首绳悬挂装置设计

❶ 衣服商标绳是系的,请问都有接头吗

而这种衣服的商标什么事记得，请问有灯有接头吗？他们是有一定的接头，但是在封闭式的一种嗯面料里头他是看不见的。

❷ 矿山斜坡道安全运输设计-- 辅助斜坡道安全设计 无轨 该从哪方面考虑啊 想到个紧急避险车道，其他的呢

因地制宜。

边坡坡面防护的种类和方法多种多样，但不论采用哪种方法，防护工程都应遵循以下原则：

因地制宜，结合边坡的地形地貌、水文地质条件，根据实际情况确定适宜的防护措施；

就地取材，在选用防护材料时，尽量利用当地材料，就地采集；

经济适用，在力求节省工程费用和其它开支的同时要达到经济耐久以及养护工作量最小的要求；

兼顾景观，坡面防护的意义不仅局限于保护边坡，还应当与环境相衬，合理美观。

(2)首绳悬挂装置设计扩展阅读

坡面防护设计-种草防护

1 适用条件

用于适宜草类生长的土质路堑和路堤的边坡，且边坡的高度不高，坡度不大(坡度不宜陡于1:1)。当边坡土层不宜种草时，可在坡面上先铺一层厚为5~10cm的种植土，使其与坡面结合牢固。若边坡坡度陡于1:2，在铺种植土前将边坡挖成台阶形。

2、 草种选择

草种的选用要结合边坡的土壤环境和当地的气候条件，选择容易生长、根部发达、茎干低矮、枝叶茂盛、生长能力强的多年生草种，常采用的草种包括：白茅草，根深而粗壮；毛鸭嘴及鱼肩草，根深，固结边坡能力强；两耳草、果园草及雀稗，茎叶茂密，富于覆盖；鼠尾草，繁殖快；无芒雀麦，根系固土范围直径可达半米，-30°C下能安全越冬。

3、 施工工艺

草籽播种可根据情况进行撒播或沟(行)播。

撒播是最简单易行的方法，此法常用于比较松软的土质边坡；沟(行)播一般在比较坚硬的土质边坡上采用。

播种时间的选择很重要，南方温暖潮湿地区常年适于草籽的发芽、生长，播种时期选择范围较大；北方寒冷干燥地区，播种时间应选择在春、秋两季，避开低温和高温的不利季节，不可在干燥的风季和暴雨季节播种。

