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巖石可鉆性分類分級及巖石硬度級別表

來源:三友金剛石   |  2021-01-18
       在一定的技術工藝條件下,巖石按被鉆頭破碎的難易程度的分級。根據鉆進方法的不同,巖石可鉆性分別有巖 心鉆探的巖石可鉆性、手動回轉鉆進的巖石可鉆性、螺旋 鉆進的巖石可鉆性、鋼絲繩沖擊鉆進的巖石可鉆性、沖擊 振動鉆進的巖石可鉆性和石油鉆井的巖石可鉆性等。中國 冶金工程鉆探采用巖心鉆探的巖石可鉆性。巖心鉆探的巖石可鉆性分為12級。為1958年中國地質部頒布的《巖石十二級分級表》,此表是以對于在規定的設備、工具和技術規程的條件下進行實際鉆進所獲得的大量資料的統計分析為定級基礎的。隨著對巖石物理力學性質的深入研究、測試技術方法和儀器的進步、鉆探設備和工藝技術的發展,為適應金剛石鉆探工藝應用的需要,并使巖石可鉆性分級更趨科學、準確、合理,1984年中國地質礦產部頒布了《金剛石巖心鉆探巖石可鉆性分級表》。該分級表采用了以巖石壓入硬度為主,同時考慮擺球回彈次數、塑性系 數、微鉆速度和聲波穿透速度等的綜合分級法,將巖石仍分為12級,列為以壓入硬度、擺球硬度和統計效率為指標的(表2)、以微鉆速度為指標的(表3)和以聲波穿透速度為指 標的分級表。實際應用時互相參照,使巖石可鉆性定級更符合實際情況。

      巖石可鉆性分類
       為使用方便,常把1~3級稱為“軟巖石”;4~6級稱為 "中硬巖石”;7~9級稱為“硬巖石”;10~ 12級稱為“堅硬巖石”。
       巖石的可鉆性,是指鉆進時巖石抵抗壓力和破碎的能力;也表示進尺效率的高低。因此,巖石的可鉆性是巖石各種特性的綜合,是衡量巖石鉆進難易程度的主要指標。 —般用單位時間的進尺數來表示可鉆性的高低。按照這個分級方法,常把巖石的可鉆性,劃分為十二個等級。
       由于各種巖石具有不同的物理力學性質,對鉆進速度有不同的影響。在實際鉆進過程中,在一定的技術條件下,測定出的各種巖石的鉆進速度,通稱為巖石的可鉆性,也就是巖石被鉆頭破碎的難易程度。巖心鉆探時巖石的可鉆性分級如下:

        一級:松散土
       松軟疏散的---代表性巖石為:次生黃土、次生紅土、松軟不含碎石及角礫的砂土、硅藻土、不含植物根的泥炭質腐殖層。(可鉆性:7.50 m/h,—次提鉆長度:2.80 m/次)
       二級:較軟松散巖
       較松軟疏散的---代表性巖石為:黃土層、紅土層、 松軟的泥炭層、含10%-20%礫石、碎石的黏土質和砂土質、松軟的高嶺土類、含植物根的腐殖層。(可鉆性:4.00 m/h,_次提鉆長度:2.40 m/次)
       三級:軟巖
       軟的---代表性巖石為:強風化頁巖、板巖、千枚巖和片巖,輕微膠結的砂層,含20%礫石、碎石的砂土,含 20%礓結石的黃土層,石膏質土層,泥灰巖,滑石片巖、貝 殼石灰巖、褐煤、煙煤。(可鉆性:2.45 m/h, —次提鉆長 度:2.00 m/次)
       四級:稍軟巖
       稍軟的---代表性巖石為:頁巖、砂質頁巖、油頁巖、炭質頁巖、鈣質頁巖、砂頁巖互層,較致密的泥灰巖、泥質砂巖。塊狀石灰巖、白云巖、強風化的橄欖巖、純橄 欖巖、蛇紋巖和磷灰巖、中等硬度煤層、巖鹽、結晶石膏、高嶺土層、火山泥灰巖、凍結的含水砂層。(可鉆性:1.60 m/h,—次提鉆長度:1.70 m/次)
       五級:稍硬巖
       稍硬的---代表性巖石為:卵石、碎石及礫石層、崩 級層、泥質板巖,絹云母綠泥石板巖、千枚巖和片巖、細 粒結晶灰巖、大理石、較松軟的砂巖、蛇紋巖、純橄欖 巖、風化的角閃石斑巖和粗面巖、硬煙煤、無煙煤、凍結的粗粒砂、礫層、凍土層。(可鉆性:1.15 m/h,一次提鉆
       六級一一七級:中硬巖
       中等硬度的---代表性巖石為:綠泥石、云母、絹云母板巖、千枚巖、片巖、輕微硅化的灰巖、方解石、綠簾石、鈣質膠結的礫巖,長石砂巖、石英砂巖、石英粗面巖、 角閃石斑巖。透輝石巖、輝長巖、凍結的礫石層。(可鉆 性:0.82 m/h,一次提鉆長度:1.30 m/次)
       石英、角閃石、云母、赤鐵礦化板巖、千枚巖、片巖, 微硅化的板巖、千枚巖、片巖、長石石英砂巖、石英二長 巖,微片巖化的鈉長石斑巖,粗面巖,角閃石斑巖,礫石、 碎石層,微風化的粗粒花崗巖、正長巖、斑巖、輝長巖及其他火成巖,硅質灰巖,燧石灰巖等。(可鉆性:0.57 m/h,一次提鉆長度:1.10 m/次)
       八級一一九級:硬巖
       硬巖---代表性巖石為:硅化絹云母板巖、千枚巖、片 巖、片麻巖、綠簾石巖,含石英的碳酸巖石,含石英重晶石巖石,含磁鐵礦和赤鐵礦的石英巖,鈣質膠結的礫巖,玄 武巖,輝綠巖,安山巖,輝石巖,石英安山斑巖,中粒結晶的鈉長斑巖和角閃石斑巖,細粒硅質膠結的石英砂巖和長 石砂巖,含大塊燧石灰巖,輕微風化的花崗巖、花崗片麻 巖、偉晶巖、閃長巖、輝長巖等。(可鉆性:0.38 m/h, _ 次提鉆長度:0.85 m/次)
       高硅化的板巖、千枚巖、灰巖、砂巖;粗粒的花崗巖、 花崗閃長巖、花崗片麻巖、正長巖、輝長巖、粗面巖;微風 化的:石英粗面巖、偉晶花崗巖、灰巖、硅化的凝灰巖、角 頁巖化凝灰巖、細粒石英巖、石英質磷灰巖、偉晶巖。(可 鉆性:0.25 m/h,一次提鉆長度:0.65 m/次)
       十級一一十一級:堅硬巖
       堅硬巖---代表性巖石為:細粒的花崗巖,花崗閃長 巖,花崗片麻巖,流紋巖,微晶花崗巖,石英粗面巖,石英 鈉長斑巖,堅硬的石英偉晶巖,燧石巖。(可鉆性:0.15 m/h,一次提鉆長度:0.50 m/次)剛玉巖,石英巖,碧玉巖,塊狀石英,最堅硬的鐵質角 頁巖,碧玉質的硅化板巖,燧石巖。(可鉆性:0.09 m/h, 一次提鉆長度:0.32 m/次)
       十二級:最堅硬巖
       最堅硬巖---代表性巖石為:未風化極致密的石英 巖、碧玉巖、角頁巖、純鈉輝石剛玉巖,石英,燧石,碧 玉。(可鉆性:0.045 m/h,一次提鉆長度:0.16 m/次)

