第1章 绪 论 （1）

1.1 “岩土钻掘工艺学”课程的内容、 地位和任务 （1）

1.2 岩土钻掘工艺的渊源和发展概况 （1）

第2章 岩土性质及其破碎机理（10）

2.1 岩石的物理-力学性质 （10）

2.1.1 岩石按黏结状态的分类 （10）

2.1.2 岩石的密度与容重 （11）

2.1.3 岩石的孔隙度 （12）

2.1.4 岩石的各向异性 （13）

2.1.5 岩石的强度 （14）

2.1.6 岩石的硬度 （16）

2.1.7 岩石的变形特征及其分类 （17）

2.1.8 岩石的弹性、 脆性和塑性 （18）

2.2 土的物理-力学性质特征（19）

2.2.1 土的物理性质特征 （19）

2.2.2 土的力学性质特征 （20）

2.2.3 土的工程分类 （21）

2.3 岩石的钻进特性（21）

2.3.1 岩石的研磨性及研磨性分级 （21）

2.3.2 岩石的可钻性及可钻性分级 （25）

2.3.3 岩石的坚固性系数及其分级 （27）

2.3.4 岩石完整程度及裂隙性分级 （28）

2.3.5 岩石的稳定性及稳定性分级 （30）

2.4 岩石在外载作用下的破碎机理 （30）

2.4.1 压模压入时岩石中的应力状态 （30）

2.4.2 压模压入时的岩石破碎机理 （32）

2.4.3 双向力共同作用下岩石中的应力分布 （34）

2.4.4 双向力共同作用下的岩石破碎机理 （35）

2.4.5 影响碎岩效果的因素 （36）

2.5 本章知识在钻探工艺设计中的应用（36）

2.5.1 岩石性质是制定钻探工艺的依据 （36）

2.5.2 根据岩石钻进特性选择钻进方法 （37）

2.5.3 根据岩石钻进特性设计套管系列 （37）

第3章 钻杆柱与钻孔结构（39）

3.1 钻杆柱功能与组成 （39）

3.1.1 钻杆柱的功用 （39）

3.1.2 钻杆柱的材质 （39）

3.1.3 地质岩心钻探用钻杆柱的代号 （41）

3.1.4 钻杆柱的结构 （41）

3.1.5 铝合金钻杆 （44）

3.2 钻杆柱的工况（46）

3.2.1 钻杆柱的工作状态 （46）

3.2.2 钻杆柱的受力 （47）

3.2.3 钻杆柱的疲劳破坏 （50）

3.3 套管柱与钻孔结构 （50）

3.3.1 套管柱 （50）

3.3.2 钻孔结构设计 （51）

第4章 回转钻进的孔底过程及钻头（54）

4.1 硬质合金钻进的孔底碎岩过程 （54）

4.1.1 钻探用硬质合金 （54）

4.1.2 硬质合金钻进的孔底碎岩过程 （56）

4.1.3 硬质合金切削具的磨损 （60）

4.2 硬质合金钻头（62）

4.2.1 取心式硬质合金钻头结构要素 （62）

4.2.2 取心式硬质合金钻头 （65）

4.2.3 硬质合金钻头选型表 （67）

4.3 金刚石钻进的孔底碎岩过程（69）

4.3.1 钻探用金刚石 （69）

4.3.2 金刚石钻进的孔底碎岩过程 （71）

4.4 金刚石钻头和扩孔器（75）

4.4.1 表镶金刚石钻头 （76）

4.4.2 孕镶金刚石钻头 （78）

4.4.3 金刚石扩孔器 （81）

4.4.4 金刚石钻头及扩孔器选型表 （82）

4.4.5 金刚石钻头及扩孔器的制造 （82）

4.5 PDC钻头及其孔底碎岩过程 （84）

4.5.1 钻探用复合片 （84）

4.5.2 PDC钻头的孔底碎岩过程 （85）

4.5.3 PDC钻头 （88）

4.6 钢粒钻头及其孔底碎岩过程 （90）

4.6.1 钢粒及钢粒钻进用钻具 （90）

4.6.2 钢粒钻进的孔底碎岩过程 （91）

4.7 牙轮钻头及其孔底碎岩过程 （92）

4.7.1 牙轮钻头的结构 （92）

