钻探机械设备发展现状与技术改进论文

钻探机械设备发展现状与技术改进论文（共9篇）

钻探机械设备发展现状与技术改进论文 篇1

在机械运动过程中机械传动技术的应用将会在很大程度上决定了其整体的运作效率。因此技术人员需要对于机械传动技术进行研究与分析，然后在此基础上进行相应的改进与发展来对于机械系统进行完善。

1 机械传动技术简析

机械传动技术是一项系统性的技术，这主要体现在系统组成部分、技术应用目的、蜗轮材料应用、改进与发展方向等环节。以下从几个方面出发，对机械传动技术进行了分析。

1.1 系统组成部分

技术人员在机械传动技术应用时首先需要考虑到系统组成部分的实际情况。众所周知机械系统往往是由原动机和传动机构、执行机构等部分组成。在这一结构中原动机为系统的运动提供动力，而执行机构则随着机器功能的不同而具有完全不同的功能，但是总的来说仍旧属于具体功能的执行器。但是由于传统的动力机构比较单一，而与之相对的执行机构则更加复杂，因此才需要用传动机构将动力源提供的动力进行变化来适应不同的执行机构。在这一过程中需要注意的是：只要有运动的地方就一定会有传动机构存在，并且现今许多机械传动形式已经不仅仅局限于传统的齿轮传动等接触式传动，在这一过程中随着传统模式的不断增加与优化，机械系统的构成也将会更加合理、更加高效。

1.2 技术应用目的

机械传动技术的应用有着鲜明的目的与改进目标。在进行机械传动技术进行研究时技术人员一方面应该着眼于继续寻找新的传动形式，但是也需要对于现有传动形式进行优化和改进。其次，技术人员在机械传动技术的`应用过程中首先需要提高承载能力和传动效率，与此同时也要尽可能的降低传动机构的运作成本。此外，技术人员在机械传动技术的应用过程为了能够使传动机构具有更强的适应性则可以选择在特殊环境下完成运作，这也是机械传动技术得以改进与发展的根本原因之一。

1.3 蜗轮材料应用

机械传动技术的发展离不开蜗轮材料的有效应用。近年来国内外许多学者都做过关于蜗轮材料应用与改进的研究。根据这些学者的研究成果我们可以得知改善蜗轮材料能够切实的减小蜗轮蜗杆接触面间的摩擦力并且可以有效的降低齿面工作温度，从而能够使齿面不容易胶合，最终能够提高承载能力和效率。其次，根据近年来一些外国学者的研究表明，使用卡普隆制作的普通圆柱蜗轮与ZQ419-4材料制作的普通圆柱蜗轮相比具有更高倍数的额定扭矩，并且还具有10%左右稳定的传动效率提升。其次，卡普隆制作的普通圆柱蜗轮的整体性能也优于锡青铜相比之下成本也比锡青铜低很多。从而这一例子中我们可以看出蜗轮材料未来具有极高的应用价值和应用前景。

1.4 改进与发展方向

在机械传动技术的改进与发展之前技术人员首先应当弄清未来的发展方向。一般而言，机械传动技术的改进与发展首先需要对于传统的传动形式如齿轮传动、蜗轮蜗杆传动进行进一步的优化。这一工作可以从从提高制造精度、安装精度等方面着手，也可以从减少传动过程中的振动和噪声来进行。其次，由于传统的传动形式需要消耗很大的功率来克服接触面间的摩擦阻力，因此技术人员在对其进行改进与发展的过程中可以通过选用绝缘材料制作机体来消除摩擦阻力，并且通过合理选用机体材料和更加科学的结构设计来将感应损耗降到最低，最终期待达到更高的传动效率。

钻探机械设备发展现状与技术改进论文 篇2

1 钻探机械设备发展现状

通常来讲, 钻探机械设备主要应用于土地资源与矿藏资源的开发利用。就土地资源开发利用而言, 一些土地资源开发条件较为恶劣, 需要应用钻探机械设备;由于现阶段我国的浅表层矿藏资源基本上已全部开发利用, 为了满足经济的发展需求, 必须对深层矿藏资源进行开采, 然而钻探机械设备是唯一一种可以从深层地下直接提取矿石样本的方法, 为了确保钻探工作稳定进行, 更为了确保深层矿藏资源可以成功开采, 对钻探机械设备本身提出了较为严格的要求。

这样看来, 无论是土地资源利用还是深层矿藏资源开采, 钻探机械设备工作环境都十分恶劣, 加之物资的运输成本较高、运输条件较差、养护人员专业素质水平不高等, 并不能使得钻探机械设备受到良好的维护, 很多的机械设备过早的出现零部件老化甚至出现机械设备提前报废的现象。可以说, 现阶段我国的钻探机械设备发展情况并不乐观, 必须要采取有效措施改善这一情况。

2 探究如何改善钻探机械设备现状

2.1 结合高新技术, 完善钻探机械设备

在工程项目施工中所使用的钻探机械设备在科技含量方面, 往往较低, 在硬性钻探恶劣地质时往往会导致钻探机械设备发生损坏, 影响了工程项目顺利开展的同时, 也造成了不小的经济损失。现阶段, 将钻探机械设备与科学技术相结合的事例屡见不鲜, 越来越多质量优良, 性能良好的钻探机械设备被研发应用, 初步取得了良好的应用效果, 例如钻探的机械设备中的核心设备已经由第二代液压立轴式岩心钻机发展到第三代全液压动力头岩心钻机。与此同时, 也要优化钻探机械设备中的其他零件, 提高钻探设备整体性能, 使其更适用于恶劣地质条件开发。在完善钻探机械设备方面, 我国的发展较一些发达国家来说, 还是略显滞后, 故而也要向一些发达国家看齐, 引进高新技术, 与钻探机械设备结合, 更好的应用于项目工程施工中。

2.2 创新钻探技术

若要改善钻探机械设备发展现状, 仅仅完善钻探机械设备提高使用性能是远远不够的, 还要在创新钻探技术方面有所侧重。我国钻探技术水平不高是导致钻探机械设备形成现阶段发展状况的主要因素。钻探技术水平较低, 加速了钻探机械的报废期限, 严重威胁着钻探机械设备进一步发展。研发并大力推广新型的技术到钻探机械设备中十分必要, 纵观钻探技术的发展技术史从最开始的金刚石绳索取芯技术, 到反循环连续取芯采样, 钻探机械设备经历较多的研发技术改进工作, 每一次的心得技术的应用都是钻探机械设备的革命性的进步和创新。我国从改革开放以来不断在钻探机械领域取得成就, 空气泡沫钻探技术的应用就是有中国特色的技术的研发创新及应用的典型的事例。技术的研发是一个比较艰苦的过程, 技术的推广应用同样存在相应的困难问题, 我国的经济发展不平衡东部发展快, 中西部的发展较慢这就给技术的详细传播带来了困难。对于此种情况国家要给与特殊的关心帮助, 以实现技术平衡, 经济发展的平横。对于企业对于机械技术的研究也要给与高度的重视发展有自主知识产权的新型的技术设备以提高企业的竞争实力。在发展生产中运用技术, 同时研究创新技术。以适应在新的经济发展形势下开采深层煤矿的特殊工作环境。开采深层矿藏就要我们对钻探机械设备的性能和技术参数进行有效的把握了解以便根据实际的情况调配钻探机种和钻探机的类型, 同时要结合当下的新型的施工工艺将技术, 工艺, 机械三者相结合。制定切实可行的施工生产方案。

2.3 做好机械设备的养护工作

钻探机械设备提前报废除了受到设备本身性能不佳、钻探技术水平不高等因素的影响, 还受到机械维护方面的影响。做好机械设备的维修养护工作不仅仅可以辅助钻探机械设备发挥出最大作用, 还可以延长钻探机械设备的使用寿命, 在一定程度上提高了钻探设备的利用效率。在工程施工中, 要针对这些钻探机械设备做好日常养护工作, 还要定期检查维护设备。在机械设备的维护中要有一套切实可行的健全的体制保障, 规定相关的技术专业人员对一对一分组绑定的机械设备进行检测, 维修和保养工作。对于发现的问题进行编制有计划有分析研究解决方案。组织人力物力对研究方案落实。发现的问题要及时的进行解决, 不留隐患不拖延, 不忽视。定期要对每台钻探机械设备进行检修维护, 预防为主, 提前解决问题。

除了以上几种解决措施改善钻探机械设备发展现状外, 还有其他的措施例如引进优质养护物资, 提高养护人员专业素质水平, 加大日常管理力度等等, 这些措施均可以在一定程度上达到改善钻探机械设备的目的。

