岩土钻掘工程硬合金钻进

侧
硬合金钻进
2.孔底碎岩过程
第二节 硬质合金钻进的碎岩过程与钻头磨损 一、硬质合金钻头钻进的孔底碎岩过程
1、塑性岩石中的碎岩过程
对于塑性岩石而言，吃入深度h1主 要决定于在轴向载荷Py力作用下切削
具静切入岩石深度ho的大小。通常切
削具切入深度ho与轴向压力Py成正比。
硬合金钻进
2.孔底碎岩过程
第二节 硬质合金钻进的碎岩过程与钻头磨损
单面锲形切 削具切入脆
性岩石
Px
Py-轴向压力；h0-切入深度；kok'-崩落岩穴
硬合金钻进
2.孔底碎岩过程
第二节 硬质合金钻进的碎岩过程与钻头磨损 一、硬质合金钻头钻进的孔底碎岩过程
（2）切削具刃前接 触岩石的部分面积很小， 对前方岩石产生较大的 挤压力，压碎刃前的岩 石，随着Px力的增大， 使岩石产生小的剪切破 碎；继续前进可能重复 产生若干次小的剪切体， 向自由面崩出。
塑 性 岩 石
h0-切
F
入深度；
中 的
b-切削
R
槽宽 （切削
N
回 转 切
具宽度）
削
硬合金钻进
2.孔底碎岩过程
第二节 硬质合金钻进的碎岩过程与钻头磨损
一、硬质合金钻头钻进的孔底碎岩过程
2、塑脆性岩石的碎岩过程
塑脆性岩石的碎岩过程为压碎、剪裂。 岩石破碎大体分为三个过程：
（1）切削具在双向 力作用下吃入岩石， 刃前岩石沿剪切面 破碎后，Px力减小， 继续前移，碰撞刃 前岩石。
在塑性岩石中，切削具切
入岩石如右图：一个单斜
刃切削具在轴向压力作用
下，切入岩石的深度为ho，
由于切削具后斜面的作用，
使切削具的刀尖O并非垂
直切入岩石，而是沿与垂
线成γ角的线方向切入岩
石。因此，在切入的过程
中,在前面OB上产生正压
力及摩擦力(等于摩擦系数f )。
同理，在后斜面OA上产
生正压力及摩擦力。
一、硬质合金钻头钻进的孔底碎岩过程
1、塑性岩石中的碎岩过程 Py
钻进中钻头上的硬质合
金切削具主要受轴向压力
Py和水平回转力Px作用。
Px
回转运动时切削具前的岩
石在切向分力F作用下不
F
ho
断塑性流动并自由滑移 R
(切削作用)。Px大体不
N
变，切槽与刃宽基本吻合。
Py-轴
向压力； 剪
Px-水
切
平力；
面
硬合金钻进
2.孔底碎岩过程
第二节 硬质合金钻进的碎岩过程与钻头磨损
一、硬质合金钻头钻进的孔底碎岩过程
2、塑脆性岩石的碎岩过程
切削具不断向前推进，上述推进过程重 复出现形成循环。在每次循环中，切削具 两侧的岩石也和刃前岩石一样，分别产生 一组相近似的小剪切体与大剪切体，使切 槽断面近似梯形，造成孔底和切槽边缘粗 糙不平、有规律地变化。
③操作简便，钻进规程参数容易控制，孔内事 故较少。
④钻孔质量易于保障，岩心采取率较高，孔斜 较小。有利于控制矿层顶底板矿心的采取。
硬合金钻进
1.概述
第一节 概述 一二、、概硬念合金钻进的特点
12、、优缺点点
硬质合金的强度有限。
硬合金的硬度较刚玉还硬，但对钻探而言其
硬度、强度、耐磨性、抗折弯的能力仍嫌不足， 与金刚石和钻粒钻进相比，硬合金不能钻进坚硬、 及强研磨性岩石。
硬合金钻进
2.孔底碎岩过程
第二节 硬质合金钻进的碎岩过程与钻头磨损 一、硬质合金钻头钻进的孔底碎岩过程