4.7.2 牙轮钻头的孔底碎岩过程 （92）

4.7.3 牙轮钻头的分类法 （96）

4.8 全面钻头 （97）

4.8.1 硬质合金全面钻头 （98）

4.8.2 金刚石全面钻头 （102）

4.8.3 PDC全面钻头 （104）

第5章 回转钻进工艺 （105）

5.1 钻进效果指标及钻进规程参数间的关系 （105）

5.1.1 钻进效果指标 （105）

5.1.2 钻进规程 （106）

5.1.3 钻进过程中各参数间的基本关系 （107）

5.2 硬质合金钻进工艺 （109）

5.2.1 钻头压力的选择 （109）

5.2.2 钻头转速的选择 （111）

5.2.3 冲洗液泵量及其性能的选择 （111）

5.2.4 P、 n、 Q参数间的合理配合 （112）

5.2.5 确定最优回次钻程时间的方法 （112）

5.2.6 自磨式硬合金钻头的规程特点 （114）

5.3 金刚石钻进工艺 （114）

5.3.1 合理选择金刚石钻头 （114）

5.3.2 金刚石钻进规程 （115）

5.3.3 金刚石钻进的临界规程 （119）

5.3.4 金刚石钻头的合理使用 （121）

5.4 PDC钻进工艺 （122）

5.4.1 PDC钻进规程参数 （122）

5.4.2 PDC钻头的使用 （122）

5.5 钢粒钻进工艺 （125）

5.5.1 影响钢粒钻进效果的因素 （125）

5.5.2 钢粒钻进的规程选择 （125）

5.5.3 钻进规程合理性的判断 （127）

5.6 牙轮钻进工艺 （127）

5.6.1 牙轮钻头的选用 （127）

5.6.2 牙轮钻头钻进工艺 （129）

5.7 全面钻头钻进工艺 （134）

5.7.1 硬质合金全面钻头的规程选择 （135）

5.7.2 金刚石全面钻头的合理使用及规程选择 （138）

5.8 涡轮与螺杆钻具钻进 （139）

5.8.1 涡轮钻具 （139）

5.8.2 涡轮钻具钻进的工艺特点 （142）

5.8.3 螺杆钻具 （144）

5.8.4 螺杆钻具钻进的工艺特点 （146）

5.8.5 螺杆钻具与涡轮钻具的性能对比 （147）

第6章 冲击回转钻进与冲击、 振动钻进 （149）

6.1 概 述 （149）

6.2 液动冲击器和气动潜孔锤 （150）

6.2.1 液动冲击器的结构与工作原理 （150）

6.2.2 气动潜孔锤的结构与工作原理 （155）

6.3 冲击回转钻进用钻头 （159）

6.3.1 液动冲击回转钻进用钻头 （159）

6.3.2 气动潜孔锤钻头 （162）

6.4 冲击回转钻进工艺 （165）

6.4.1 冲击回转碎岩机理 （165）

6.4.2 影响冲击回转碎岩效果的因素 （166）

6.4.3 冲击回转钻进规程 （167）

6.5 钢丝绳冲击钻进与振动钻进工艺 （171）

6.5.1 钢丝绳冲击钻进工艺 （171）

6.5.2 振动钻进工艺 （174）

第7章 钻孔取样技术与工艺 （177）

7.1 土样的采取 （177）

7.1.1 原状土样的概念 （177）

7.1.2 取土的方法 （177）

7.1.3 取土器的基本技术参数 （178）

7.1.4 取土器的类型和结构 （180）

7.1.5 减少土样扰动的注意事项 （181）

7.2 岩矿心采取 （181）

7.2.1 岩矿心采取的基本要求 （181）

7.2.2 影响岩矿心采取率与品质的因素 （182）

7.2.3 关于岩心堵塞问题 （183）

7.2.4 岩矿层取心难度分类 （185）

7.3 提钻取心钻具及工艺 （186）

7.3.1 卡取岩矿心的方法 （186）

7.3.2 单层岩心管 （188）

7.3.3 普通双层岩心管 （189）

