煤矿钻探工艺与安全(高职高专)姚向荣__高职高专“十二五”规划教材

　　《煤矿钻探工艺与安全》充分体现了培养高素质技能型人才的要求和高等职业技术教育特点。内容包括岩石的性质与可钻性、硬质合金钻进、金刚石钻进、钻孔定向施工及应用、坑道钻探安全技术、钻孔定向施工及应用、复杂岩层钻孔成孔工艺、ZDY系列钻机的结构组成及工作原理，钻机操作及注意事项、常见故障判断处理，钻场定向钻孔的设计、施工与安全技术措施，防坍塌安全技术措施以及钻探工技能与考核方案等。本书由姚向荣、朱云辉等编著。

　　《煤矿钻探工艺与安全》以国内广泛使用的MK系列钻机、ZYW-3200煤矿用全液压钻机为背景，介绍了钻机的组成结构、液压系统原理、钻机的维护和保养等内容，并从工程应用出发，详细介绍了常用硬质合金钻进和金刚石等钻探方法、钻探回转钻进工艺、复杂岩层钻孔成孔工艺、钻探安全技术等方面的知识，同时还突出了瓦斯地质钻探工艺新技术。为了便于学习，介绍了液压控制基本回路、岩石的性质与可钻性等基本知识，突出了技能操作实践训练部分的内容，且各章配有适量的习题。