3 钻探新技术的开发利用

钻探技术的发展, 技术的应用趋于专业化, 遇到何种类型的矿种选取何种施工方案和技术措施大大的提高了工作效率增加了经济效益。技术的专业化体现在矿种的分类上, 我国的矿种种类较多大致有膨润土矿钻探, 铝土矿钻探, 硅藻土矿钻探, 砂矿钻探等等。另一方面技术的专业化还表现在施工的区域化, 有的在高山, 有的在河谷, 还包括水上钻探等, 多区域钻探。目前我国的矿产勘查工作区域煤炭和铁矿两个方面, 投入较多的人力物力对技术设备进行更新换代, 以提高工作效率。采用的先进技术可以在采样的同时可在坚硬的岩石力定向运动, 可以是水平运动也可以是竖直向下运动。通过人员进行操作可以实现自由的运动大大的提高了样本的多样性为研究提供充分的数据分析资料。钻探技术的专业性提高了工作效率实现了企业的价值。为国家创造财富。支援我国的经济建设。我国西部地区是干旱少水的地区, 地表水分稀少, 地下水的埋藏深度大。如果在这样的地区进行钻探取样, 使用陈旧的老方法用水作为循环液这就大大的提高了施工的经济成本, 浪费大量宝贵的时间, 就算使用节水法也无法实现经济成本的大幅度缩小。技术的创新研究开发了新型的钻探施工工艺空气泡沫法代替水循环的方法, 既节约成本又提高了工作效率。新技术的应用是十分重要的, 企业要发展就要创新技术。

结束语

综上浅述, 钻探机械设备发展现状并不明朗, 还有许多不足之处需要切实解决, 一般来讲可以通过完善钻探机械设备本身、提高钻探技术水平、做好机械设备的养护工作等几个方面来改善钻探机械设备发展现状, 在改善过程中最重要的就是实现技术的创新, 只有实现了创新, 才能从根本上突破现阶段的发展困境, 进入另一个发展阶段。

摘要：钻探机械设备是资源开发利用不可或缺的设备, 本文以钻探机械设备为切入点, 分析探讨钻探机械设备发展现状, 提出如何改善钻探设备发展现状相关措施, 探讨钻探技术的创新与开发利用。

钻探机械设备发展现状与技术改进论文 篇3

关键词：钻探机械设备；钻探技术；现状；创新；实际应用

虽然我国储藏矿产资源十分丰富，然而我国矿产资源消耗也十分厉害，再加上21世纪是地质资源极度紧缺的时代，各国对矿产资源、石油能源的需求量都在不断增大，这就使得我国必须要对深层矿产资源进行开发。当前我国深层矿产钻探机械设备较国外先进国家较为落后，设备更新间隔期长，机械工作效率低，无法满足新时代能源和工业发展的要求，因此相关专家和同行必须要结合生产大力研究发展新型钻探技术，开启钻探设备和技术创新发展道路，研究探索新的科学钻探工艺，不断提高其生产效率和生产质量，经过长期努力探索和在实际工作中进行实践应用，相信我国钻探机械设备和钻探技术也会不断取得新成果。

1.钻探机械设备及钻探技术发展现状

众所周知，钻探机械设备大多都在深山老林、交通通讯极其不发达、环境十分恶劣的地区进行作业，一旦钻探机械设备发生故障就很不方便进行维修，而且由于作业环境和使用过程中损耗等不良因素影响，钻探机械设备损坏、报废状况屡见不鲜，此外当前全球都处于矿产资源和能源紧缺的状态，因此加强矿产资源的勘查，提高矿产资源供给已经成为当前相关行业首要任务。当前我国钻探采矿工作大多是深层地段的矿层钻探勘查，其钻探取芯、钻进速度、成本等等要求都有所提升。而且深层矿层钻探勘查不仅需要相应理论支撑，还需要进行钻探验证，系统勘探矿床地质后探明确定地下矿体的边界，了解矿产品质，配合地下坑探工作和矿床延伸都离不开钻探技术。我国矿产勘查工作都要进行钻探工程，需要从地下岩层获得样品，但是目前我国钻探机械设备大多老旧，技术工艺落后，其钻探工作效率和质量都不尽人意，因此加强对我国矿产资源的勘探开发，推动我国钻探行业技术和设备不断改革更新，并研究开发新型的钻探技术设备是我国钻探行业目前要克服的问题。当然确保钻探机械设备状态质量良好，掌握先进的机械设备操作方法也是钻探工作人员必要任务。

2.钻探设备及技术创新

首先，只有不断加强我国地质勘探技术和相关设备的研发和创新，才能够使得我国当前钻探工程事业健康快速发展。对此，钻探技术人员要加大对现有深孔全液压动力头岩芯钻机及其相关配套设备的深入研究，使得我国当前深层地质矿产资源勘探工作中钻探技术和钻探设备等方面的问题得以解决，并形成我国独有的自主研发知识产权，研发并制作出先进的深孔全液压动力头岩心钻探设备系列，快速提升我国岩芯钻探技术，推动我国钻探设备和钻探技术的不断创新和跨越式进步。目前西方等欧美国家已经开始应用第三代岩芯钻机进行深层勘探，其钻探深度能达到3千米左右，而且其钻进速度快，效率高，而我国目前广泛运用地质岩芯钻机还是第二代液压立轴式岩芯钻机，明显落后于国际水平，对此我国地质勘查工作人员必须要加紧奋起，努力加快研究开发新型自动化岩芯钻机，加强钻探设备技术在实际工作的应用，提高自主研发创新水平，从而不断赶超欧美等西方国家。

其次，要大力研发，推广、应用、完善先进钻探技术。钻探技术经历了多次发展和更新，从刚开始的金刚石绳索取芯技术，到反循环连续取芯钻探技术，再到空气泡沫钻探技术的应用推广，中间耗费了大量钻探技术设备人员的研究和努力，最近十年来，我国继续研发推广新的钻探技术，而受控定向钻探技术和岩心定向钻探技术就是目前钻探技术研发的新突破，目前我国钻探新技术在全国各地的应用推广还不是很均衡和普遍，但是相信随着我国专家学者和技术人员的不断努力应用和研究，大家齐心协力一定能够创新当前钻探技术，熟练掌握最新钻探工艺，并在不断的实践应用过程中完善改进钻探工作中碰到的问题，从而不断完善钻探新技术，提高钻探工艺和钻探质量，不断迎合我国深层钻探市场对钻探技术和设备的新需求。

最后，我国钻探行业也要加快钻探技术人员专业素质和水平的培养提升，加快对先进钻探设备操作的应用推广步伐。虽然我国地质钻探行业发展规模越来越大，但是相关地质钻探技术人员水平及其对钻探机械设备的操作方面还是存在很多问题，不少员工缺乏操作经验，甚至部分员工对传统金刚石钻进和绳索取芯钻探技术掌握都不熟练，有深孔钻探工作经验的员工极少，因此他们在实际工作中碰到的钻探问题更多，其工作效率也很难满足市场要求。例如广西桂北有两个大型铅锌矿，实施了两个750米的钻孔，然而当钻探过程中，钻到300米之后，其地质结构变得更加复杂，操作技术难度也大增，当时不少年轻钻探技术员工都无法继续胜任，最后只能让已经退休的老员工来进行，这充分说明了我国年轻钻探技术员工技术水平极度不过关，更加无法去操作新型钻探机械装备，应用新钻探技术，因此我国当前钻探行业必须要加大对技术人员培养力度，不断对其进行培训教育，加强他们的实践训练，实施考核培训和淘汰机制，长久下去一定能够培养出优秀的钻探技术团队，更好的发挥出我国新型钻探机械设备和最新钻探技术的效用。

3.钻探新技术在矿产勘查工作中的应用实例

目前我国钻探技术不断创新发展，在矿产勘查工作中应用也越来越专业规范。钻探技术在实际应用中的专业化主要体现在两个方面：一方面，对于矿种的专业化。如膨润土矿钻探、硅藻土钻探、铝土矿钻探、盐井钻探等等，钻探采矿人员也会针对矿种的不同采取相对应的钻探开采技术。另一方面，在钻探区域方面呈现专业规范化。如河谷区钻探、冻土层钻探、黄土地区钻探、污染地区钻探、卵砾石层钻探等等，在不同地理性质的地区采用不同的钻探工艺和设备。最近几年来，我国对地质勘查、找矿工作投入了大量的人力物力，尤其是铁矿和煤炭等急缺能源的勘查，相关公司企业都纷纷运用了新技术和新设备，比如我国大批勘察企业在煤炭勘查工作时就运用了MRD钻探技术，通过取芯、在坚硬岩石里定向垂直运动，然后按照预先要求的运动轨迹水平钻进。利用这种钻探技术就能够摸到工作人员事先打好的孔，可以说该技术还能够广泛运用到石油和天然气的勘察工作中，由此可见，其钻探技术不断朝着专业化、规范化和系统化方向前进，在矿产资源勘查中起到了突破性作用。

业内人士都清楚我国西部诸多地区都呈现出地层破碎漏失和干旱的地理特性，对此地区进行矿产勘查和开采工作时，传统钻探需要利用水作来为循环液，而且作业过程中要配备相应的供水车到距离较远的地方拉水，这种钻探技术和工艺很耗费人力物力，成本较高，在供水方面费用就占据了总成本的几成，当然也可以采取节水钻探技术，但是还是无法根除供水成本高的问题。可以说，在极度缺水的西部干旱地区进行钻探工作首先就要克服取水成本过高问题，要不就要进行钻探技术的改革更新，果不其然，空气组合新型钻探技术的开发和出现使得西部钻探勘查工作效率和质量得到了极大的提高。这种钻探新技术充分利用了无处不在的空气特性，将空气和少量水的泡沫液作为循环介质，然后结合了先进高效的空气钻进和绳索取心钻探技术，其钻探质量和效率提升了50%以上，甚至翻倍，而其成本约降低了至少三分之一，可以说这种钻探新技术的广泛应用不仅推动了我國钻探技术创新事业，还给企业带来了直观的经济效益。

4.结束语

总而言之，为了满足我国当前经济建设和工业需求，必须要加快对地质资源勘探的脚步，大力引进最先进、科学的钻探技术和设备，并在此技术上进行不断研究和开发，提高我国钻探设备更新频率，并在实际地质矿产资源勘探开采过程中灵活运用最新钻探设备和钻探方法，不断创新实践新的钻探技术，为我国深层地质矿产资源的开发利用奠定坚实的基础，也为我国能源利用发展作出更多的贡献。

参考文献：

[1]胡宝峰.论钻探机械设备现状及技术创新在实际工作中的应用[J].西部探矿工程，2013（8）.