加强管理，经常检查成活率，必要时应进行补充播种。

❸ 用筷子牙签皮筋制作高空坠蛋

1.用纸做个降落伞,以降低下落的速度；
2.用多个塑料袋（不能用保鲜袋,太薄）,充气后封闭起来,包裹在鸡蛋的周围（注意六个面都要照顾到）,然后用玻璃胶固定呈球体,确保鸡蛋在中心位置.
用保鲜纸当降落伞方上头,用绳子系住下面的东西
下面：首先用保鲜膜做个25*25的底,再用木条铺上,再在保鲜膜底下铺一层棉花,有助于防撞击.
然后再把几个木条插在刚才的上面,再用橡皮筋一圈圈绕着,把鸡蛋放那里面.
绝对不会碎,我以前做过.从20米高的地方摔下去..碎的原因内是超过了物体本身的最大形变量
要使鸡蛋不碎,就是设法不要让鸡蛋超过自己的最大形变量的过程,方法有很多
准备材料：生鸡蛋 碎纸屑 小纸盒 （体积大于鸡蛋的体积）
帆布（尽量不太透气就可以,形状方,稍大些） 线绳
纸筒（可以自己用纸卷,粗细约和铅笔相仿）
实验原理： 一：缓冲装置
二：减速装置
实验过程： 一：缓冲装置： 1）将碎纸屑放入纸盒,约放纸盒体积的1/3
2）将鸡蛋放进去,并再放入纸屑,纸屑放的不要太少,要稍紧些,就是在将纸盒封上时,摇晃纸盒感觉不到鸡蛋动了为最宜.至此纸盒包装完毕；
3）将纸筒用透明胶固定在纸盒的棱上,使纸盒在落地前,纸筒先与地面接触,以起到缓冲作用
二：减速装置：1）将线绳系在帆布的四个角上
2）另一端都固定在纸盒的一个顶角上（注意,是同一个顶角）
装置完成,可以操作着试一下的!科学让鸡蛋坚如磐石
古代人常用“鸡蛋碰石头”来比喻自不量力.可见,鸡蛋是极易碎的,轻轻一磕就碎了.如果说鸡蛋能从十几米高的地方落下而安然无恙,那简直就是天方夜谭.但是科学有时能将不可思议的事情变为现实.今天,就让我们共同走进这个神话吧.
首先,让我们明确一下从十几米的高空落下是一个什么概念.不难算出,若不计空气阻力,物体落地时的速度将达到十多米每秒.为了让大家更好地明白这么快的速度将产生什么样的作用效果,我打一个比方.这就好比一辆时速达40km/h的汽车突然撞到了墙上,后果可想而知.如果不采取任何措施,不要说是鸡蛋,就是一块石头,恐怕也要粉身碎骨.
这样一件看似不可能的事情,是否就不可办到呢?不是的,科学的魅力正在于此.只要我们依据正确的科学道理,提出可行的解决方案,再经过一次次实践的检验,不断改进,是完全可以办到的.
今天,第四届科技节的“高空坠蛋”比赛给我们提供了自由发挥的机会.让我们放飞想象的翅膀,来创造这个奇迹!
比赛规则：
将一个采取了一定保护措施的鸡蛋从五楼阳台上扔下,使其自由下落.在鸡蛋不破的前提下,整个装置重量（不包括鸡蛋）越小,落地点距指规定的地点越近,其比赛成绩就越靠前.
一、科学道理：
（一）、理论依据：
1、动量定理表达式：Ft =△p
其中△p指的是动量的变化,F指的是冲力的大小,t指的是力的作用时间.
由于鸡蛋在下落的过程中,动量的变化△p一定,鸡蛋所受的力F与力的作用时间t成反比,即t越大,F就越小,作用在鸡蛋上的力就越小.这样,鸡蛋就不容易碎了.
2、由空中垂直下落的物体所受空气阻力f与空气的密度ρ、物体的有效横截面积S、下落的速率v的平方成正比,阻力的大小可表示为f=CρSv2,其中C为阻力系数,一般在0.2～0.5之间,ρ=1.2kg/m3,物体下落经过一段时间将达匀速,这称为终极速率.
我们可以发现如下的一些日常现象：
雨滴在空气中下落,速度越来越快,所受空气阻力也越来越大. 当阻力增加到与雨滴所受重力相等时,二力平衡,雨滴开始匀速下落.
跳伞运动员在空中张开降落伞,凭借着降落伞较大的横截面积取得较大的空气阻力,得以比较缓慢地降落.这些都是这个公式在生活中的应用.
明白了这以后,就不会认为装置的加速度是9.8m/s2了.
3、一切物体都具有惯性.在“高空坠蛋”整个装置落地的一瞬间,装置静止,然而鸡蛋由于惯性,还会继续运动,造成与装置挤压、碰撞,容易损坏.如何将鸡蛋由于具有惯性而造成的影响降到最低,还需要我们进一步分析解决.
（二）、规则分析：
有了理论指导,就可以分析比赛规则了.目的是在不违反比赛规则的情况下,充分考虑各方面的影响和应当解决的问题,以制定切实可行的方案.
由于比赛规则有一个大前提就是鸡蛋不破,鸡蛋一旦破了,便会被淘汰,一切努力也就白费了.因此,最重要的就是要保证鸡蛋不破,然后再考虑如何使装置重量尽可能小,使装置稳定性尽可能高.保证鸡蛋不破就要加强保护措施；重量尽可能小就要选用密度小的材料,能省就省；稳定性尽可能高,一是要投得准,二是装置受大气影响尽可能小.
二、方案设计：
在前面理论依据的支持下,又认真分析了比赛规则,找到了问题的关键所在,现在可以制定可行性方案了.
结合在同学们中的调查和全国各地举行过类似比赛的方案来看,比较常见的、有一定可行性的方案有以下几种：
1、降落伞型：
降落伞型,顾名思义,就是利用降落伞,增大空气阻力,以使鸡蛋连同整个装置平稳落地.
这种方案最容易想到,因为跳伞、宇宙飞船减速,都运用了这个方法,效果很好.安全性极高,使整个装置达到较小的速度即可匀速下落.装置的重量也不会很重.唯一的缺点就是：受大气扰动影响太厉害,会使实验装置飘忽不定,准确性较差,往往不能落到指定位置,从而影响了比赛成绩.
2、外包装型：
外包装型,就是用较多的减震材料将鸡蛋严严实实地包裹起来.比如泡沫、棉花、各种填充材料等.通过这些材料的缓冲作用,达到保护鸡蛋的目的.
这种方案也较容易想到.平常生活中用各种填充材料保护贵重用品的方法相信大家都见到过.这的确是一个有效的方法.这种方案由于受空气阻力影响很小,所以准确性较高.由于所使用的材料都是密度极小的,所以可将整个装置的重量降到最低.但美中不足的是：整个装置是自由下落状态,到达地面时的速度较大,因而对装置的坚固度和缓冲效果要求较高,安全性稍差一点.
3、不倒翁型：
不倒翁型,就是使整个装置像不倒翁一样,把重心尽可能降低,使得装置下落时能保持稳定状态,确保始终让一个面着地.那么保护工作只需要在这一个面做好就行了,从而节省了材料.
这种方案充分考虑到了上一种方案可能出现在空中翻滚现象,经过改进形成的.其可靠性远远高于第一种方案,材料更节省,准确性更高.美中不足的就是为了确保装置的重心降低,势必要在底部放上一个质量较大的物体,这就大大加重整个装置,将影响比赛成绩.
4、多面体型：
多面体型,就是把整个装置制作成一个多面体,将鸡蛋用结实的绳子固定在多面体的中央,使整个鸡蛋悬空.装置落地后,不论哪个面着地,鸡蛋都不会着地,鸡蛋就完好无损了.
这种方案无需额外的材料,只需要制作多面体的骨架和几根线即可,用料极其节省,因而重量会大大降低.因受空气阻力较小,所以稳定性较好.但这种方案也有一个大的缺点就是多面体不易扎制,结实程度不高,落地后可能会散架,鸡蛋也就岌岌可危了.
5、双气球型：
双气球型,就是将鸡蛋放在一个气球中,充入一定量空气,在外面再套一个气球,充入适量空气.这样两层气球之间就会形成一个气垫,会使鸡蛋免受地面的冲击.