7.3.4 改进型双层岩心管 （191）

7.3.5 孔底局部反循环取心工艺 （193）

7.3.6 组合循环式强制取心单动双管 （196）

7.4 绳索取心钻具及工艺 （197）

7.4.1 绳索取心钻具及辅助工具 （197）

7.4.2 绳索取心钻进工艺 （203）

7.4.3 液动冲击回转绳索取心技术 （205）

7.4.4 局部反循环绳索取心技术 （210）

7.5 全孔反循环连续取心（样）工艺 （211）

7.5.1 水力反循环连续取心 （212）

7.5.2 气举反循环连续取样 （215）

7.6 采集气体样品、 岩屑和补取岩样 （219）

7.6.1 采集气体样品 （219）

7.6.2 采集岩粉 （220）

7.6.3 补取岩样 （221）

第8章 地下坑道钻探 （223）

8.1 概 述 （223）

8.1.1 坑道钻探的意义与特点 （223）

8.1.2 坑道钻探的类型 （223）

8.2 坑道钻探设备与钻具 （224）

8.2.1 坑道钻探设备的选择和安装 （224）

8.2.2 坑道钻探用钻具 （230）

8.3 坑道钻进工艺 （235）

8.3.1 坑道钻进工艺参数 （236）

8.3.2 坑道水平孔钻进工艺特点 （236）

8.3.3 坑道定向钻进的工艺特点 （238）

8.3.4 松软突出煤层钻进的排粉工艺 （239）

第9章 钻孔弯曲与测量 （241）

9.1 钻孔的空间状态要素 （241）

9.2 钻孔弯曲的原因与规律 （244）

9.2.1 钻孔弯曲的条件 （244）

9.2.2 钻孔弯曲的原因及危害 （244）

9.2.3 钻孔弯曲的规律 （249）

9.3 钻孔弯曲的测量与仪器 （251）

9.3.1 测量钻孔弯曲的原理 （251）

9.3.2 测斜仪的分类与选用原则 （254）

9.3.3 非磁性矿体用测斜仪 （255）

9.3.4 磁性矿体用测斜仪 （261）

9.4 钻孔测斜数据处理 （266）

9.4.1 测斜误差的产生与消除 （266）

9.4.2 基于测斜数据绘制钻孔轨迹 （267）

9.4.3 建立矿区（施工区）孔斜规律数学模型 （267）

9.5 钻孔弯曲的预防与纠正 （268）

9.5.1 钻孔弯曲的预防 （268）

9.5.2 钻孔弯曲的纠正 （271）

第10章 定向钻进工艺 （273）

10.1 定向钻进设计 （273）

10.1.1 定向钻孔的分类 （273）

10.1.2 定向钻进的设计原则与内容 （274）

10.1.3 定向孔轴线基本参数的计算方法 （275）

10.2 定向钻进造斜工具 （276）

10.2.1 偏心楔 （277）

10.2.2 连续造斜器 （278）

10.2.3 辅助造斜工具 （279）

10.2.4 造斜工具的特性对比 （281）

10.3 定向钻进随钻测量仪器概述 （282）

10.3.1 有缆MWD系统 （282）

10.3.2 泥浆脉冲式MWD系统 （282）

10.3.3 电磁波式MWD系统 （285）

10.4 定向钻进施工工艺 （286）

10.4.1 多孔底定向钻进工艺概述 （286）

10.4.2 偏心楔定向钻进工艺 （288）

10.4.3 连续造斜器定向钻进工艺 （288）

10.4.4 螺杆钻具定向钻进工艺 （289）

10.5 定向取心技术与工艺 （291）

10.5.1 岩心定向方法 （291）

10.5.2 定向取心钻具及其工作原理 （292）

10.5.3 由定向岩心求解岩层产状 （294）

第11章 水文地质钻探与水井钻 （296）

11.1 水文地质孔和水井的钻进方法 （296）

11.1.1 钻孔结构 （296）

11.1.2 回转钻进工艺 （300）