[2]岳国星.浅谈钻探机械设备现状及技术创新[J].黑龙江科技信息，2011（34）.

[3]王崇杰.钻探设备的现状与应用探讨[J].江西建材，2014（1）.

[4]张大宽.浅谈钻探机械设备现状及技术创新[J].科技与企业，2013（4）.

钻探施工安全与质量技术交底单 篇4

项目名称：

为提高本工程地质钻探的技术和质量水平，确保工程地质勘察原始资料的准确性，制定本技术要求，要求所有进场的钻探工作人员参照下列要求施工。

施工安全要求

（1）进场机组设备必须齐全，每台机组必须配备取样器，标贯锤，标贯器，动探头，卷尺，足够的钻杆，如发现漏带上述设备，责令停工处理，直至设备配备齐全；

（2）钻探人员必须服从编录人员及项目负责人的统一指挥、协调，对野蛮开工，将对该机组做停工处理；

（3）钻探人员严格执行《钻探施工安全操作规程》；

（4）工作时必须戴安全帽、穿工作鞋，不准赤脚、穿拖鞋和赤膊工作；（5）不准酒后和带病作业；

（6）可能有地下管线的孔位必须进行人工开挖，开挖深度不小于1.5米，遇到障碍物必须通知施工管理人员，开挖后经施工管理人员确认方可继续施工；

（7）开机前必须检查机械部件连接是否紧固，部件有否过度磨损，发现问题及时解决，不强行操作；钻机搬动及就位前必须检查空中和地面是否有电线，若有则按规定留足够距离并采取有效的安全措施，及时通知施工管理人员；钻机运转过程中严禁操作人员离开操作位置，工人站位、提拿钻具必须符合安全规定，集中精神，警惕机件松动脱落；

（8）使用标贯锤及钻心锤时，不得直接用手扶钻杆或探杆；

（9）出现钻探质量问题应及时向工程负责人或审核人汇报，以便及时纠正不合格。

技术要求

为了使编录人员正确判别地层，各个机长必须严格按下列要求执行。

（1）必须准确量测钻具、钻杆、机高，每回次应准确量测机上余尺，孔深计算准确，若发现回次孔深误差超过50cm或者孔深计算超过1.5m，此孔废孔处理。

（2）钻进过程中当地层变时应马上量测孔深起钻，并及时填写岩心标签，应采取措施保证岩心采取率，严防地层打丢，若发现打丢地层，此孔将做废孔处理。

（3）按编录员要求用取样器进行取样，为了保证试样的质量，对所有的岩土样必须在10分钟内胶封，并贴好样签，标签(包括岩样的)要写好工程名、孔号、深度，若发现取样后不按要求的胶封的而使得岩土样水分蒸发严重的，此孔将做废孔处理。

（4）按编录员要求进行标贯或动探试验，并记录锤击数和位置及杆长，填写好标签放好，若发现抢进尺而未做试验而瞎编试验数据，此孔将做废孔处理。

（5）开机前必须预留并平整出一块摆放岩心的平台，岩芯必须摆放整齐，对土层，岩心取出后从左到右按进尺按两米一排按顺序摆放，如果岩心不够，应补采岩心，并在变层处粘贴岩心标签；对岩石，必须按回次填写岩心标签，按两米一排顺序摆放岩心，确保编录人员能正确判别地层，严禁为了抢进尺累计几个回次以后才填写岩心标签，若发现2个回次未贴岩心标签，此孔将做废孔处理。

（6）必须经记录人员验收合格方并且在场的情况下钻孔才能终孔，终孔时，记录人员必须及时签字承认其工作量，若记录人员未在场而自行终孔的，编录人员有权不认可钻孔进尺或要求重新测量孔深或者要求返工。若验收不合格，将不认可钻孔进尺，责令返工。

文明施工；保管好个人、公司财物；注意安全，防火防盗。

交底人（技术员）签名：

电话：

接受任务人（机长）签名：

电话：

其他参与工作人员（钻机机组）：

****年**月**日

注：1.所有作业人员必须阅读理解并承诺后签名，不能代签；

钻探机械设备发展现状与技术改进论文 篇5

对地质找矿钻探设备现场管理工作的探讨

本文作者简略扼要论述了我国矿产资源状况及我国当前与未来地质找矿钻探设备的现场管理,并提出了地质找矿钻探设备管理发展与建议.

作 者：陈自军  作者单位：广西310核地质大队,广西,桂林,541213 刊 名：城市建设与商业网点 英文刊名：CHENGSHI JIANSHE YU SHANGYE WANGDIAN 年，卷(期)： “”(13) 分类号：P634 关键词：地质   找矿钻探设备   管理人员   现场工作  

钻探机械设备发展现状与技术改进论文 篇6

号孔钻探设计任务书及技术要求

1、钻孔类型 本孔为孔。

2、钻探目的

（1）基本查明水文地质条件，取得地下水资源计算评价所需的各种水文地质参数；（2）揭露含水构造带（岩溶发育带、断裂破碎带、裂隙密集发育带）及具有供水意义的主要含水层（组），并对主要含水层以下的含水层作一般了解。

3、设计孔深

本孔初步设计孔深m，终孔与否由项目组技术人员根据钻探情况综合确定。

4、孔径要求

（1）松散地层抽水孔（井）钻孔直径满足预计出水量选用的过滤管直径及其填砾需要的间隙要求；

（2）基岩地层钻孔直径依据预计出水量所需抽水设备的口径或过滤管直径确定。（3）一般松散层地区抽水孔孔径应保证下入200-300mm口径的滤水管及滤水管外有150-200mm的填砾厚度，观测孔滤水管口径不小于89mm，基岩裸孔孔径不小于100mm。

5、观测设施安装

本孔初步设计安装，具体数量、设备类型及安装方式由项目组技术人员根据钻探情况综合确定。

6、钻进工艺要求

钻进工艺要求：第四纪覆盖层要求跟管钻进或泥浆钻进，以防发生孔内坍塌；应注意回水颜色变化，岩溶发育带回次钻进要求不得超过1.0m；基岩允许灌水钻进；基岩灌水钻进时，非岩溶发育带钻进一次进尺应≤2m，设计岩溶发育带钻进一次进尺应≤1.0m。

7、取芯要求

必须全孔连续取芯钻进，原则上保留全部岩芯，并注意：（1）不准超岩芯管钻进。

（2）在设计的岩溶发育带孔段及遇空洞层时，应尽量采用干钻，并防止掉钻现象。（3）岩芯采取率要求：必须全孔连续取芯钻进，岩芯采取率要求粘性土和完整岩体不低于80％，砂类土不低于60％，卵砾类土不低于50％，风化带和破碎带不低于50％，冲击钻以四分法留取样品，其数量应满足试验鉴定的需要。

8、取样要求

（1）钻孔内土体每分一层时需要取样，样品数1-3个不等，视具体情况而定；遇软弱层（泥岩、膨胀土）必须取一次样。

（2）样品需采用铁质样皮密封包装，保存于干燥、阴凉处，以防水分蒸发。（3）岩土样规格一般20cm-100cm不等，至少20cm长。（4）样品需采用铁质样皮或pvc套管密封包装。

9、孔深误差要求

每钻进50m及终孔时，都进行孔深校正，终孔孔深误差不得大于千分之一。

10、孔斜误差要求

深度小于50m的钻孔，孔斜误差不大于1°；孔深100m，孔斜误差不大于2°；孔深小于30m的钻孔不进行孔斜测量。对孔斜有特殊要求的钻孔另定。

11、钻孔简易水文地质观测

所有钻孔在钻进过程中必须做好简易水文地质观测，主要观测孔内水位、水温变化；记录冲洗液漏失量；记录钻孔涌水的深度，测量自流水头和涌水量；记录钻进中出现的异常现象。

12、止水

分层或分段抽水试验钻孔，均应按设计书和技术要求进行止水，并应进行止水效果检查。

13、洗井与试抽

水文地质试验孔均应进行洗孔与试抽对比。用活塞洗孔时，活塞的提拉，一般自下而上进行，每段提拉时间根据含水层岩性与水文地质条件而定，一般不小于0.5h。洗孔试抽对比，即洗孔试抽两次，每次试抽时间应不少于2h，在同一降深时，前后两次单位出水量变化不超过10％；且在试抽结束时，用含砂量计测定泥浆沉淀物≤0.1‰，即可认为洗孔合格，否则，应重新洗孔和捞砂。在水文地质条件清楚的地区，当进行洗孔试抽之后出水量达到预计出水量要求或与附近水井出水量相一致时，可不进行洗孔试抽之对比。