这种方案所用材料应该是所有方案中最省的,重量只是两个气球的重量,几乎可以忽略不计.但这种方案有一个致命的缺点就是两层气球之间有一块是紧密接触的,没有气垫的保护,如果此面着地,一切都完了.另外,由于重量太轻,受空气扰动影响,其稳定性也不是很好.
6、螺旋桨型：
螺旋桨型,就是在整个装置上方安置一个螺旋桨,靠流动的空气推动或遥控,使螺旋桨旋转起来,以提高安全性和准确度.这极像直升飞机的飞行原理.
这种方案因螺旋桨的转动而减小了装置下落的速度,安全性更高.如果是遥控,准确性也会很高.问题是如何保证螺旋桨始终朝上,螺旋桨一旦不朝上,准确性将无从谈起.如何保证螺旋桨平稳旋转也是一个问题.
7、滑翔机型：
滑翔机型,顾名思义,就是将鸡蛋悬挂在滑翔机下方,整个装置就会在空气中滑翔,最后会平稳地降落.
这种方案准确性极差,降落地点不确定.如果不限制落地点的话,这无疑是一个好方案,安全性较高.在这种比赛规则下,不提倡这种方法.
8、盐水型：
盐水型,就是配一个密度很大的氯化钠溶液,让鸡蛋漂浮在上面,落地后盐水就充当了缓冲材料,保证鸡蛋不破.
这种方案新颖独特,用盐水作缓冲,安全性较高,受到空气阻力影响很小,准确性较高.但装置不易控制,如果装置在空中翻滚,盐水洒出,就起不到保护作用了,因此,一定要保证装置重心要稳,并且尽可能降低.这种装置的重量问题也是不容忽视的,毕竟,盐水的密度要比泡沫大得多.
9、吸管组型：
吸管组型,用几根吸管绑在一起做成吸管组,将几组吸管组搭成金字塔形,将鸡蛋夹在中间,用胶条固定.吸管由于是中空的,可以起到缓冲作用.
这种方案材料来源广泛,重量轻,体积小,因而准确性较好.至于安全性嘛,可能要差一点,吸管的缓冲作用毕竟有限.
10、综合型：
综合型,就是将几种保护措施结合起来使用,造出的装置也是五花八门.
综合型装置的安全性肯定会大大提高,这是毫无疑问的.准确性很难说究竟是提高了还是降低了.不过有一点可以确定,那就是装置的总重量大大增加,可能会影响比赛成绩.
… …
上面大体介绍了十种方案.其实还有很多方案,就不一一列举了.不难看出,这十种方案各有利弊,很难找出一个十全十美的方案.而且,各种方案的偶然性较大.以上仅是从理论层面对各种方案进行了分析,实际操作中会有各种意想不到的事情发生.
三、实践检验：
（一）、外界影响分析：
受当时天气状况、场地情况、装置制作情况、鸡蛋的大小和形状等,都会对比赛结果产生一定影响.
1、天气状况的影响：
天气状况对这种比赛的影响可以说是非常大的.主要影响是风力的大小.理想的天气状况应该是几乎没有风,这样才能保证一些需要借助空气阻力来减速的装置能够平稳降落.如果风太大,那么降落伞型、螺旋桨型、双气球型等类型的实验装置就会在风中摇摆不定,准确性会很差,安全性也会大大降低.
2、场地情况的影响：
场地情况的好坏直接影响了比赛成绩.这里的场地场地主要是指装置落地的场地.理想的场地应该平坦、松软,这样会大大增加成功的几率.遗憾的是这次比赛场地是大理石地面,平坦尚还可以,但是坚硬无比,这无疑是对装置的一次严酷的考验.这就要求我们的装置一定要结实,缓冲效果要好.
3、装置制作情况的影响：
装置制作的好坏具有很大的不确定性.试验时试验成功并不代表着在正式比赛中会成功.因为试验时整个装置从十几米高的地方落下,会造成装置整体或局部的损坏,如果再用试验过的装置去比赛,这些损坏造成的影响便会显现出来.会让认为安全可靠的装置出现意外情况.如果再制作一个新的装置,即使原理跟试验时的装置一模一样也无法保证制作得和试验时的装置没有差别,问题往往就出现在这细小的差别上.
4、鸡蛋的大小和形状的影响：
也许你会问：鸡蛋的大小和形状还对试验效果有影响吗?回答是肯定的.经请教物理老师宋老师后得知：鸡蛋越小越不容易破.对此你可能会不理解,其实我也不明白.宋老师给了一个恰当的事例：将大小不等的一筐鸡蛋晃几晃,你会发现：大的鸡蛋先破,小的鸡蛋后破.由此可以得知：小的鸡蛋更结实一点.如果拿两个蛋壳厚薄不同不一样的鸡蛋相碰,一定是蛋壳薄的鸡蛋先破.由此可以得知：蛋壳厚的鸡蛋更结实一点.另外,形状规则的鸡蛋由于受力均匀,会比不规则的鸡蛋结实.因此,所用鸡蛋太长、太圆、太扁或鼓出一块、凹下一块都不行.
如果比赛规则允许自带鸡蛋的话,一定要注意以上内容.如果不让自带鸡蛋,只好听天由命了.
由此可以看出,这种比赛中许多不确定因素都是人们难以预料的.对于前两种影响,对每一个参赛者都是公平的.条件好对大家都好,条件不好对大家都不好.对于后两种影响,要求我们一定要细心,力求将装置调试得完美无缺,比赛时才能确保万无一失.
（二）、临场窍门：
一切准备工作准备就绪后,就只等着实地检验自己的装置了.
正式比赛也并不意味着结局已定.经分析,这里面还是有很多窍门的.
首先,一定要将自己的装置对准投掷点.如果没有对准投掷点,装置落地时还有什么准确度可言?对准投掷点,可以先向下扔一个小石子,看小石子落地点与起落点的关系,再根据这个确定自己装置的起落点.可以反复试验几次,以找到最好的起落点.
再次,对于要求稳定下落的装置,一定要调整好落地面朝下,确保重心稳定,装置的这种姿态一定要求重心最低,才会避免装置在空中翻滚、摇摆、抖动.如果重心不够低,可临时在装置底面捆绑一个重物.但这样会使装置重量大大增加,这是不得已而为之呀.
最后,尽量将装置置于所允许高度的最低点,这样下落高度就会降低,装置落地时的速度就会降低,增加了安全性.
四、最佳方案：
在充分考虑了各中方案的利弊和外界环境对装置影响的大小之后,我们选取了一个最佳方案,即外包装型.选取它的理由如下：
1、外包装型装置选用材料密度小,重量轻,能够以较少的材料,较轻的重量达到较好的保护效果.
2、稳定性高.因其受空气阻力的影响较小,可以沿着一条近似竖直向下的轨迹下落,如果起落点选得准,落地点也会很准.
3、排除了装置在空中翻滚可能造成的影响.由于鸡蛋周围各个方向的保护程度都是一样的,因此,装置哪一个面先着地,都会受到缓冲材料的保护.即使装置在空中翻滚,也不会对装置的安全性产生太大影响.
4、材料来源广泛.因为所选材料是泡沫、棉花等常见材料,因而便于寻找,装置的造价也不会太高.
5、成功几率高.只要保护材料足够厚,保护效果足够好就可以了.无须进行各种调试,使装置状态最佳.在下落过程中无须手动干预,就不会因人们可能的失误而对比赛产生影响了.
因而,“外包装型”方案应该是最好的.最好只是相对而言,其实这种方案也有缺点,那就是落地后可能会反弹,影响了准确性.
解决的方法就是在装置外包一层弹性较小的材料,使得装置落地后不会弹起.另外,在装置外面贴双面胶也是一个好方法.
五、总结分析：
高空坠蛋,看似不可能的事情经过一番讨论分析也会变成现实.科学的魅力正在于此.它能用科学的手段解决这种类似问题.小小的高空坠蛋中竟有这么复杂的内容,竟蕴涵着这么多的科学道理,不禁想起毕达格拉斯的一句话：处处留心皆学问.
留心身边的小事吧!其中会蕴涵着丰富的科学道理,只要我们去发现,去实践.科学真理的大门刚刚向我们敞开,里面充满了神秘与未知,等待我们去探索!

