重複破碎,提高鑽井效果,要求較好的洗井淨度。洗井液的性能、流量、流體的壓力和鑽頭結構形式等,都對洗井淨度有直接影響.土層鑽進用泥漿作洗井液，其比重為1.15～1.25, 粘度17～25Pas，失水量每30分鐘6～12cm,泥餅厚0.5～1.5mm,pH值7～9，膠體率≥97%，含砂量≤2～3%。在岩石中鑽進時可用清水作洗井液。洗井方式一般採用洗井液自鑽桿內流出的反循環方式，有的國家採用混合循環，正循環洗井僅用於小直徑井筒鑽進。反循環時由壓氣排液器（也稱空氣吸泥機）驅動洗井液循環流動，把岩屑帶出井筒外。
支護
使用預製鋼筋混凝土、鋼或複合井壁。常用懸浮下沉法下放井壁。通過一個特製的井壁鍋底與井壁聯接。各節井壁用鋼製法蘭盤和螺栓聯結，法蘭盤外側焊接密實並塗以防水塗料，以防漏水。井壁下沉時，井筒內要適量灌水，以控制下沉速度。井筒外側也要注水，以減小下沉時的摩擦阻力。沉至井底後，再進行壁後注漿充填。深井可分段下放井壁，分段注漿充填或在最後一次充填。