14、班报记录要求

必须清楚记录进尺回次，取芯、取样情况，回水颜色等常规项目，另外，每天开钻前及终钻后应记录钻孔地下水位。

15、岩芯记录卡片要求

卡片必须记录项目名称、钻孔编号、进尺回次、深度、岩芯编号、岩芯长、残余岩芯长。样品取走后，应保留取样记录卡片在样品位置，并注明取样长度。

16、其它注意事项

遇紧急情况或特殊情况时及时向项目组反映。

丹水库区取水口段环境地质调查项目组

签发人：年月日

钻探机械设备发展现状与技术改进论文 篇7

柴油机具有高热效率、大功率等特点，有着良好的经济性和可靠性，在工程机械领域得到了广泛的应用，如压路机、装载机、挖掘机、推土机等都是以柴油机作为动力。虽然柴油机具有许多优点，但是其所排放的尾气中有害成分较多，主要有HC、CO、SO、NO和PM（微粒）。尤其是在施工现场，由于工程机械和运输车辆来往比较频繁，加之通风条件的限制，这些工程机械排放的有害气体严重超标且会弥漫于整个上作面，极大地危害了施工人员的身体健康和施工的正常进行，因此，对柴油机排放的尾气进行控制和净化具有十分重要的意义。1 燃料方面的控制措施 1.1 代用燃料

采用代用燃料将是控制柴油机和汽油机排放的重要方法之一，并且由于化石燃料有限，寻找代用燃料更成为当前内燃机研究的热门话题。目前，代用燃料主要有天然气、压缩天然气（CNG）、液化天然气（LNG）、液化石油气（LPG）、氢气、甲醇、乙醇、二甲醚（DEM），碳酸二甲酯（DMC）及生物柴油等，其中甲醇、天然气、液化石油气被认为是最有前途的清洁能源的代用燃料。其中CNG，LPG，甲醇一汽油汽车在我国得到了政府的大力支持并得到迅速发展。

甲醇可从天然气、煤及生物质等原料中提取；乙醇主要是含糖和淀粉的农作物发酵后制得。利用醇类燃料发动机的动力性和经济性可接近或超过柴油机和汽油机，排气的有害成分少，是一种很有发展前景的燃料。但是，甲醇和乙醇燃烧时会放出甲醛和乙醛等有害成分，因而在使用上受到限制。

二甲醚（DEM）是近年来倍受关注的柴油机代用燃料，它可从煤、天然气和生物物质废料中制得。DEM的自燃性很好，可作为单燃料直接代替柴油；能够实现发动机高效、柔和压缩燃烧，具有与柴油机相同或略高的动力性和经济性能；最突出的优点是DEM能够彻底消除排烟和实现超低排放，NOx排放比柴油机低30%以上，若同时采用废气再循环时，可将NO排放进一步降低到一般柴油机的50%达到PM和NO的同时降低。

碳酸二甲酯（DMC）中含有53.3%的氧，燃烧所产生的碳烟和颗粒比纯柴油低；据报道，保加利亚生物燃料和再生能源协会通过加工使用过的食用油，来生产生物柴油，年产量可达300吨。它实际上是甲基酯菜籽油或甲基酯植物油，生产原料为向日葵、大豆等等。市场售价每升为0.5美元的这种生物柴油，可以替代柴油，也可与柴油混合使用。而且，它完全由可再生原料提炼而成，在燃烧过程中产生的二氧化碳量大大低于普通柴油，对环境的污染比普通柴油小得多。目前，已有美国、德国、巴西、阿根廷等投入生产。

另外也有一种生物柴油，是以废餐饮油等为原料制成的液体燃料。其基本制作过程为：垃圾油加入反应罐后，通过一种微酸性催化剂技术，使得其醇解和酯化可同时进行，反应速度也明显加快。另外，通过一种金属盐处理剂，解决了利用废旧动植物油脂生产柴油残留酸值高的关键问题。这两项关键技术都降低了生物柴油的生产成本，使得生物柴油从实验室走进了生产车间。1.2 燃油的改性

1.2.1提高十六烷值。柴油的十六烷值越高，着火延迟期越短，点火质量越好；各种污染物的排放一般随柴油十六烷的增加而下降，十六烷值不足，着火延迟期缩短，点火质量差，预混合燃烧量过多，运转粗暴，噪声加大，黑烟和NO排放增加。增加柴油的十六烷值，能有效地降低发动机尾气颗粒PM、CO和NO的排放。（十六烷值不能太高，太高，柴油燃烧时易裂解）

1.2.2降低芳香烃在燃油中的含量。芳香烃的密度比较大，着火性比较差，燃烧过程中会产生更多的碳黑，使尾气中的CO，HC，NO以及PM都有所增加。因此，降低芳香烃的含量可以有效地控制有害污染物的排放。1.2.3降低燃油中的含S量。在燃烧过程中柴油中的S有1%~3%转化为硫酸盐排出；其余的主要转化为SO，Van Beckhoven研究发现：在直喷柴油机中，燃油中S份从0.30降低0.05wt%，微粒排放量将降低10%~30%。Bartlett报道说在所有轻型柴油机中，燃油中硫份从0.30降低0.05wt%，微粒排放量将降低大约7%。

1.2.4降低密度。柴油密度、粘度是柴油重要的理化指标，它们将影响柴油的喷雾质量，进而影响柴油机的排放情况。降低柴油的密度，可使HC和排放中的颗粒物减少。燃料密度从840kg/m3减少到800kg/m3，微粒排放物将减少13%。1.2.5利用燃油添加剂。经常使用的有十六烷值改进添加剂、消除积炭添加剂和消烟剂等，但是这些添加剂使用后的作用并不理想，有的还有负面影响。比如应用较多的消烟添加剂，将金属钡、镁、锌等可溶性碱化盐或中性盐作为消烟添加剂，加入少量后可显著降低柴油机的排气烟度，但微粒的排放量反而增加，且这些金属对人体有害，现在已不推荐使用。

通过以上分析可以看出，柴油机燃料方面的控制措施主要有以下几种：采用代用燃料；提高燃料的十六烷值；选择适当的柴油粘度，降低柴油的表面张力；降低密度；减少柴油中的含硫量和芳香烃含量。这些技术措施都有助丁降低柴油机尾气有害排放物。柴油机机内净化技术

柴油机机内净化技术主要是改善油气混合气，防止局部过量空气系数超过0.9（这有利于NO的生产）和低于0.6（这有利于碳烟的生产）。降低微粒和碳烟的排放与改善燃烧过程是一致的，使柴油机达到混合均匀、燃烧充分、工作柔和、启动可靠、排放较少的要求。但是这些减少措施往往会增加NO的排放，这为柴油机的排放控制造成了特殊的困难。因此在确定尾气净化措施时，需要从目前先进的净化技术出发，根据机器性能，采取多种措施综合使用，才能达到净化的目的。

2.1采用新的燃烧方式

传统的柴油机燃烧分为预混合燃烧和扩散燃烧两个部分。主要燃烧是λ≈l处的扩散燃烧，火焰温度高，极易产生NOx，采用稀薄的均匀混合气可解决这一问题。美国西南研究院提出的均匀充量压缩燃烧系统（HCCI）和日本ACE研究所的预混稀薄燃燃烧过程（PREDIC）等均是采用这种思路。采用预混稀薄燃燃烧方式减少或消除了扩散燃烧，稀混合气可降低燃烧温度，可大幅度降低NOx，比一般柴油机降低98%；由于气缸内混合气均匀，无局部过浓混合气，可使PM排放比一般柴油机降低27%，预混稀薄燃烧方式目前还处于研究阶段，离实用还有一定距离，但是前景非常可观。2.2喷油系统的改进 2.2.1喷油规律改进

合理的喷油规律应该是：初期喷油速率不宜过高，以抑制NOx生成；中期应急速喷油，提高喷油速率和喷油压力，以加速扩散燃烧速度，防止PM升高和热效率的恶化；后期要迅速结束喷射，避免燃烧不完全及PM增加。在没有电控燃油喷射条件下，通过改变油泵凸轮形状，对喷油规律加以改进，传统凸轮为切线凸轮，改进凸轮为凹弧型凸轮，其供油规律具有初期低、中期急速及补燃期不拖长的特征。通过在某6105柴油机上验证试验，发现改进后，NOx降低6%~13%，PM降低80/15%，但燃油经济性略有恶化

为了实现先缓后急的喷油规律，也可使用双弹簧喷油器即为双开启压力喷油器，在油压上升时首先克服第一级较软的弹簧压力，使针阀略微顶起，由于流通面积很小，燃油喷射的速率较低；当油压升高到克服第二级弹簧压力时开始主喷射。