❹ 11、I、用如图所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤

Ⅰ（1）在做实验前首先应该平衡摩擦力，此过程应排在把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶专之前，即B之后；属
（2）电磁打点计时器使用的是4-6V的低压交流电源，故步骤D中不能使用直流电源，而应该使用4-6V的低压交流学生电源；
（3）根据牛顿第二定律可知物体的加速度a与物体的质量M成反比，所以a-M图象是曲线，而仅仅根据曲线很难判定加速度a与物体的质量M到底是什么关系，但a-

1

M

应该成正比例关系，而正比例关系图象是一条过坐标原点的直线，所以应作a-

1

M

图象．
Ⅱ甲图：当拉力F等于0时，小车已经产生力加速度，故原因是平衡摩擦力时木板倾角过大．
乙图：当拉力F已经不为零时，小车仍然没有产生加速度，故原因是忘记平衡摩擦力或平衡摩擦力时平衡摩擦力不足，即平衡摩擦力时，木板倾角太小．
故答案为：Ⅰ（1）平衡摩擦力；B；（2）D；直流电源；4-6V的低压交流学生电源；（3）G；作a-M关系图象；作a-

1

M

图象；
Ⅱ平衡摩擦力时木板倾角过大；平衡摩擦力时，木板倾角太小．

❺ 物料提升机施工方案

××物料提升机施工方案
一、工程概况
本工程为××综合楼，位于华光路西首，恒兴花园院内，总建筑面积5800平方米，建筑占地面积1100平方米，工程东西总长71.2米，宽16.44米，采用图纸为淄博市建筑设计院设计图纸，工程图编号为2001047，工程主要由营业房、办公楼二部分组成，其中一、二层为营业房，三、四层为办公用房，局部六层为水箱间，总高度25.8米，根据工程状况和施工现场布置，本工程设置两台WSS8OB外吊笼物料提和施工现场布置，本工程使用要求，提升机安装高度21.6米，共18个标准节，每个标准节1.2米，提升机架体离建筑物3.5米，计划2002年7月15日安装。
二、安全要求：
1.提升机应有产品标牌，标明额定起重量、最大提升速度、最大架设高度、制造单位，产品编号及出厂日期，并附产品合格证。
2.提升机在安装完毕后，必须经正式验收，符全程要求后方可投入使用。
3.应配备考试合格持有操作证的专职司机，严禁无证开机。
4.井架出入口支承桥的钢花梁两端要用14号铅丝扎牢，并用Ф6钢筋捆牢固，桥枋要铅丝与花梁扎牢。
5.井架出入口与建筑物连接的平桥（台）必须架设牢靠，宽度不应小于该井架的宽度，平桥板必须满铺，不得留有隙，平桥（台）两侧应架防护栏杆和挂安全立网，护栏杆距平桥（台）面高度以1.2m左右为宜，中间要加设横杆不少于二度，护栏杆的垂直距离应于40cm，井架与建筑的距离为3m，应在平桥底挂兜底安全平网。
6.井架在楼层的出入口上方架防护挡板或挂安全平网防护，并在出入口设层间活动安全闸门和在显眼处挂有安全操作规定牌子和警示标志。
7.架体的三个外侧面要满挂密眼安全立网，安全网的重叠应小于10cm，并绑扎牢靠。防护杆、板的空隙应大于50mm，高度与架体相同。
8.作业人员严标禁乘吊篮升降.
9.在加体安装和拆除作业时,应设专人指挥,作业区上方及地面10m范围内设警戒区，并有专人监护，靠近交通道路或有人操作的地方还要设置防护档板。
三、提升机机构安全要求
1.卷扬机的选用制造，应满足额定起重量、提升高度、提升速度等参数的要求。
2.提升机宜选用可逆式卷扬机。
3.卷筒两端凸缘至最外层钢丝绳的距离，不应小于钢丝绳直径的2倍。卷筒边缘必须设置防止线绳脱出的防护装置。
4.卷筒与钢丝绳直径的比值应不小于30。
5.卷扬机符合现行国家标准《建筑卷扬机》的规定。
6.滑轮组的滑轮直径与钢丝直径的比值：提升机不应小于25。
7.滑轮应选用滚动轴支承。滑轮组与架体（或吊篮）应采用刚性连接，严禁采用钢性连接，严禁采用钢丝绳铅柔性连接和使用开口拉板式滑板。
8.提升钢绳不得接使用。端头与卷筒应用压置卡牢，在卷筒上应能按顺序整齐排列。当吊篮处于工作最低位置时，卷筒上的钢丝绳应小于3圈。
9.钢丝绳应符合现行国家标准《圆股钢丝绳》的规定，并有合格证。
四、电气安全要求
1.选用的电气设备及电气元件，必须符合提升机工作性能、工作环境等条件的要求，并有合格证。
2.提升机的总电源应设短路保护及漏电保护装置，电动的主回路上，应同时装设短路、失压、过电流保护装置。
3.电气设备的电阻值（包括对地电阻值）必须大于0.5MΩ，运行中必须大于1000Ω/V。
4.提升机的金属结构及所有电气设备的金属外壳应接地，其接地电阻应小于10Ω。
5.当提升机高度超过相邻建筑物的避雷装置保护范围时，应按现行国家标准《施工现场临时用电安全技术规范》JG4688中的4.4.2条规定条件装避雷装置，其接地电阻应小于10Ω。
6.工作照明开关，应与主要电源开关相互独立。当提升机电源被切断时，工作照明不应断电。各自的开关应有明显标志。
7.禁止使用倒顺开关作为卷扬机的控制开关。
8.电动机应符合现行国家标准《电机基本技术要求》的规定，并有出厂合格证书。
9.提升机的电气设备的制作与组装，应符合国家现行标准《施工现场临时用电安全技术规范》、《电气装置安装工程施工及验收技术要求》等的规定。
五、安全防护装置及安全要求
1.提升机应具有下列安全防护装置并满足其要求：
①安全停靠装置。吊篮运行到位时，停靠装置将吊篮定位。该装置应可靠的承担吊篮自重、额定荷载及运料人员和装卸时的工作荷载。
②断绳保护装置。当吊篮悬挂或空中发生断绳时能可靠的将其停住并固定在架体上。其滑落行程，在吊篮满载时不得超过1米。
③上极限位器（防冲顶装置）。该装置应安装在吊篮允许提升的最高工作位置。吊篮的越程（指从吊篮最高位置与天梁最低的距离），应小于3米，当吊篮上升到达到极限高度时，限位器即行动作，切断电（指可逆式卷扬机）或自动报警。
④楼层口停靠安全门。各楼层的通到处，应设置闭停安全门，应采用连锁装置（吊篮运行到位时方可打开）。停靠安全门可采用钢管制造，其强度应能承受1KN/m的水平荷载。
⑤吊篮前后安全门。吊篮的上料口处装设安全门。安全门宜采用连锁开启装置，升降运行时安全门封闭吊篮的上料口，防止物料从吊篮中滚落。
⑥吊篮前后安全门。吊篮两侧处应设防护栏，防护栏宜采用工具式装置封闭吊篮两侧，防止升降运行时物料从吊篮的两滚落。
⑦吊篮顶部防护棚。篮顶部应装设防护棚，防护棚宜采用接叠双向开启式，以利长料运送，防止人员进入吊篮作业时物料从吊篮个方坠落伤人。
⑧首层上料中防护棚。防护棚应装设在提升机架体面进料口上方，其宽度大于提升机的最外部尺寸，长度为低架提升机应大于3m，高架提升机应大于5m其材料强度应能承受10kpa的均布荷载，也可采用50mm厚木板架设或采用两层竹笆，上下竹笆距应不小于600mm。
⑨紧急断电开关。紧急断电开关应设在便于司机操作的位置，在紧急情况下，应能及时切断提升机的总控制电源。
⑩信号装置。该装置是司机控制的一种响装置，其音量应能使各楼层使用提升机装卸物料人员清晰听到。当司机不能清楚地看到操作者和信号指挥人员时，必须加装通讯装置，通讯装置必须是一个闭路的双向电气通讯系统，司机应能听到每站联系，并能向每一站讲话。
五、基础安全要求：
1.土层压实后的承载力，应不小于80kpa。
2.浇注C20混凝土，厚度500mm。
3.基础表面应平整，水平度偏差不大于10mm。
4.基础应有提排水措施。距基础边缘5m的范围内，开挖沟槽或有较大振动的施工时，必须有保证架体稳定的措施。
5.提升机附墙架的设置应符合设计要求，其间隔一般不宜大于9m，且在建筑物的顶层必须设置1组。
6.附墙架与建筑物结构的连接应进行设计，并形成稳定结构，不得连接在脚手架上，严禁使用铅丝绑扎。
7.附墙架上的材质应与架体的材质相同，不得使用木杆、竹竿等做附墙架与金属架体连接。
六、安装与拆除安全要求
1.一般安全要求
（1）新制作的提升机，架体安装的垂直偏差，最大不应超过架体高度的1.5‰；多次使用过的提升机，在重新安装时，其偏差不应超过3‰，并不得超过200mm。
（2）井架截面，两对角线长度公差不得超过最大边长的名义尺寸的3‰。
（3）吊篮导靴与导轨的安装间隙，应控制在5～10mm以内。
（4）拆除作业前检查的内容包括：
①查看提升机与建筑物及脚手架的连接情况。
②查看提升机架体有无其他牵拉物。
③临时附墙架、缆风绳及地锚的设置情况。
④地梁和基础的连接情况。
2、架体的安装与拆除安全要求
（1）安装架体时，应先将地梁与基础连接牢固。每安装两个标准节（一般不大于4m）,应采取临时支撑或临时缆风绳固定，并进行初校正，在确认稳定时方可继续作业。
（2）架体各节点的螺栓必须紧固，螺栓应符合孔径要求，严禁扩孔或开孔，更不得漏装或以铅丝代替。
（3）装拆人员在作业时，必须戴安全帽，系安全带，穿防滑鞋。不准以抛掷方式传递工具、器材，拧螺丝时，不准双手操作，只能一手搬扳手，一手紧握架体杆件。
（4）在进行拆架体作业时，架体孔内必须铺满能满足使用及安全要求的脚踏板，板两端应超出支承位外边沿100mm以上，以保证操作的安全。
（5）拆除作业中，严禁从高处向下抛掷物件。
拆除作业宜在白天进行，因故中断作业时，应采取临时稳固措施。
3.卷扬机安装安全要求
（1）卷扬机应安装在平整坚实的位置上，宜远离危险作业区，视线应良好。
（2）固定卷扬机的锚桩牢固可靠，不得以树木、电杆代替锚桩。
（3）当钢丝绳在卷筒中间位置时，架体底部的导向滑轮应与卷筒轴垂直，否则应设置辅助导向滑轮，并用地锚、钢丝绳拴牢。
（4）提升钢丝绳运行中应架起，使之不拖地面和被水浸泡。必须穿越主要干道时，应挖沟槽并加保护措施。严禁在钢丝绳穿行的区域堆放物料。
（5）离开架体安装的卷扬机，第一个导向滑轮与卷扬机的距离，对带槽卷筒要大于卷筒宽度的15倍，槽卷筒要大于20倍。
七、使用安全与管理要求
提升机安装后，应由主管部门按照要求设计进行检查验收，确认合硌发给使用证后，方可交付使用。
1.用前和使用中的检查应包括下列内容。
（1）使用前和使用中的检查应包括下列内容：
①金属结构有无开焊和明显变形。
②架体各节点连接螺栓是否紧固。
③附墙架、缆风绳、地锚位置和安装情况。
④架体的安装精度是否合理。
⑤电气设备及操作系统的可靠性。
⑥卷扬机位置是否合理。
⑦电气设备及操人系统的可靠性。
⑧信号及通讯装置的使用效果是否良好清晰。
⑨钢丝绳、滑轮组的固接情况。
⑩提升机输电线路的安全距离及防护情况。
（2）定期检查。定期检查每月检查一次，由有关部门和人员参加，检查内容包括：
①金属结构有无开焊、锈蚀、永久变形。
②扣件、螺栓连接的紧固的完好性。
③提升机构装置有无钢丝的完好性。
④安全防护装置无缺少、失灵和损坏。
⑤缆风绳、地锚、附墙架等有无人松动，
⑥电气保护装置的灵敏度试验。
（3）日常检查。日常检查由作业司机在班前进行，在确认提升机正常时，方可设入作业。检查内容包括：
①地锚与缆风绳的连接有无松动。
②空载提升吊篮做一次上下运动，验证是否可靠，并同时撞限位器和观察安全门是否灵敏完好。
③高架提升机作业时，应使用通讯装置联系，低架提升机在多工种、多数层同时，应专设指挥人员，信号不清不得开机。作业中不论任何人发出紧急停车信号，应立即执行。
④当吊篮在悬空吊挂时，卷扬机司机不得离开驾驶座位。
⑤在支承安全装置未有支承好吊篮时，严禁人员进入吊篮。
⑥吊篮在运行时，严禁人员将身体任何部门伸入架体内。在架体附近工人人员，身体不得贴近架体。使用组合架体时，进入吊篮工作人员，应随时注意相邻吊篮的运行情况；人和物料、工具不得越入相邻的架体内。
⑦架体的斜杆和横杆，不得随意拆除；如困运输需要，也只准将部分少数斜杆拆除。各楼层的出入口所拆除的斜杆，应安装回在被拆除的开口节的上或下一节上，开与该节原有的斜杆成交叉状，但连续开口不允许人于两节。且必、须在适当的地方装上与建筑物刚性锚固的临时拉杆或支撑，以保持架体的刚度和稳定。
⑧闭合主电源前或作业突然断电时，应将所有开关扳回零位。在重新恢复作业前，应在确认提升机动作正常后方可继续使用。
⑨发现安全装置、通讯装置失灵时，应立即停机电修复，作业中不得随意使用极限限位装置。
⑩使用要经常检查钢丝绳、滑轮工作情况。如发现麻磨损严重，必须按有关规定及时更换。
采用摩擦式卷扬机为动力提升机，吊篮下降时，庆在吊篮得至离地面1～2m处，控制缓缓落地，不允许吊篮自由落下直接降至地面。
作业后，将吊篮至地面，各控制开关扳至零位，切断主要电源，锁好闸箱。
2.管理要求
（1）提升机使用应进行经常性的维修保养，并符合下列要求。
①司机应按使用说明书的有关规定，对提升机各润滑部，进行油润滑。
②维修保养时，应将所有控制开关扳至零位，切断主电源，并在闸箱处挂“禁止合闸”的标志，必须时应设专人监护。
③提升机处于工作状态时，不得进行保养、维修，排除故障应在停机后进行。
④更换零件时，零部件必须与原部件的材质性能相同，并应符合设计与制造标准。
⑤维修主要结构所用焊条及焊缝质量，均应符合设计要求。
⑥维修和保养提升面架体顶部时，应搭设上人平台，并应符合高处工作业要求。
（2）提升机应由设备部门统一管理，不得对卷扬机和架体分开管理。
（3）金属结构码放时，应放在垫木上，在室外存放，要有防雨及排水措施。电气、仪表及易损件的存放，应注意防震、防潮。
（4）运输提升机各部件时，装车应垫平，尽量避免磕碰，同时应注意各提升机的配套性。