11.2 水井成井 （306）

11.2.1 下过滤器 （306）

11.2.2 止水与封闭 （309）

11.2.3 洗井方法 （311）

11.3 抽水试验 （314）

11.3.1 抽水试验概述 （314）

11.3.2 射流泵抽水 （314）

11.3.3 潜水泵抽水 （316）

11.3.4 空气压缩机抽水 （316）

11.3.5 抽水时水位水量的测量 （319）

第12章 复杂地层钻进工艺及事故防治 （321）

12.1 复杂地层的分类 （321）

12.1.1 复杂地层综合分类 （321）

12.1.2 不稳定地层分类 （323）

12.1.3 冲洗液漏失地层分类 （323）

12.2 复杂地层钻进工艺 （324）

12.2.1 力学不稳定地层钻进工艺 （324）

12.2.2 遇水不稳定地层钻进工艺 （327）

12.3 典型钻探事故的分类及处理原则 （329）

12.3.1 典型事故分类 （329）

12.3.2 防治钻探事故的原则 （330）

12.3.3 处理钻探事故的常用方法 （330）

12.4 处理钻探事故的常用工具 （331）

12.4.1 打捞工具 （331）

12.4.2 切割工具 （335）

12.4.3 专用接头 （337）

12.4.4 孔内振动器 （338）

12.5 典型钻探事故的处理工艺 （339）

12.5.1 孔壁塌陷与崩落 （339）

12.5.2 钻具折断与脱落 （340）

12.5.3 卡钻、 埋钻、 糊钻与烧钻事故 （342）

12.5.4 套管事故与孔内落物 （344）

12.5.5 钻孔漏失和涌水事故 （345）

12.5.6 钻头事故与偏斜事故 （346）

第13章 封 孔 （348）

13.1 封孔材料 （348）

13.1.1 水泥封孔 （348）

13.1.2 黏土封孔 （349）

13.2 封孔工艺 （350）

13.2.1 洗孔换浆 （350）

13.2.2 下隔离塞 （350）

13.2.3 孔内注浆方法 （351）

第14章 钻孔施工设计及钻探环境保护 （355）

14.1 钻孔施工组织设计 （355）

14.1.1 单孔施工组织设计 （355）

14.1.2 矿区施工组织设计 （357）

14.2 钻探环境保护 （360）

14.2.1 我国钻探环境保护的现状 （360）

14.2.2 钻探环境保护的规范 （361）

第15章 坑探技术与工艺 （364）

15.1 勘探坑道的类型及用途 （364）

15.1.1 勘探坑道的类型 （364）

15.1.2 勘探坑道的用途 （365）

15.2 坑探的基本工序及岩石分级 （366）

15.2.1 坑探的基本工序 （366）

15.2.2 岩土掘进工程中岩石的分级 （366）

15.3 坑探用基本设备与机具 （368）

15.3.1 凿岩设备 （368）

15.3.2 凿岩机具 （375）

15.3.3 通风设备 （380）

15.3.4 排水设备 （381）

15.3.5 装岩设备 （381）

15.3.6 运输设备 （384）

15.4 坑探施工工艺 （385）

15.4.1 凿岩爆破 （385）

15.4.2 巷道通风 （390）

15.4.3 装岩运输 （391）

15.4.4 坑道支护 （392）

15.4.5 劳动和施工组织 （392）

15.4.6 坑探技术的进步 （393）

第16章 槽探施工工艺 （394）

16.1 探槽的功能与规格 （394）

16.2 探槽开挖方法 （395）

16.2.1 手工挖掘 （395）

16.2.2 机械挖掘 （395）

16.2.3 爆破法挖掘 （400）

参考文献 （403）