2.2.2提高喷油压力和减小喷孔直径

提高喷油压力和减少喷孔直径可以使燃油的喷雾颗粒进一步细化，以增大燃油和空气接触的表面积，加速燃油和空气的混合，明显地降低颗粒PM中碳的排放。高压喷射会导致NOx的增加，如采用推迟喷油时间和EGR等方法，以达到控制颗粒PM和NOx排放的目的。高压喷射系统需要和燃烧室良好匹配，以避免过多的燃油喷射到气缸的冷表面上，减少HC和颗粒PM中有机可溶物SOF排放；高压喷射技术对喷油系统提出了十分苛刻的要求。要求整个系统有极高的强度、刚度和密封性。此种措施也必须和其他改进方法相结合才能达到更好的效果。

提高喷油压力可以有效地降低柴油机的微粒排放；减少燃油平均滴径，促进混合气形成；降低发动机最大压力升高率、降低燃烧噪声。2.2.3喷油正时与喷油速率的配合

控制柴油机的喷油正时是控制柴油机排放的重要手段，推迟喷油正时是降低柴油机排放中NOx浓度的简单而有效的措施之一。NOx对喷油正时的影响非常敏感，当喷油正时与设定值相差1℃A时，NOx将提高15%左右。为了减少NOx的排放，喷油正时正在逐步推迟，向上止点方向靠近。目前采用电控喷射的喷油正时已减少到上止点前5℃A左右。喷油速率对有害气体的排放有较大的影响，在实用中，常把推迟喷油正时与提高喷油速率同时使用，使单独使用推迟喷油正时引起的CO升高受到抑制，从而使CO和NOx排放均得到降低。

2.2.4先导喷射及多次喷射

在主喷射之前喷入少量的燃油，以降低NOx和噪声，主喷射要求喷油速率快、喷油压力高，促进混合气形成，以缩短缓燃期，保证良好的经济性和动力性，形成先导喷射（预喷射）＋主喷射的模式。为了同时降低NOx和PM的排放也可采用多次喷射的方法，即先导喷射和主喷射结束后再喷入少量的燃油形成过后喷射，过后喷射可促进碳烟的氧化，降低PM的排放。采用过后喷射会加大HC排放和耗油增加。在不同工况下要获得良好的效果，先导喷射油量、过后喷射油量以及各次喷射的间隔角度和时刻的控制精度都有严格的要求，这对于机械式喷油系统是很难想象的，只有电控高压共轨喷油系统才能胜任。2.3进气系统的改进

目前，柴油机的发展趋势是，提高喷油压力、降低涡流强度，以减少进气的压力损失，配合多气门小孔径喷油器来获得良好的混合气。2.3.1采用增压中冷技术

废气涡轮增压可提高进气压力、增大空气的供给量，提高了气缸内平均有效压力、过量空气系数和整个循环的平均温度，使燃油燃烧完全，可使柴油机颗粒状物质的排放量降低50%左右，并减少了CO和HC的排放。增压后，燃油消耗率下降，CO和HC也会进一步降低。同时使进气温度提高而使燃烧温度增加，致使增压后NOx比非增压要高。对此可采用增压中冷的方法使进气温度降低，以控制NOx的恶化。据资料介绍，进气温度降低0~5℃，最高燃烧温度和排气温度可降低1~3℃利用中冷技术，NOx的排放量可降低60%/-70%。所以采用增压中冷是降低车用柴油机排气排放物的有效措施之一。2.3.2多气门设计

采用多气门设计主要是为了扩大进排气门的总流通总面积，提高进气充量，使柴油的燃烧更彻底；实现进气涡流比可变。在实现这些目标时，它对柴油机排放亦产生较大影响。该影响来自两个方面，一是采用4气门技术时有利于喷油器布置在气缸轴线附近，使油气混合均匀，燃烧及早结束，有利于降低NOx、另外，4气门使燃烧室凹坑内产生较大涡流，减少涡流死区，有利于降低PM。二是可关闭部分通道，形成与柴油机转速相适应的进气涡流强度。变涡流比影响，研究人员对某6108柴油机进行了涡流比变化对NOx，PM的影响试验，该机为4气门结构，与双进气门配合的双进气道为长螺旋气道和短切向气道，切向气道涡流近于零，并可节流，以此实现涡流比可变。在低转速时，关闭切向气道，即可获高涡流比，从而提高低速时的混合气质量，改善柴油机的经济性、动力性和排放。2.4优化燃烧系统

优化燃烧系统指的是供油系统、进气流动和燃烧室的形状的最佳匹配。单独看来，采用何种强度的涡流、何种程度的高压喷油、何种形式的燃烧室，没有最佳方案。但三者的最佳配合就是最优组合。例如，当喷油压力较低需要借助高强度气流运动来加速油气混合，在重型车用柴油机上，采用较高的喷油压力和较多的喷孔数，可以使进气涡流降低。中央带凸起的燃烧室气流运动较强，且可维持较长的时间，这对加速扩散燃烧有利。中央带凸起的燃烧室燃烧过程急速，主燃期较短，适当延迟供油定时可在油耗率和烟度变化不大的前提下大幅度降低NOx排放。

目前，直喷式柴油机的发展趋势是，提高喷油压力；增加喷油器的喷孔数，减少孔径；根据柴油机工况优化喷油定时，使喷油正时不仅随转速而且能随负荷的变化自动调节。采用分隔式燃烧室，由于火焰高峰温度较低，不利于NOx的生成；碳烟大部分在副燃烧室中产生，进入主燃烧室后，大部分被氧化，有效地减少颗粒和HC排放，分隔式燃烧室比同规格的直喷式燃烧室NOx的排放量低1/3－1/2。新开发的燃烧系统采用强烈持续的后期扰动，可有效降低碳烟和微粒的排放，几近似于无烟。这又为进一步采用废气再循环或推迟喷油提前角来降低NOx排放创造了条件。2.5应用柴油机电控技术

采用电子控制不仅可以提高喷油定时和喷油量的控制精度，而且在EGR、放气阀或可变几何涡轮增压等空气控制部件也可以用电子控制技术进行柔性或精确控制。控制系统最理想的方案应是能使燃油经济性和废气排放均获得优化。

电子控制柴油机高压喷射技术（如电控高压共轨喷射）的应用可使柴油机通过最佳喷油正时、最佳喷油率和预喷射，与发动机转速、负荷之间的关系进行连续调节，采用先导喷射及多次喷射技术，先导喷射油量、过后喷射油量以及各次喷射的间隔角度和时刻的控制精度都有严格的要求，这些显然只有在电控高压共轨系统中才能良好地实现。大大降低了颗粒排放，并且发动机过渡工况的排放性能也可得到显著改善。电控高压喷射控制对喷油规律进行控制，能根据发动机运行工况实现最佳喷油，同时通过控制预混合燃烧与扩散燃烧的比例，可同时降低有害排放和控制发动机的空燃比，有利于实现有效的机外净化措施。共轨式电控喷射技术是目前最先进的柴油机电控喷射技术，共轨系统的开发、应用与研究工作在国外报道较多，然而在国内，这方面的研究还处于起步阶段。2.6采用废气再循环（EGR）

废气再循环（EGR）是再保证内燃机动力性不降低的前提下，将一部分排气导入进气系统中，和新鲜混合气混合后再进入气缸参加燃烧，通过降低燃烧室燃烧的最高温度来降低NOx的排放。利用废气再循环（EGR）来降低NOx，的排放，需要与电子控制结合，根据柴油机负荷、转速、冷却水温度传感器及启动开关信号，由ECU对EGR率和EGR时机进行控制，保证在对柴油机性能影响不大的条件下，降低尾气中NOx的排放。

目前，EGR在汽油机上的应用比较成功，而在柴油机上却不尽人意。主要原因在于，柴油机排放中大量的PM和其他有害排放物直接引入气缸会增加活塞环和缸套的磨损，还会稀释润滑油并加速其变质。柴油机采用EGR相当于将一定数量的CO和水蒸气添加到进气空气中而成为一种稀释剂，EGR率增大还使进气工质的密度和O浓度下降，致使缸内可燃混合气的燃烧速度和燃烧温度均有所降低，最终导致发动机的动力性和经济性下降，HC，CO和PM排放增加。发动机处于中小负荷工况时，采用EGR的效果十分显著。当EGR率为30%左右时，发动机的排放及综合性能较好：采用较大的EGR率降低NOx排放效果更加明显，且发动机经济性的下降并不突出。发动机在大负荷工况时，若采用EGR，则会导致发动机的经济性和动力性明显下降，另外，还会增加活塞环和缸套的磨损及加速润滑油的变质。因此大负荷工况时不宜采用EGR。

涡轮增压柴油机在30%~50%负荷以上的工况下.平均排气压力低于平均进气压力。故排气再循环难以实现。为此，各国学者提出了多种在增压柴油机上实现排气再循环的方案。主要有：通过调整正时实现内部EGR；在进气管或排气管内装节流阀，通过节流来降低进气压力或提高排气压力；通过辅助装置或活塞本身的压力将废气压入进气管；通过在进气管加装文曲利管（Venturi Pipe），降低EGR接头处的进气压力；利用压力波动等。其中采用文曲利管EGR系统能较方便地在高工况下实现排气再循环.并且附加泵气损失少、成本不高、有很大的优越性。