（3）当切削具前端接 触岩石的面积较大时，前 进受阻：一方面切削具继 续挤压前方的岩石；另一 方面Px急剧增大，当达到 极限值时，迫使岩石沿剪 切面产生大剪切破碎，并 在刃尖前留下一些被压实 的岩粉，然后Px突然减小。
硬质合金钻进：利用镶焊在钻头体 上的硬质合金切削具，作为破碎岩石 工具的钻进方法。以碎岩切削研磨材 料命名，如金刚石钻进、钻粒钻进。
占我国煤田地质钻探工程量的80%
硬合金钻进
1.概述
第一节 概述 一二、、概硬念合金钻进的特点
1、优点
①硬合金镶焊在钻头体上比较坚固，可以应用 于任意方向的钻孔。
②根据不同岩性，可以灵活改变钻头结构参数。
2、脆性岩石的碎岩情况
3、切削具同时作用下的碎岩情况
Py-给进力；
切
Px-切削力；
入
R－岩石
切
底抗压入
削
阻力； Q －刃前阻 力；N,T-R 的分力；
同 时 作
f-摩擦系
用
数；α-切
的
削角；β-
井
切削具前
底
面与岩石 破碎面底 夹角；γ井底切削
碎 岩 情
面倾角
况
硬合金钻进
2.孔底碎岩过程
第二节 硬质合金钻进的碎岩过程与钻头磨损
主要用于钻进1~7级及部分8级岩石。
硬合金钻进
2.孔底碎岩过程
第二节 硬质合金钻进的碎岩过程与钻头磨损
一、硬质合金钻头钻进的孔底碎岩过程
可分为塑性岩石碎岩过程、脆性 岩石碎岩过程、切入与切削同时作 用下的碎岩过程
硬合金钻进
2.孔底碎岩过程
第二节 硬质合金钻进的碎岩过程与磨损
一、硬质合金钻头钻进的孔底碎岩过程
授课内容
概述 碎岩过程与钻头磨损 硬质合金钻头 硬质合金钻进规程
硬合金钻进
要求
要求：
了解钻探用硬合金的主要性能和类 型；熟悉硬合金钻头的主要类型、主 要结构参数及选择要领、适用性；掌 握各类硬合金钻头钻进时规程参数选 择的要领及各参数的配合，各类岩层 的硬合金钻进。
硬合金钻进
1.概述
第一节 概述 一、概念
1、塑性岩石的碎岩过程 岩石切入岩石的过程：钻头上切削具切入岩石的 必要条件是切削具与岩石接触面上的单位压力必须 大于或等于岩石的抗压强度（压入硬度），即：
Py/So≥ σ
式中： Py—一个切削具上的轴向压力；S0— 切削具与岩石的接触面积；σ—岩石的临界抗压入 强度（相当于在该条件下岩石的硬度）。
一 二、硬质合金钻切头 削钻 具进 及的 磨孔 损底碎岩过程
1、硬质合金切削具的性能
Py－轴向压力；Px－回
转水平压力；β－刃角；
h0－切入深度； abc-大 脆
剪切体； a’b’c’－第二次 大剪切体；B1－大剪切 时岩面槽宽；
性 岩 石
的
回
转
切
削
过
程
硬合金钻进
2.孔底碎岩过程
第二节 硬质合金钻进的碎岩过程与钻头磨损 一、硬质合金钻头钻进的孔底碎岩过程
1、塑性岩石的碎岩情况
硬合金钻进
2.孔底碎岩过程
第二节 硬质合金钻进的碎岩过程与钻头磨损
一、硬质合金钻头钻进的孔底碎岩过程
1、塑性岩石的碎岩过程பைடு நூலகம்
即：Py≥σS0是切削具切入岩石的必要 条件，否则切削具在井底不能切入岩石， 碎岩过程变成切削具对岩石的表面磨蚀， 碎岩效果很差。
因此，钻进中必须有足以使切削具切 入岩石的轴向压力。