      巖石可鉆性影響因素

        巖石可鉆性不是巖石固有的性質,它不僅取決于巖石 的特性,而且還取決于采用的鉆進技術工藝條件:(1)巖石 的特性。包括巖石的礦物組分、組織結構特征、物理性質 和力學性質。其中直接影響因素是巖石的力學性質,而巖石的物理性質、礦物組分和組織結構特征等主要是通過影 響其力學性質而間接影響可鉆性的。在影響巖石可鉆性的力學性質中,起主要作用的是巖石的硬度、彈塑性和研磨 性。巖石硬度影響鉆進初始的碎巖難易程度;彈塑性影響 碎巖工具作用F巖石的變形和裂紋發展導致破碎的特征; 研磨性決定了碎巖工具的持久性和機械鉆速(純鉆進時間 內的單位時間進尺,m/h)的遞減速率。一般規律是巖石可鉆性隨壓入硬度和研磨性的增大而降低,隨塑性系數的增 大而提高。(2)鉆進技術工藝條件。包括鉆進切削研磨材 料、鉆頭類型、鉆探設備、鉆探沖洗介質、鉆進工藝的完 善程度,以及鉆孔的深度、直徑、傾斜度等。

       巖石硬度級別表 

巖石級別
堅固程度
代表性巖石

最堅固
最堅固、致密、有韌性的石英巖、玄武巖和其他各種特別堅固的巖石。(f=20)

很堅固  
很堅固的花崗巖、石英斑巖、硅質片巖,較堅固的石英巖,最堅固的砂巖和石灰巖,(f=15)

堅固  
致密的花崗巖,很堅固的砂巖和石灰巖,石英礦脈,堅固的礫巖,很堅固的鐵礦石。(f=10)
Ⅲa
堅固
堅固的砂巖、石灰巖、大理巖、白云巖、黃鐵礦,不堅固的花崗巖。(f=8)

比較堅固  
一般的砂巖、鐵礦石(f=6)
Ⅳa
比較堅固  
砂質頁巖,頁巖質砂巖。(f=5) 

中等堅固  
堅固的泥質頁巖,不堅固的砂巖和石灰巖,軟礫石。(f=4)
Ⅴa
中等堅固  
各種不堅固的頁巖,致密的泥灰巖。 (f=3)

比較軟  
軟弱頁巖,很軟的石灰巖,白至,鹽巖,石膏,無煙煤,破碎的砂巖和石質土壤。 (f=2)
Ⅵa
比較軟  
碎石質土壤,破碎的頁巖,粘結成塊的礫石、碎石,堅固的煤,硬化的粘土。(f=1.5)

軟  
軟致密粘土,較軟的煙煤,堅固的沖擊土層,粘土質土壤。(f=1)
Ⅶa
軟  
軟砂質粘土、礫石,黃土。(f=0.8)

土狀  
腐殖土,泥煤,軟砂質土壤,濕砂。(f=0.6)

松散狀  
砂,山礫堆積,細礫石,松土,開采下來的煤。(f=0.5)

流沙狀  
流沙,沼澤土壤,含水黃土及其他含水土壤。 (f=0.3 ) A

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(謝勇剛)