2.7防止机油的泄漏

柴油机尾气排放中PM除了燃油燃烧生成外，机油产生的PM也占相当部分。PM可分为可溶性有机物（SOF）和不可溶有机物（IOF）两部分，两者所占的比例大约为39%和61%。在SOF中，由机油产生的PM占绝大部分，约占PM总量的29%；机油除产生SOF外也产生IOF，来自机油的PM总计占PM总量34%。同时，窜入燃烧室中不完全燃烧的机油随尾气排出，是形成柴油机排放的蓝烟的重要组成部分。因此，必须尽量防止和减少机油窜入燃烧室，这应通过改进润滑油系统设计，减少裙部间隙，优化活塞、活塞环和气缸表面的设计，提高气缸套圆度及改进进气门挺杆的密封等措施，减少从气门推杆泄漏的机油等措施来实现。2.8加水燃烧

在柴油中加入少量的水，形成“油包水”形式的乳化燃料，燃烧时液态水受热变为汽态时，吸收汽化潜热，使燃烧温度和压力下降，以致在提高燃油蒸发速度的同时，减少了热裂反应，从而抑制NOx的生成，同时，由于液态水受热变为汽态会形成“爆炸”，具有进一步雾化的作用，使燃料和空气进一步混合，减少PM的排放。

实验证明：当喷水量等于燃油量时，NOx＋HC的排放将降低50%左右，而功率仅仅降低4%，降低排放效果较好。但是，进气管喷水会造成进气管、气缸腐蚀增加，油底壳易积水，并要求喷水量能随发动机负荷的改变而调节，这在设计和l结构上存在一定的困难。3 柴油机尾气后处理技术

柴油机尾气中氧含量较高，HC和CO的含量比汽油机低的多，其主要有害物是NOx和碳烟，因此柴油机尾气净化的重点是降低NOx和减少碳烟。措施为用选择性还原催化转化器在富氧条件下还原NOx，用氧化催化转化器降低HC和CO的排放量和颗粒PM状物质中的有机成分；用微粒过滤装置收集柴油机排气中的颗粒状物质等。

3.1 NOx的后处理措施

去除NOx的最理想的方法是将NO催化分解为N和O，但是在O和SO作用下催化剂很快失活，因而这种方法的实用前景渺茫。目前，柴油机尾气NOX净化研究主要从选择性催化还原和吸附一催化还原两条技术路线入手，碳素纤维还原技术。

选择性催化还原最重要的是确定还原剂和催化剂。研究者对NH3选择性催化还原柴油机排气NOX也进行过尝试，结果表明其净化率可达65%以上.但是，这种方法只适合于固定式柴油机排气的净化处理，对于运行工况多变的柴油车，因存在NH3泄漏问题而不适用。1990年，1wamoto和Held分别报道在Cu/ZSM一5催化剂上，HC能选择性催化还原NOx，到目前为止，研究过的催化剂可分为负载型贵金属、负载型金属氧化物和离子交换的沸石三大类。拓宽催化剂或催化剂一还原剂组合的活性温度范围，提高催化剂在S02和水热环境中的稳定性是今后的努力方向。

吸附一催化还原NO是在稀燃阶段将NOx吸附储存起来，而在短暂的富燃阶段，NOx释放并被排气中的HC还原。吸附还原型三元催化剂的活性成分是贵金属和碱土金属（或稀土金属），影响吸附一还原催化剂性能的主要因素是吸附剂在柴油机尾气温度下吸附NO的容量及其抗SO2和CO2毒害能力，提高这两方面的性能是今后的努力目标。吸附一催化还原已被日本汽车生产厂家证明适用于部分新车型的NOX净化，但这种方法在一定程度上牺牲了燃料的经济性，还要求燃料含S量非常低。对于超低S燃料，现有吸附一催化还原技术可将NOX降低90%。适用于S高含量燃料的吸附一催化技术目前尚在开发之中。

对于同时净化PM和NO的技术，部分研究结果表明，在钙钛和贵金属催化剂上碳粒能还原NOx。最近，日本丰田公司开发出一种连续式同时催化净化PM和NOX并对NO和HC也具有较好的净化作用，所以有望在同一种催化剂上同时净化PM，NO，CO和HC，即开发出所谓的“四效催化剂”，其开发成功无疑将极大地推动柴油机尾气控制技术的进步。

采用碳素纤维加载低电压技术，可有效减少NOx的排放。碳素纤维具有催化活性，能促进废气中的NO与C或HC进行氧化还原反应，随着电压的升高，可使NOX排放明显降低。目前，该技术正处于研究阶段，尚未取得突破性进展，同时该技术净化效果的发挥必须以微粒的有效消除为基础。对不同基材的活性碳素纤维采用硝酸浸渍，并以此作为直接还原剂，以达到脱除NO的目的。如采用硝酸浸渍的沥青基、粘胶基、聚丙稀晴基等为原材料制成的活性碳素纤维。不过，这些研究仍处于试验室阶段。3.2 PM的后处理技术

3.2.1加装氧化催化转化器 柴油机PM后处理技术包括催化氧化和过滤。柴油机加装氧化催化转换器是一种有效的机外净化排气中的可燃气体和可溶性SOF有机组分的常用措施。采取此措施（以铂Pt、钯Pd贵重金属作为催化剂）能使HC、CO减少50%，颗粒PM减少50%~70%，其中的多环芳烃和硝基多环芳烃也有明显减少。

但是，氧化催化器的缺点是会将排气中的SO2氧化为SO，生成硫酸雾或固态硫酸盐颗粒，额外增加颗粒物质排放量。美国最近针对新型柴油机进行的一项示范研究表明，当使用S的质量分数为368×10－6的柴油时，催化氧化可使瞬态工况条件下的PM排放降低23%~29%，HC降低52%~58%若改用S的质量分数为54×10－6的柴油，PM可降低13%。所以，柴油机氧化催化器一般适用于含硫量较低的柴油燃料；并要保证催化剂及载体、发动机运行工况、发动机特性、废气的流速和催化转换器的大小以及废气流入转换器的进口温度等正常，使净化效果达到最佳。

3.2.2采用微粒捕集器

微粒捕集器由微粒过滤器和再生装置组成。微粒捕集器通过其中有极小孔隙的过滤介质（滤芯）捕集柴油机排气中的固态碳粒和吸附可溶性有机成分的碳烟。

微粒捕集器的工作主体是滤芯，目前常用的过滤材料有：金属丝网、陶瓷纤维、泡沫陶瓷和壁流式蜂窝陶瓷等。滤芯决定过滤器的过滤效率、工作可靠性、使用寿命以及再生技术的使用和再生效果。滤芯应满足较高的性能指标：具有较高的过滤效率，具有大的过滤面积耐热冲击性好，具有较强的机械性能指标，热稳定性好，能承受较高的热负荷具有较小的热膨胀系数通过性好，流通阻力小在外形尺寸相同的情况下，背压小，背压增长率低，适应再生能力强质量轻。目前，最常使用的过滤材料为堇青石（其主要成分为MgO.AlO.SiO）和碳化硅晶体SiC。

微粒捕集器对碳的过滤效率较高，可达到60%。在过滤过程中，会导致柴油机排气背压升高，当排气背压达到16~20kPa时，柴油机性能开始恶化，因此必须定期地除去颗粒，使过滤器恢复到原来的工作状态，即过滤器再生。微粒捕集器的再生方式可分为“被动”再生和“主动”再生：“被动”方式即为催化再生，是在过滤器载体上浸渍催化剂或在燃油中加入添加剂来降低颗粒的氧化反应的活化能，降低碳粒的起燃温度来实现颗粒过滤器的再生；“主动”再生方式又称为“热再生”，即外加能量（热能）的再生方式，利用外部热源使积存在过滤体内的微粒升温、自燃，以减少过滤器内的微粒PM。根据外加能量的形式可分为：全负荷再生、喷油助燃再生、电加热再生、电自加热再生和微波再生等。随后又开发出CRT（连续再生捕集器）系统、节流再生、逆向喷气再生、振动再生等几种非加热再生方式。

就目前而言，在再生过滤器的研究中需进一步解决的问题有：降低再生温度，进一步降低再生所需要的能量。在柴油机的排气温度下使其能有效地再生，达到减少能量损耗和简化机构的目的：对于使用气压制动的车辆，逆向喷气再生技术是今后的一个发展方向。但其结构和能量的来源以及可靠性都有待于进一步深入研究。连续再生将是以后一个重要的发展方向，但就中国而言，由于受柴油中的硫含量太高的影响（要求为50×10），国内在相当长的时间内受化工技术的影响不能使用。

在各种柴油机微粒捕捉器再生技术中，除连续再生外，都要对再生时机进行判断，即进行再生控制，再生控制系统是微粒捕捉器不可缺少的部分。现代自动捕集器系统已经具备在线诊断系统形式的电子监测，并同时控制再生过程，除了简单地监测背压，还用复杂的运算来确定烟尘装载量。最新开发的烟尘传感器（如测电导率）可连续监控排气的清洁度，保证了捕集器在正确的时机进行再生。3.2.3静电式微粒收集器