❻ 某同学用如图甲所示的装置做“物体质量一定时，探究加速度与物体受力的关系” 实验。 ①用游标卡尺

．来(1)① （2分）
②疏密间隔相同（自2分）③选钩码和小车作一整体为
研究对象，使增加（或减少）的悬挂钩码取自（或放
入）小车上，保证改变拉力时，研究对象质量不变
（2分）。
(2)①连线如图乙所示（2分）；②○V1（2分）；
③2.0(2分)，1.50(2分)，1.0(2分)；④C(2分)。(5) ………（3分）

❼ 金刚石绳索取心钻进

绳索取心钻进是不提钻取心(钻进)方法之一,即在钻进过程中,当岩心管装满岩心或岩心堵塞时,不需要把孔内的全部钻杆柱提升到地面,而借助专用的打捞工具从钻杆柱内把内岩心管取上来;只有当钻头磨损失需要检查或更换时才提升全部钻杆柱的钻进方法。它是当代地质钻探的一种新方法;在我国发展十分迅速。以绳索取心为主体的金刚石钻探,已成为地质钻探三大技术体系之一。

(一)金刚石绳索取心钻探的特点和功能

图2-1 绳索取心钻探示意图

1—金刚石钻头;2—扩孔器;3—内管总成;4—外管;5—打捞器;6—钻杆柱;7—绞车;8—钢丝绳

金刚石绳索取心钻探是指在钻探施工过程中提取岩心时不用提升全套钻柱,而是通过绞车和钢丝绳把打捞器下放到孔内,将容纳岩心的内管连同岩心一同提至地表;然后再将空的内管投放孔内(自重投入,干孔用钢丝绳送入,仰孔和水平孔用泵送入),继续钻进,如此重复进行(图21)的取心钻探方法。

1.绳索取心钻探的特点

在钻探施工过程的回次钻进中,不用提出全套钻柱(包括外管)、而借助绳索打捞器打捞内管取心,可实现长孔段连续钻进。

2.绳索取心钻探的主要功能

1)减少升降钻具时间,增长纯钻进时间,大幅度提高钻探效率,降低每米钻探成本。

2)有效提高岩矿心采取数量与品质。

3)明显提高金刚石钻头寿命。

4)增加钻孔的稳定性,减少坍塌掉块现象。

5)减少钻杆连接螺纹的磨损,延长钻杆寿命。

6)减少钻机升降作业系统的磨损与动力消耗。

7)便于根据岩层变化更换内管类型或更换无岩心钻进。

8)绳索取心钻具可兼用于下封隔器进行地层渗透性试验,输送聚合物混合液以护孔堵漏。

9)减轻现场操作人员劳动强度。

(二)金刚石钻进采用绳索取心的意义

1.普通金刚石双管的缺憾

普通金刚石双管钻进小时效率高、进尺快;但突出存在以下两方面问题:

(1)回次钻进时间短

其原因是:

1)岩心容纳管的长度有限。

2)在破碎地层钻进或由于操作使用问题容易造成岩心堵塞,必须提钻。

(2)提、下钻辅助时间长

据统计,岩心钻探的纯钻进与升降工序时间各占计入台月时间的30%～40%。辅助时间主要部分是升降钻具时间,孔愈深所占比例愈大。

随着资源开发利用程度的提高,地质勘探钻孔的深度有增加趋势;如何缩短辅助时间,研究认为:关键在升降工序。

减少升降工序时间的途径有以下几个方面:

1)改进升降设备及操作,减少升降钻具时间。这是过去一直强调的一个方面,但效果有限;并且在金刚石钻进中,如果提下钻速度过快则会产生较大的抽吸及压力激动,不利于保持孔壁稳定;甚至还容易产生事故。

2)采用绳索取心。采用绳索打捞岩心容纳管(内管)而不提出钻杆的方法,能大大节约升降钻具时间,这种方法简单、易行,适用范围广,有利于推广应用。

3)柔杆钻探。实施有一定难度,我国只进行过阶段性试验,适用孔深亦有限。

4)反循环连续取心。岩心随钻进被反循环冲洗介质携带到地表,不需专门捞取,能获得实时样品且更大程度地节约了升降工序的时间。但反循环连续取心对设备及工艺的要求较高,目前应用的钻孔深度也有限。

2.绳索取心钻进的优点

绳索取心能大幅度减少提下钻次数,提高钻进效率,同时能减少钻头与孔壁碰撞及扫孔造成的消耗;岩心堵塞能及时打捞,既能保证岩心、矿心质量,也能提高纯钻小时效率和钻头寿命。此外,钻杆与孔壁间隙小,有一定屏蔽作用;钻杆升降次数少则有利于保护孔壁和快速穿透复杂孔段;打捞通道还有利用于钻孔弯曲测量及其他孔底监测等。绳索取心的优点可概括为“三高”、“两低”、“一优”。

1)“三高”即钻速及钻头寿命高,纯钻进时间利用率高,岩(矿)心采取率高。

2)“两低”即工人劳动强度低,钻探成本低。

3)“一优”即岩心矿心品质优良,结构清晰,完整度好,纯洁性高。

(三)金刚石绳索取心钻具结构

1.实现绳索取心钻进对钻具结构的基本要求

绳索取心钻进要求必须具有既能取心又能在钻杆内升降内管的钻具。因此,与普通金刚石小口径钻具相比,绳索取心钻具除了能够实现单动和卡取容纳岩心外,还必须完成下列主要动作:

1)内管必须从钻杆内通过。采取途径:①增大钻杆内径,使用薄壁、大径钻杆并要求内外平整。②适当缩小内管外径、增加钻头底唇面厚度。

2)内、外管相对独立(打捞时能分离)。

3)内管总成能悬挂在外管总成内的座环上。并使卡簧座端部离钻头内台阶有一定的间隙,保证钻具良好的单动性和底部的通水性。

4)内管总成到达外管总成中预定位置时,能及时反馈信号。

5)打捞器在一定速度范围内能从钻杆中下到内管总成上端,并把装有岩心的内管总成捞取上来。

6)钻进时内、外管有固定的相对位置。即需要限位装置,限位装置有上、下之分:①定位机构。防止内管总成在岩心推力及冲洗液上举力作用下上行,形成“打单管”现象。②悬挂机构。防止内管总成底端直接座在钻头内台阶上,堵水,摩擦或破坏单动性能。