　　《煤矿钻探工艺与安全》可作为高职高专院校和技师学院采矿、通风、地质勘探及相关专业的教材，也可用于工程技术人员培训或自学。本书由姚向荣、朱云辉等编著。

绪论
　0.1　钻探技术的发展概况
　0.2　钻探工程常用方法
　0.3　钻探工程技术应用现状
　0.4　国内外钻探技术与装备现代化
　0.5　国外钻探技术研发新动向
　复习与思考题
1　岩石的性质与可钻性
　1.1　岩石的物理性质
　1.1.1　岩石的密度和孔隙率
　1.1.2　岩石的含水性、透水性
　1.1.3　岩石的松散性、裂隙性
　1.1.4　岩石的流散性、稳定性
　1.2　矿山岩石的力学特性
　1.2.1　岩石（体）的几个重要概念
　1.2.2　岩石的强度
　1.2.3　岩石的硬度　
　1.2.4　岩石的研磨性　
　1.2.5　岩石的弹性、塑性和脆性
　1.3　岩石的可钻性及其划分
　1.3.1　岩石的可钻性指标
　1.3.2　岩石坚固性系数
　1.3.3　岩石的可钻性划分法
　1.4　岩石的破碎机理
　1.4.1　岩石破坏基本形式　
　1.4.2　受压岩石的弹性应力状态
　1.4.3　钻头静动压入时的岩石破碎机理
　1.4.4　受载荷作用时岩石破碎的影响因素
　1.5　岩体结构面的特征
　1.5.1　结构面的类型
　1.5.2　结构面的分级
　1.5.3　结构面的几何特征
　1.5.4　结构面的状态
　1.5.5　结构面的胶结情况及充填情况
　复习与思考题
2　钻机
　2.1　液压传动基本知识
　2.1.1　液压传动概论
　2.1.2　液压泵和液压马达
　2.1.3　液压缸
　2.1.4　液压控制阀
　2.1.5　液压基本回路
　2.2　坑道用钻机
　2.2.1　钻机概述
　2.2.2　钻机的类型
　2.2.3　ZDY(MK)系列钻机原理分析
　2.2.4　ZDY钻机应用现状
　2.3　ZYW-3200煤矿全液压钻机
　2.3.1　用途、范围及组成结构
　2.3.2　钻机型号及主要技术参数
　2.3.3　钻机工作原理
　2.4　一般坑道钻机维护与检修方法
　2.4.1　MK（ZYW）系列钻机单动操作
　2.4.2　MK　（ZYW）系列钻机事故处理
　复习与思考题
3　硬质合金钻进
　3.1　硬质合金钻进原理
　3.1.1　硬质合金钻进特点
　3.1.2　硬质合金钻进破碎岩石机理
　3.1.3　硬质合金的特性
　3.2　硬质合金钻具
　3.2.1　硬质合金的形式
　3.2.2　硬质合金钻头种类
　3.2.3　典型的硬质合金钻头
　3.3　硬质合金钻进的操作及注意事项
　3.3.1　钻头类型及钻进规程的合理选择
　3.3.2　硬质合金钻进的操作规程
　3.3.3　合理回次进尺时间的确定
　复习与思考题
4　金刚石切削钻进
　4.1　钻探用金刚石
　4.1.1　金刚石的分类
　4.1.2　金刚石的性质
　4.1.3　矿山钻探用天然金刚石的分级
　4.1.4　钻探用聚晶金刚石和复合片
　4.2　金刚石钻进原理
　4.2.1　粗粒金刚石破碎岩石过程
　4.2.2　细粒金刚石破碎岩石过程
　4.2.3　钻进时孔底破碎岩石过程
　4.3　金刚石钻头
　4.3.1　金刚石钻头的分类
　4.3.2　金刚石钻具
　4.3.3　金刚石扩孔器
　4.4　金刚石钻进工艺顺序
　4.4.1　开孔
　4.4.2　金刚石钻头、扩孔器的选择和使用
　4.4.3　金刚石钻进技术参数
　4.4.4　金刚石钻进事故预防措施
　复习与思考题
5　回转钻进工艺
　5.1　钻进效果指标及规程参数关系
　5.1.1　钻进效果指标和规程
　5.1.2　钻进过程中各参数之间的关系
　5.2　硬质合金钻进工艺
　5.2.1　钻头压力和转速的选择
　5.2.2　冲洗液泵量及其性能的选择
　5.2.3　回次钻程时间确定方法
　5.3　全面钻头的钻进工艺规程
　5.3.1　翼片（刮刀）式全面钻头的规程选择
　5.3.2　干式螺旋钻的规程选择
　5.4　回转钻进的操作
　5.4.1　钻场要求
　5.4.2　钻机稳装要求
　5.4.3　开孔及钻进中的要求
　复习与思考题
6　复杂岩层钻孔成孔工艺　
　6.1　试验场钻孔岩石采样及力学测试　
　6.1.1　取样地点、加工及测试内容　
　6.1.2　岩石物理力学试验结果
　6.2　钻孔稳定性三维数值模拟分析　
　6.2.1　建立数值模型及结果分析　
　6.2.2　钻孔稳定性影响因素数值分析　
　6.3　钻孔破坏失稳理论分析　
　6.3.1　抽采钻孔二次应力的弹性分布　
　6.3.2　抽采钻孔二次应力的塑性分布
　6.4　钻孔成孔控制工艺
　6.4.1　抽采钻孔成孔控制方案Ⅰ——增加钻孔围压
　6.4.2　抽采钻孔成孔控制方案Ⅱ——提高钻孔围岩力学强度
　6.5　工程实践案例
　6.5.1　丁集矿目标区实施
　6.5.2　钻孔固孔工艺方法
　复习与思考题
7　钻孔定向施工及应用
　7.1　钻孔轨迹要素与空间位置
　7.1.1　钻孔轨迹的基本要素
　7.1.2　钻孔的空间位置
　7.1.3　钻孔轨迹弯曲强度
　7.1.4　钻孔弯曲及其规律性
　7.1.5　钻孔弯曲的危害与影响因素
　7.2　钻孔弯曲测量
　7.2.1　钻孔测斜
　7.2.2　非磁性矿区常用测斜仪
　7.3　钻孔弯曲的预防与纠偏
　7.3.1　按钻孔弯曲规律设计钻孔
　7.3.2　按方位角变化规律调整钻孔设计
　7.3.3　采用合理的钻具结构
　7.3.4　预防钻孔弯曲的措施
　7.4　坑道定向钻进技术
　7.4.1　坑道钻探的特点和钻孔类型
　7.4.2　近水平定向钻进技术
　7.4.3　定向钻进技术的应用
　7.5　淮南矿区钻探工程实例
　7.5.1　谢桥煤矿抽排区突出煤层顺层长钻孔施工技术
　7.5.2　潘一矿1721（3）运输上山水文孔施工安全技术
　7.5.3　顾桥矿1115（1）轨道顺槽掘进排放钻孔施工技术
　复习与思考题
8　钻探安全与钻孔设计
　8.1　回转式钻机操作安全规程　
　8.1.1　开工前的检查
　8.1.2　钻机的正确的操作方法
　8.1.3　使用注意事项　
　8.1.4　运转中的操作与维护
　8.2　钻探安全事故及处理方法
　8.2.1　影响钻孔内发生事故的原因分类
　8.2.2　处理事故的基本原则
　8.2.3　常遇事故及其处理方法
　8.2.4　钻探遇到断层带时的事故分析与处理方法
　8.2.5　孔内坍塌造成的埋钻事故分析与处理方法
　8.2.6　松软煤层钻进中造成的塌孔事故分析与处理方法
　8.3　钻探施工安全管理
　8.3.1　钻进中处理事故的基本要求
　8.3.2　对钻进班报记录的要求
　8.3.3　钻场管理制度
　8.3.4　钻孔施工埋钻、断钻安全措施
　8.3.5　事故的处理方法
　8.3.6　施工要求
　8.4　坑道防突钻孔安全设计
　8.4.1　钻孔设计基础参数
　8.4.2　穿层钻孔的设计
　8.4.3　石门揭煤钻孔设计
　8.4.4　上下山揭煤钻孔设计
　8.4.5　煤巷防突钻孔设计
　8.4.6　上下山煤巷掘进工作面钻孔设计
　8.5　矿井瓦斯抽采钻孔施工实例
　8.5.1　工程实例一
　8.5.2　工程实例二
　复习与思考题
9　钻探工艺课程设计
　9.1　设计内容提要
　9.1.1　施工矿区岩石的主要物理力学特性及可钻性
　9.1.2　钻孔及钻探工作量
　9.1.3　设备选择及施工安排
　9.2　钻探技术设计
　9.2.1　确定矿区的钻孔结构
　9.2.2　冲洗液与护壁堵漏
　9.2.3　硬质合金钻进方法
　9.2.4　质量保证技术措施
　9.2.5　定向钻孔的设计
　9.2.6　钻场施工安全技术措施
　9.2.7　钻探设计样本
　9.2.8　设计内容及步骤　
　9.2.9　课程设计时间安排与质量要求
　复习与思考题
10　钻探工技能与考核
　10.1　鉴定基本要求（钻探工）
　10.1.1　鉴定对象
　10.1.2　申报条件
　10.1.3　考评员的条件及构成
　10.1.4　鉴定方式及鉴定时间
　10.2　鉴定内容
　10.2.1　初级钻探工工鉴定内容
　10.2.2　高级钻探工鉴定内容
　10.3　考核与评分
　10.3.1　“双结合”
　10.3.2　“两考评”考核
附表1　丁集矿-910m水平11-2西大巷、1412切眼岩石物理力学试验结果
附表2　MK系列钻机参数对照表
参考文献