柴油机排气微粒中有70%~80%呈带电状态，每个带电微粒约带1~5个基本正电荷或负电荷，整体呈电中性。目前利用附加强电场对呈带电特性的碳烟微粒进行静电吸附，并取得了一定的试验成果。但目前的问题是设备体积过大，成本太高，在车辆上使用最困难的是高压电的供给及收集中防止二次分散及反电晕等问题。但是随着技术的发展也是极有前景的。3.2.4电压捕集技术

在柴油机排气管的上下游分别装金属网，网间加约50V直流电压。一般上游的金属网网格较大，加负电压；下游的金属网网格较密，加正电压。当微粒经过上游金属网时带上负电，经过下游带正电的金属网时被吸附，从而达到微粒净化的目的，这种方法装置简单且过滤效率高。3.2.5脉冲电晕等离子体化学处理技术

此种技术利用5－20eV的高能电子轰击反应器中的气体分子NOx，SO，O，HO等。经过激活、分解、电离等过程产生很强的自由基COH，HO，原子氧（O）和臭氧等，强氧化物迅速氧化掉碳粒、NOx和SO在水的作用下生成硝酸和硫酸，加入适当的添加剂（NH等）则生成相应的铵盐，可通过滤清器和静电除尘收集产物，从而达到减少污染的目的。但由于本过程产生了新的盐类和其它化学成份，有可能形成二次污染，目前尚处于理论研究和实验室内的应用。3.2.6静电旋风技术

研究人员对静电旋风技术捕集去除柴油机PM的效果进行了探索性研究。结果表明，借助高压脉冲静电作用不仅能较好地捕集柴油机排气PM，而且尾气中的HC和NOx也有一定的去除作用。静电旋风捕集器具有排气阻力小、清灰简单等优势。4 结束语 4.1燃料方面

目前的发展方向是采用代用燃料，提高石油冶炼技术，研制新型柴油添加剂，消除柴油中的硫，减少燃油中的芳烃成分，降低柴油中不饱和烃的含量，提高柴油的品质，从源头上解决尾气排放的问题。

4.2机内净化技术

柴油机尾气排放控制的发展方向将是采用多种措施综合应用。运用电子控制技术，通过对柴油机优化设计，采用增压中冷、EGR来达到最优配合。4.3尾气后处理技术

探析工程地质钻探技术 篇8

钻探技术设备是钻孔工程中的关键组成部分，它随着钻探工艺和钻探方法的发展而变化，同时它也直接影响着钻探技术水平的进步。地质钻探设备是指直接用于钻探施工中的机械设备，主要包括动力机、钻机、泥浆泵等，其中最重要的部分，也是核心部分为钻机。这里主要对钻机现状进行阐述。

1．1 全液压动力头岩芯钻机

全液压动力头岩芯钻机现已成为国外钻探工程中的主流钻机机型，而且已经形成完整的规模，其具有如下结构特点：液压动力头式回转机构、无级调速模式、长行程的给进系统、机械化自动化程度高、液压绞车式提升系统、配套器具齐全、在钻孔中能做较大范围角度调整的桅杆机构等特点。

1．2 新型中深孔钻机

新型中深孔钻机多为多功能钻机。随着复合钻探技术的进步，即金刚石岩芯钻探、空气反循环连续取样钻探、空气潜行锤取样钻探等钻进工艺的广泛使用，适用该复合钻进的多功能钻机得到了飞速发展。

1．3 自动化、智能化钻机

自动化、智能化钻机在欧美地区已经成熟使用。一些新型的钻机系列早已实现全自动化，如典型适合金刚石钻进的高转速低扭矩钻机适用于地表或巷道内工作。更有一系列的钻机真正实现了机台单人操作。1．4 国内钻探设备

目前，国内地质钻探设备的主力机型仍为立轴式岩芯钻机，同时，全液压动力头岩芯钻机正在快速地增长中。而对于深部矿山区的钻探工程，国产的坑道钻机得到广泛使用，其也得到了大规模地发展。在煤气层钻探中所采用的煤层气钻机大多采用水源钻机、物探钻机或进口钻机，这也使得国内的煤层气钻机能有个广阔的市场。2 地质钻探技术

地下钻探技术是向地质体钻孔并破碎孔底岩石的方法及钻进工艺的综合。根据不同的钻进目的，我们可以采取不同的钻进方式和钻探设备，从而形成各种不同钻探方法。在钻进的过程中，原始机械的方法进行岩石的破碎现在仍然被采用。

根据不同的外力的作用方式，可将现钻探方法分为冲击式钻探、回转式钻探、冲击回转式钻探和振动式钻探，个别特殊地层条件下喷射式钻探也常常被采用。如果根据钻探切削工具的不同又可将钻探方法分为钢粒钻探、硬质合金钻探和金刚石钻探。根据钻探的目的和作用不同可分为水文地质钻探、固体矿产钻探、工程地质钻探、地热钻探、砂矿床钻探、石油天然气钻探、科学（超深孔）钻探和地表取样钻探等。如按所用冲洗液和循环方式又可分为泥浆钻探、清水钻探、空气钻探、正循环钻探以及反循环钻探等。按钻探区域的不同又可分为极地钻探、陆地钻探、水域钻探以及月面钻探等。除此之外，还有一些高效的钻探方法如热力法、熔融法和化学方法等，但这些方法因为成本高、技术难度大而未得到广泛适用。其中热力法包括高频电流钻、火焰喷射钻、微波钻等，熔融法包含等离子钻、电热钻、激光钻等，而化学方法常用的是利用化学试剂将岩石进行破碎。2．1 冲击式钻探

冲击式钻进是始创于中国的一种古老的钻井方法，早在11世纪传入西方，目前在中国和国外都还在广泛适用。其钻进原理在于使用钢丝绳或钻杆相连用一字型或十字形钻头，上下运动冲击岩石，同时捞出岩屑和岩粉，形成钻孔。

影响冲击钻进的速度主要是冲击频率、冲击功、冲击方式及传递三要数。冲击频率对钻进速度的影响根据冲击的频率不同，可将其分为4类：低频、中频、高频和超高频。冲击频率与钻进效率是成正比的，但当冲击频率达到某一定值后，这个比例关系就不再存在，相反而有所下降。这是因为单位时间内的重复次数多，孔内的岩屑来不及排出，沉积在钻头部位起到一个缓冲的作用。另外，冲击频率大，必然冲击时间过短，导致冲击功对于岩石的作用时间不够长，破岩不够完全而达不到高效率的体积破碎。冲击功大小对钻进速度有着最直接的影响。研究表明：在钻头直径固定时，不同的冲击功破碎的单位体积岩石所需的冲击功是不同的，而且数值相差很大，这就说明了冲击功在冲击式钻进中的地位。

冲击方式及传递对钻进速度的影响按振动源不同可分为机械式、气（液）动式和电磁式3种类型。其中重点介绍机械式冲击钻，机械式也称为机械惯性式。这种利用凸轮的旋转产生冲击力的冲击方式的最大特点就是结构简单、制造容易、振动力大，但同时其结构特点也限制了在水平孔钻进中的应用。2．2 回转式钻探

回转式钻进是当前用的最普通的钻进方法，这是利用钻具的回转运动破碎岩层而成孔的一种钻进方法。钻机分为大、小锅锥钻机，正、反循环转盘式钻机，液压动力头式钻机，潜孔振动回转式钻机等。相对简单的回转钻机只有简单的钻进装置，完善结构的回转式钻机除了具备钻进装置外还具有循环洗井装置。回转钻机中的另一种转盘式水井钻机的钻具包括钻杆和钻头。回转速度视钻机而异，如石油钻机在一般情况下最高为160r/min，金刚石钻机最高可达到2400r/min。常用的钻杆的名义直径有60、73、89和114mm等4种，钻头分全面钻进用钻头和环状钻进用钻头2大类。

大、小锅锥利用其锅锥形钻具旋转切削土层，两者都可由人力或动力驱动。旋转过程中切下的土屑或岩屑掉落到锅内，随后提升到地面倒出。其结构简单工效低，只能用于一般的土层或软质岩层地层条件。正、反循环泥浆洗井转盘式钻机由塔架、卷扬机、转盘、钻具、泥浆泵、水龙头和电动机等组成。作业时，动力机提供的扭矩通过传动装置驱动转盘，由主动钻杆带动钻头旋转破碎岩层。泥浆通过泥浆泵注入钻杆与孔壁之间的环形区域起到润滑钻杆和冷却钻头的作用。