7)需要有能抓住内管总成,且能取消限位,释放内管总成的打捞机构装置。

8)需要有安全解脱内管装置。

在打捞器捕捉住内管总成提拉不动或提升过程中遇阻时,能够安全解脱内管总成,以防止损坏钢丝绳。

此外,绳索取心钻具还应具有内管总成长度能够调节、内管受到保护、岩心堵塞报信等要求。

2.绳索取心钻具组成

根据绳索取心钻进的技术要求,为了使钻具结构简单,动作灵活,经久耐用,以达到提高钻进效率、减轻劳动强度、降低钻探成本之目的,我国在绳索取心钻进技术生产试验、扩大应用的同时,不断总结经验,研制、采用了多种形式的绳索取心钻具。随着使用经验的积累和应用领域的拓宽,绳索取心钻具的结构(部件)还在不断改进和完善,并且派生出新的钻具。但其基本结构原理和形式仍未发生变化。

它们虽然都有着各自的特点,但在钻具结构上,与世界各国的金刚石绳索取心钻具大致相似。

下面以我国研制、常用的S75型绳索取心钻具为例作介绍。绳索取心钻具可分为单动双层岩心管总成、打捞器总成、钻杆和钻头4个部分。随着钻探条件、取心要求、钻孔角度、深度以及孔内岩层、孔壁稳定和漏失情况的不同,局部结构会有变化。

(1)单动双层岩心管总成部分(图2-2)

图2-2 S75绳索取心钻具双管总成结构图

1—弹卡挡头;2—捞矛头;3—弹簧销;4—回收管;5—张簧;6—弹卡室;7—弹卡钳;8—弹簧销;9—弹卡座;10—弹簧销;11—弹卡架;12—内接头;13—锁;14—碟形弹簧;15—垫圈;16—螺母;17—开口销;18—弹簧座;19—黄油嘴;20—螺母;21—垫圈;22—阀堵;23—轴承;24—调节螺母;25—接头;26—下轴;27—外管;28—内管;29—扩孔器;30—内管接头;31—卡簧;32—卡簧座;33—钻头;34—悬挂座环;35—悬挂肩套;36—扶正环

单动双层岩心管总成又分为外管总成和内管总成。

1)外管总成。由弹卡挡头—弹卡室—上扩孔器—外管—下扩孔器—钻头组成并按序连接。

2)内管总成。由捞矛头—弹卡装置—到位报信机构—岩心堵塞报警机构—单动机构—内管保护机构—调节机构—内管—卡心装置组成并连接。

绳索取心钻具单动双层岩心管总成是实现绳索取心的核心部分。其中弹卡钳又称定位机构,在钻进时防止内管上移。阀体及其有关组合部件又称到位报讯机构,这种机构国外大部分钻具没有,但生产实践中十分需要。该机构采用液压差报讯原理,其阀堵可以自动实现3个不同位置(内管下降、钻进状态、打捞状态),钻具到位报讯灵敏准确,可使钻探人员准确掌握开始钻进的时间。蝶形弹簧及其有关组合部件又称岩心堵塞报讯机构,当岩心充满内管或发生堵塞压缩弹簧,推动内管上移,使水眼三分之二面积被阻塞而泵压骤升,既防止了烧钻,又可使钻探人员及时中止钻进。扶正环又称扶正机构,固定在扩孔器与外管螺纹连接处,对内管起扶正定中心作用。内管和外管的长度可以根据具体需要情况作同步增长或缩短。内管通过上部轴承实现单动,其内壁宜光滑以减少岩心进入阻力。很多派生绳索取心钻具产品,都是从变化内管总成结构,增加若干功能机构来实现的。

(2)打捞器总成部分(图2-3)

图2-3 S75绳索取心钻具打捞器

1—打捞钩;2—弹性圆柱销;3—捞钩架;4—弹簧;5—铆钉;6—脱卡管;7—重锤;8—弹性圆柱销;9—安全销;10—圆柱销;11—接头;12—油杯;13—开口销;14—螺母;15—垫圈;16—轴承;17—压盖;18—连杆;19—索卡套;20—绳卡芯;21—圆柱销;22—定位销套

打捞器总成由接头—单动防扭轴承—安全销—重锤—脱卡管—打捞钩组成并连接。

在钻探取心过程中,通过专用的地表绞车和钢丝绳下入或提升打捞器来安放和提取内管总成。只有在孔内充满冲洗液并且在不会造成损伤的前提下,内管总成才自由投入而不用打捞器送入孔底。在大斜度孔和水平孔钻进时,打捞器要通过泵送的方法才能到达孔内预定位置。打捞器能实现安全脱钩。当捞取岩心遇阻时,绳索取心绞车用力向上提拉,直至将安全销拉断。如不见效,则拉紧钢丝绳,由孔口沿钢丝绳投入脱卡管,当脱卡管到达打捞钩上端时,放松钢丝绳,打捞钩头部斜面沿捞矛头的圆锥体向下滑移并逐渐张开;与此同时,打捞钩尾部向内收缩;这样,脱卡管便可罩住打捞钩尾部,使打捞钩与内管总成脱开而提出钻孔,然后在地表处理。

整套钻具必须具有如下机构:

图2-4 弹卡定位机构

1—弹卡挡头;2—捞矛头;3—弹簧销;4—回收管;5—张簧;6—弹卡室;7—弹卡;8—弹簧销;9—弹卡座

1)定位机构。其主要作用是钻进过程中固定内岩心管在工作位置,它是钻具结构的关键部分。采取的结构形式各不相同,大体上分为弹卡和球卡两种类型,其中弹卡型应用较多,中国、瑞典、美国等均采用这种形式。图2-4所示为弹卡定位机构,它主要由弹卡架、弹卡、张簧等零部件组成。内管总成投入钻杆内后,弹卡借助张簧的弹力张开一定角度,并沿钻杆内壁下滑,到达外管总成中的预定位置时,弹卡两翼进一步张开,并贴在弹卡室的内壁上,其上端有较小内径的弹卡挡头,钻进过程中可以防止内管总成左右摆动和向上串动,同时,弹卡室内壁上所镶焊的合金或弹卡挡头上的拨叉带动内管轴承上部机构和外管总成一起旋转,以减少弹卡的磨损。

2)悬挂机构(见图2-2所示)。由内管总成上的悬挂环与外管总成中的座环组成,可使卡簧座与钻头内台阶保持2～4mm间隙。

3)打捞机构。它由打捞器的打捞钩、内管总成的捞矛头及回收管组成(见图2-2和图2-3)。打捞钩与重锤下行,冲击捞矛头后张开,继续下行至捞矛头颈部,弹簧使之复位收拢,抓住捞矛头。开动绞车上提,回收管上行迫使弹卡钳收拢,使内管总成从定位机构中释放出来(图2-5)。

图2-5 打捞示意图

1—回收管;2—弹卡;3—弹卡挡头;4—打捞钩

4)单动机构。由轴、轴承、轴承座,及蝶簧座组成(图2-2)。

5)内管保护机构。见图2-2所示,它是由轴,轴承座、弹簧、弹簧套组成的缓冲机构。采心时,外管带动轴上行压缩弹簧,卡簧座坐在钻头内台阶上,可以避免内管承受大的拉力而损坏。

6)调节机构。见图2-2所示,它由调节螺母及调节接头组成,可调节卡簧座与钻头内台阶的间隙。

7)扶正机构。在外管下端近钻头处装置扶正环。扶正环用以扶正内管,保证内外管同心和便于岩心进入。扶正环常用黄铜或尼龙制作并开有通水槽。

8)安全脱卡机构。在打捞受阻时,为避免拉断钢丝绳,有两种安全脱卡形式:①打捞器上有安全销,其抗拉强度小于钢丝绳;②稍放松钢丝绳,使打捞钩顺捞矛头的锥面向下并张开。顺钢丝绳投入脱卡管罩住打捞钩尾部,打捞钩无法收拢而与内管总成脱离接触。

9)干孔送入机构。干孔或孔内液面低时,内管总成高速下落可能造成钻具损坏。因此应用钢丝绳送入。但要求到位后能自动脱离、回收。干孔送入机构可与打捞器设计为一体(如YS-60可拆除),亦可另附装置。S75钻具可利用已有的附加装置,该装置亦可用于安全脱卡。

10)到位报信机构。由弹卡架、复位簧、阀体、定位簧、弹簧、调节螺堵、阀堵等组成。投放内管时阀堵关闭,液流从内管与钻杆的间隙中流通。到位后悬挂坐落在座环上,环隙被堵塞,冲洗液压力升高,克服张簧的张力使阀堵下移,阀门打开,阀堵的粗径移出定位簧后、定位簧即限制其复位,泵压下降。因此泵压的变化即到位信号。捞取岩心时,提捞矛,阀体及阀堵随之上行,直至阀堵越过堵水位置,不阻碍冲洗液下泄。内管总成提出地表后,复位簧使阀堵自动回到关闭位置。

11)岩心堵塞报警机构。由滑套、蝶簧、调节螺母等组成。内管打捞或岩心堵塞时顶起内管,压缩蝶簧,使滑套向上运动,直至堵塞悬挂接头上的通水眼,使泵压升高(图2-6)。

图2-6 岩心堵塞报警示意图

1—通水眼;2—滑套;3—碟簧;4—外管;5—调节螺栓

悬挂接头通水眼处有限位台阶,滑套只能堵塞通水面积的2/3,这样在报警的同时不致造成烧钻事故。

(3)绳索取心钻杆

其与常规金刚石岩心钻探用钻杆的不同点是,地质岩心钻探用的绳索取心钻杆一般要求内平和外平,以便在钻杆内升降内管总成;并尽量减少钻头壁厚,采取较粗的岩心。

(4)绳索取心金刚石钻头

绳索取心钻探效果在很大程度取决于正确地选择金刚石钻头。通常把金刚石钻头有一定寿命作为某一工矿区采用绳索取心技术的先决条件之一。例如金刚石钻头寿命要是回次进尺长度的5～10倍,通常不低于30m;只有最坚硬岩层才降低到15～30m。而大量情况下为30～300m,少数条件下高达500～1000m。

绳索取心钻头因克取环面较宽,特别讲究钻头唇面造型与水路冲洗冷却条件。

根据岩层情况,分别选用天然金刚石表镶钻头、聚晶钻头、复合片钻头和人造金刚石孕镶钻头。

(四)绳索取心钻具规格系列

金刚石绳索取心钻具的规格系列标准,随着推广应用的经验积累和应用范围的扩大而不断完善。

我国原地质矿产部于1976年完成第一种规格S56绳索取心钻具的试验、技术鉴定并批量生产,迄今已开发、形成S46,S59,S75,S91四种口径标准系列绳索取心钻具。同时还开发了专门用于煤田钻探、坑道钻探、水文地质钻探、深孔和复杂条件下用的增强型绳索取心钻具,派生出内管为半合管型的,带三层管的(第三层为塑料管,可与岩心一齐储存)、内管超前的、兼能采集气体的以及孔底局部反循环绳索取心钻具,专门应用于松软、脆碎、易被冲蚀的岩矿层钻探取心,或者用于采取非挠动岩矿心样品。并成功开发了带液动锤的绳索取心钻具和不提钻换钻头的绳索取心钻具,进一步扩大了绳索取心钻探应用领域与效果.特别是用于若干复杂地层和硬岩层钻进更为有利。

我国地质系统研制和采用的绳索取心钻具规格系列。按用途分为如下六类:

1)常规绳索取心钻具规格有46mm,59mm,75mm,91(95)mm。

2)坑道内水平孔用绳索取心钻具规格有46mm,59mm。

3)带液动冲击器的绳索取心钻具规格有59mm,75mm,91mm。

4)增强型绳索取心钻具(用于复杂地层和深孔)规格目前有75mm。

5)不提钻换钻头绳索取心钻具规格有75mm,91(95)mm。

6)水文钻探用绳索取心钻具规格目前有135mm。

在国内,除原地质矿产部研制采用的绳索取心钻具外,其他部门和地方省市地勘单位亦研制了若干品种系列的绳索取心钻具:如原冶金部门和有色金属总公司系统的YS系列和TK系列,原煤炭部门的SQ系列,原四川省地矿局的SM系列;原北京市地矿局的JS系列;原河北省地矿局SZG系列;以及原黄河水利委员会设计院的SG型绳索取心钻具等。上述绳索取心钻具包括带液动锤的、在坑道内使用的、带三层管和半合管的,以及增强型绳索取心钻具等类型,都有各自特点,并在生产中推广应用。

(五)绳索取心钻探技术的应用领域

随着地质勘探事业的发展,绳索取心钻探技术的进步,在世界范围内其应用领域亦不断拓宽。已经应用的领域有:固体矿产钻探、砂矿钻探、石油、天然气钻探、工程地质钻探、地热钻探、水域钻探、冰层钻探、科学深孔钻探、坑道钻探。

(六)金刚石绳索取心钻探工艺

在进行绳索取心钻探施工之前,现场操作人员必须经过技术培训,要求熟悉绳索取心钻具结构原理和使用维护规程,能熟练根据钻探施工条件,合理掌握钻进参数,充分发挥金刚石绳索取心钻探优越性,减少各类事故,保证绳索取心顺利进行。

1.钻探准备工作

1)钻探设备的选择包括钻机(最好能实现机上捞心,采用大通孔立轴钻机或动力头钻机)、泥浆泵、绳索取心绞车等设备以及拧卸、提引工具等进行合理选择,性能可靠。

2)钻孔结构设计通常情况下当钻孔不超过1000m时,宜用一径或两径到底的钻孔设计。只有在地层复杂,孔深较大时,才采取多径成孔的钻孔结构。金属矿多用69mm孔径,煤田多用75mm,95(91)mm孔径。

3)钻具选择根据所钻探的岩、矿层情况,合理选择取心管的类型。例如采用常规结构、带半合管或三层管结构等。

4)钻杆选择根据岩层复杂程度和孔深情况,合理选用常规绳索取心钻杆或增强型钻杆。

5)钻头选择按照钻探所遇岩层和矿层,合理选择不同结构和磨料的钻头,达到保证质量、提高效率、降低成本的目的。

6)冲洗液的选择根据地层稳定性和完整程度,合理选择冲洗液类型。如果使用泥浆,要保证泥浆性能,防止钻探过程中出现各类孔内事故和钻杆内结泥皮现象。

2.绳索取心钻具的组装、检查与调整

新采用的绳索取心钻具下孔前,应按照说明书对内、外管和打捞器总成进行认真检查,然后将内管总成装入外管总成,调整内外管长度配合,并用打捞器试捞内管总成,确认符合技术要求后方能下孔使用。

1)外管总成的组装和检查外管总成由钻头、扩孔器、稳定器(上部),外管、弹卡室、弹卡挡头、座环及扶正环组成。检查时注意:①外管每米弯曲度不大于0.3mm;②扶正环无变形;③稳定器之外径宜略小于扩孔器;④所有螺纹处要涂丝扣油,以增强密封性能,方便拧卸。

2)内管总成的检查内管总成由捞矛头、弹卡、单动轴承、内管、卡管座等组成。检查时注意:①各部件丝扣拧紧,尤其要防止卡簧座倒扣(有用反扣设计);②装入弹卡动作应灵活,两翼张开间距应大于弹卡室内径;③钻具有到位报信机构时,宜根据孔深调节工作弹簧预压力,单位机构灵活,轴承套内注满黄油;④内管平直无弯曲现象和凹坑;⑤卡簧内径与钻头内径相匹配,比钻头内径小0.5mm为宜。

3)打捞器检查将打捞器与绳索取心绞车的钢丝绳相连接,并注意检查:①打捞钩安装周正,无偏斜;②尾部弹簧灵活可靠,头部张开距离以8～12mm为宜;③脱卡管能确保安全脱卡作用。

4)内外管总成装配和调整 装配时注意检查:①弹卡与弹卡挡头的顶面应保持一定距离,一般为3～4mm;②卡簧座与钻头内台阶保持合理间隙,一般为2～4mm。该间隙可通过内管总成调节螺母进行调整;③内管总成在外管总成卡装牢固,捞取方便灵活。