2．3 冲击回转式钻探

冲击回转式钻进是指用冲击和回转2种方式同时破碎岩石的钻探方式。作业时，以钻杆带动钻头低转速回转，在轴向钻头的压力下，再利用通过钻杆中心的液体或气体产生的冲击力，以冲击和回转2种方式破碎岩石，充分发挥冲击和回转切削2种作用来形成钻孔或采取岩芯。这种方法起源于19世纪的欧洲，1958年才被中国地质部所重视而开始研究，20世纪70年代发展较快。冲击回转式钻进的优点在于其能大大提高硬质层转速和回转进尺长度，降低钻孔弯曲程度，明显降低工程成本。冲击回转钻探通常采用以下2种冲击器实现，一种是利用钻孔中冲洗液能量驱动的冲击器来实现，称液动冲击回转钻探；另一种则利用压缩空气驱动的风动冲击器实现，称气动冲击回转钻探。

液动冲击回转钻探系统是有泥浆泵将冲洗液注入冲击器驱动液动锤来产生动力对岩芯管和钻头进行冲击，钻杆则有钻机提供扭矩回转并同时对钻头施压。这种钻探方法也常与绳索取芯钻具相结合，被称为绳索取芯式液动冲击回转钻探。液动冲击器是冲击回转钻探中的关键组成部分。液动冲击回转钻探适用于地质岩芯钻探、工程地质钻探等，而且适合反循环钻探和深孔钻探中。2．4 振动式钻探

振动式钻进过程中利用振动器带动钻杆和碎岩工具产生周期性振动力。它除利用地表振动器和钻具对地层产生垂直静载外，还有钻具上下振动产生的高频冲击振动所产生的动载，对岩层周围或土层产生振动。在高频的振动下，岩层或土层的强度下降，岩层和土层在钻具和振动器自重和振动力的联合作用下，使钻头钻进岩土层，从而实现钻进的过程。

振动钻进常采用机械式双轮双轴振动器，其采用双轴水平布置外，还可以上下平行布置。这样布置后不仅可以产生垂直振动，还可以产生横向振动。此外，还有单轴单轮振动器和单轴双轮振动器等布置方式。常用的振动器有无簧式和有簧式2类。其中有簧式振动锤由电动机、振动器、弹簧、冲头、砧子和接头组成。其特点是振动其与钻具分开，这样既可振动钻进，又可进行冲击振动钻进。

另外喷射式钻探技术是利用钻孔冲洗液流经钻头喷嘴所形成的高压高能射流充分地清洗孔底的钻屑，使钻屑免于重复削切，并与机械作用联合破碎孔底岩石，达到提高机械转速的一种钻进技术。4 结束语

地质勘查及地质钻探技术论文 篇9

关键词：地质勘查；深部地质；钻探找矿技术；途径

目前，矿业产业经历了多年的发展后地表可直接挖掘的矿产资源越来越少，在这样的形势下，地质勘查和深部地质找矿显得越来越重要。笔者通过调查研究并结合多年的工作经验，在文中着重探讨了深部钻探找矿技术，以期为矿业从业者的工作起到积极的作用。

1地质勘查的主要内容

1.1矿山接替资源

当所开采的矿山出现资源危机，或者由于矿山的开采影响了当地经济的增长，就要开展勘查矿山接替资源的工作。在进行矿山地质勘查的过程中，要综合考虑矿山的类型，选择地质条件优越和市场需求量大的矿山。要深入勘查矿山和矿区的情况，并把这些因素作为寻找矿产的依据。

1.2矿山生产环节

矿山生产环节的地质勘查也是一项重要的工作，第一是对矿山的储量及服务年限进行勘查，目的是为生产企业的开采规划提供依据，这样开采工作才能在科学的指导下开展合理开发；第二是对矿山生产区周边的储矿情况进行勘查，能够为今后扩大矿山生产范围做准备。

1.3矿产的伴生矿及尾矿

矿产的开发工作往往不是针对单一矿种，而是要在开采过程中对低品位矿和新型矿进行综合评估，将与矿山资源共生的其他矿开采出来，这也就是所说的伴生矿和尾矿。

2深部地质找矿技术及地质钻探技术

2.1深部地质找矿技术

传统的找矿技术方法是由表及里进行，也就是从地表开始逐渐深入。这种传统的找矿方式效果不佳，所以，应该不断转变找矿的思路，将先进的技术和精准的设备运用其中，从而对地质的表面和深部构造有一个充分的认识，归纳出地质成矿的规律，再将岩石在属性上的差异考虑在内，使测量的精度有效提升，矿藏的精确度也得到提高。

2.2深部地质钻探找矿技术

（1）X荧光技术。X荧光技术的工作原理是依据射线提供对应的数据结果，特点有灵活性和轻便性，另外在元素品味和成份的获取上也有独特的地方。目前，在地质找矿工作中，X荧光技术的应用越来越普遍，其作用也越来越显著。具体来说，矿物自身具有反射光线，在矿物受到一定波长的作用时就会有射线发出，同时，所放射出的射线具有X元素的特征，能够被X荧光机有效识别。X荧光技术在深度地质找矿工作上具备三点优势：第一，可以将地质的隐伏构造标示出来；第二，可以将矿体的具体方位指示出来；第三，可以将矿体边界勾勒出来，并显示出矿体的厚度。（2）甚低频电磁法。随着找矿工作的不断推进，找矿的面积日益增大，地表的矿产已经被开采的所剩无几，所以，要想获取矿产资源就必须进行深部地质找矿，给矿业企业的开采增大了难度。为了适应当前地质找矿行业的情况，一种新型的找矿方法在深部地质找矿工作中应运而生，即甚低频电磁法。这种方法具有勘查速度快、效率高、灵活性大的优点具体来说，甚低频电磁法的工作原理如下：第一，将所测数据用Fraser滤波进行处理，运用地质找矿规律和矿体赋存规律来确定矿地的方位和形状；第二，预测矿体的赋存方位；第三，提供找矿额度依据。

2.3钻探技术

（1）受控定向及岩心定向钻探技术。前文列举的两种方法都属于地质找矿技术，在深部钻探技术上则要运用受控定向钻探技术。这种技术能够让钻孔按照一定的方向进行，同时能够交叉完成主孔和分支孔的钻进。受控定向钻探技术主要被应用于矿产勘查和盐卤矿等，其钻孔的精度较高，通常在0.5米以内，所以，受控定向钻探技术也被应用于坑道钻探。随着信息技术的不断推广和使用，钻孔设计和数据处理技术也得到提升，钻探技术水平的提高使得钻矿、测量、调试工作可以同时进行。面临地表矿藏不足的现状，深部采矿成为日后发展的趋势，因此受控定向钻探技术在今后的找矿工作中将突显出越来越重要的作用。（2）深部钻探技术的关键。运用深部钻探技术要综合运用钻柱和钻杆，两者交替工作，从而使钻杆所受荷载平衡。在日常养护方面要定期进行探伤检查，并加强钻柱的润滑，将阻力和摩擦力降至最低。在钻探深度上以1500m为界限，一旦超过这个数值，就要使用高强度的绳索取心钻杆，同时，也要将钻杆的壁厚与直径增大。在钻进方法上，深部钻探技术采用的是绳索取心金刚石钻探方式，如果出现掉块和坍塌的现象，要运用高性能的无固相冲洗液和高光谱钻头技术。（3）深部钻探技术的质量控制。在进行深部钻探工作时有两个关键的技术指标，一个是孔斜，另一个是采取率。对于孔斜，要对其斜差加以控制，当钻进深度达到50m的时候，也要对钻孔的方位角和定角加以测量。对于采取率，通常情况下，完整岩层采取率应当高于80%，对于破碎岩层而言，采取率也要大于65%。要结合实际情况采取相应措施来提高采取率。

3地质勘查及深部地质钻探找矿技术存在的问题和改进措施

3.1地质勘查及深部地质钻探找矿技术存在的问题

（1）设备陈旧。目前，我国所采用的钻孔技术同发达国家相比处在落后的状态，大多矿产企业都采用金刚绳索的取心工艺，常常出现机具装备上的不匹现象。除此之外，钻探口径过于单一，极差变数少，当地质结构较复杂时很容易发生事故。（2）人才匮乏。除设备陈旧外，专业从事钻探技术的人员匮乏也是制约钻探技术发展的重要因素。分析钻探从业人员短缺的原因有以下三个方面：一是工作条件较为艰苦；二是工作稳定性差；三是职称评定与职位晋升难度大。

3.2地质勘查及深部地质钻探找矿技术的改进措施

（1）引进工艺。要在有效发挥已有钻探设备作用的基础上不断改进工艺，引进新方法，例如更新钻探设备，改善钻孔顶角问题等。同时，要加强矿业企业与科研机构的合作，不断探讨技术创新和工艺改进。（2）引进人才。要想吸引更多的人从事钻探工作就要采取一定的措施来提高钻探技术人员的待遇。第一，提高薪资待遇，并设立奖金和补助；第二，注重对技术骨干的继续培养，为技术人员的职称评定提供平台；第三，强化技术工作人员之间的沟通交流，为技术水平高、工作业绩突出的人员提供广阔的晋升空间。

综上所述，目前地表浅矿的开采量越来越低，面临这种形势，深入地质勘查技术，推进深部地质找矿技术发展大势所趋。在分析了深部地质找矿技术与钻探技术的基础上总结了当前地质勘查及深部地质钻探找矿技术存在的问题，并提出相应的改进措施，对提升技术水平和开采量都有参考价值。

参考文献