3.金刚石绳索取心钻进工艺参数

绳索取心钻进和常规金刚石岩心钻探一样,必须根据岩层特性、钻头类型、钻孔深度、钻孔倾角、钻孔直径,冲洗液类型和所用设备和钻具性能等因素选择优化钻进工艺参数,主要指钻压、转速和冲洗液量。上述参数的合理选择,是决定取心质量、钻速、钻头寿命、回次进尺长度、提钻间隔等技术经济指标的主要因素。

1)钻压绳索取心钻进环状克取面积比常规取心钻进要大,因此钻进时所用钻压亦相应增大。绳索取心一般用于中硬至硬(6～11级)的岩层中钻进,当用常规表镶和孕镶金刚石钻头时的钻压范围,推荐值如表2-1所示。实际采用钻压应按具体岩层条件、钻头类型、钻头实际尺寸(如超径钻头)等,通过实践合理确定。为减少钻孔弯曲,降低钻压,绳索取心钻进宜选用底唇面接触面积小的钻头,如多水口、交错唇面和齿形结构的钻头,可以明显降低钻进时所需的钻压,利于防止孔斜。

表2-1 绳索取心钻进用钻压推荐值

2)转速和常规金刚石取心钻探一样,在孔径、孔深、冲洗润滑条件、孔壁稳定性、岩层研磨性、钻杆坚固性以及设备等条件允许下,尽量取较高转速钻进。当用孕镶钻头时,平均钻头的线速度一般为1.5～3.0m/s;当用表镶钻头时则为1～2m/s。上述转速亦宜根据具体施工条件确定。

3)冲洗液和冲洗液量。绳索取心钻进在条件许可时宜用无固相和低固相并加有润滑剂的冲洗液。当用泥浆时宜用优质搬土做原料,防止在钻杆内结泥皮现象。确定冲洗液量的要素有两种:①保持环状间隙上返流速在0.45m/s至1.0～1.5m/s范围内。②保持钻头唇面单位面积(cm²)冲洗液量在3～5L/min(中硬至硬岩)或2.4～4.0L/min(硬至坚硬岩)。根据后者用不同直径的绳索取心孕镶金刚石钻头,钻进时所需冲洗液量推荐值见表2-2所示。上述冲洗液量亦宜根据具体施工条件合理确定。

表2-2 绳索取心钻进冲洗液量推荐值

4.绳索取心操作要领

(1)投放内管

将检查合格的内管总成,由机上或孔口投入孔内。遇漏失层孔内无冲洗液时不用投放内管,应用打捞器干孔送入机构送入孔内,亦可泵入适量冲洗液后迅速投入内管总成。

(2)开始钻进

当在孔口投入内管并确认内管已下降到位后,才能开始扫孔钻进。钻进过程中如发现岩心堵死.或者当进尺已接近岩心容纳管长度时,应停止钻进,并适当冲洗钻孔。

(3)捞取岩心

捞取岩心根据所用设备采用孔口下打捞器捞取法或机上下打捞器捞取法。

1)孔口打捞法。操作程序包括提断岩心、提升主动钻杆、卸开主动钻杆、钻机移离孔口、下放打捞器、开动绳索绞车提升内管总成、将备用内管总成二次投入。

2)机上打捞法。操作程序包括提断岩心,钻具不离开孔底,卸开机上捞取岩心专用水龙头压盖(图2-7),打捞器通过水龙头下入机上钻杆而到达孔底,开动绳索绞车,提升内管总成。尤其在采用机上打捞法时宜用回水漏斗(图2-8)将溢出的冲洗液引向水源箱。

(4)大斜度和水平孔绳索取心钻进

在钻进大斜度和水平孔用绳索取心时,钻杆柱有专门机构进行起下钻。投放内管和打捞岩心时则由专门设计的安全输送装置进行(图2-9)。操作程序是:①投放内管。将内管塞入钻杆。再塞入安全输送器,接上封接头,启动水泵,借泵压将内管送下,到位后提出输送器,进行钻进。②捞取内管。回次终了,将卸去加重杆的打捞器接在输送器上塞入钻杆,接上密封接头,启动水泵,借泵压将打捞器送抵孔底内管总成顶部,捞住矛头,拉出内管总成并取心。

图2-7 机上捞取岩心专用水龙头

1—压盖;2—三通接头;3—轴承;4—内套;5—异径接头胶管

图2-8 回水漏斗

1—漏斗;2—接头;3—胶管;4—卡盘

图2-9 绳索取心内管和打捞器安全输送装置

1—内管总成;2—打捞器;3—输送器;4—密封接头

图2-10所示为专门设计用于水平孔的水龙头结构图。其上部带中心孔的塞堵是泵送内管和打捞器用的。钻进时则更换实心塞堵。水龙头内孔能通过打捞器和内管总成。

图2-10 水平孔用水龙头结构图

5.钻具的维护保养

为了保证绳索取心钻具的正常使用,防止钻具零部件失灵。捞取岩心失效而导致提钻处理甚至发生孔内事故,必须经常检查钻具,作好维护保养工作。重点检查项目是:

1)弹卡磨损情况和张簧是否变形,并经常注油润滑。

2)单动轴承是否灵活,并定期清洗注入黄油。

3)内管有无弯曲和凹坑变形,发现不合用时宜修理或更换。

4)卡簧及卡簧座有无变形和过磨损,卡簧座水口深度不小于4mm。

5)每次提钻要检查弹卡挡头拨叉磨损断裂情况,发现磨出圆角要用锉修平。

6)悬挂环和座环磨损情况,发现吻合面已磨成圆锥面时要及时更换。

7)每次捞取岩心前检查打捞钩头部和尾部弹簧磨损情况,如有明显磨损变形要及时更换。

8)钢丝绳有无损伤断股情况,并注意涂油保养。

9)全套钻具、钻杆螺纹磨损情况,并经常涂丝扣油保护。平常应平整堆放,防止锈蚀。

6.常见故障及排除方法

1)打捞器捕捞不住内管总成。其原因是捞矛头损坏,打捞器钩挂不住,岩粉沉淀或有实物覆盖矛头,打捞钩损坏或尾部弹簧断而失灵等。其处理方法是反复提放打捞器数次,如无效,提出打捞器,然后提钻检查处理。

2)打捞器捕捞住内管总成后提拉不动。其原因是岩心堵死或卡簧倒扣,使内管总成在钻头内台阶和弹卡挡头间顶死,岩心下端呈倒蘑菇头状并卡在钻头底部;弹卡的弹性轴销脱出卡住回收管,卡簧座下端和内管螺纹部分因岩心堵死变形,通不过外管总成座环,悬挂环和座环严重损坏相互卡死,弹卡挡头拨叉折断,内管总成被卡等。其处理方法是使用安全脱卡机构使打捞器脱钩。如确认是岩心蘑菇头造成的,则将钻具放到孔底研磨片刻,再下打捞器试捞。如无效,提钻处理。

3)打捞途中遇阻提拉不上来。其原因是钻杆螺纹变形,阻挡内管通过,内管严重弯曲变形,通不过钻杆,所用泥浆低劣,杂质多,在钻杆内结成泥皮,阻碍内管等。其处理方法是:首先使用安全脱卡机构提出打捞器,继而提升钻具检查原因,并更换不合格的钻杆或内管;调整泥浆性能,并有效采用循环沉淀系统,增设除砂器和除泥器。

4)打捞出的内管缺失岩心或无岩心。其原因是岩心直径与卡簧不匹配,造成没有拔断岩心或未卡紧中途脱落;弹卡不起作用,钻进时内管上窜,形成“单管”钻进,内管总成因各种原因下放未到位,钻进时形成“单管”钻进;岩心松软(如煤层)未采取合理结构的钻具和钻进规程等。其处理办法是检查卡簧是否合格,弹卡是否磨损失灵,以及造成打“单管”之原因;如因地层松软宜更换合理结构的(内管超前、带半合管、用底喷式钻头和带孔底反循环的)钻具等。

5)钻进效率低。其原因是岩层致密坚硬,超过10级,钻头金刚石质量差或胎体性能与岩层不匹配;钻头内径过度磨损,岩心变粗,进不去卡簧,形成堵塞;卡簧已损坏,岩心受阻,内管有损伤、阻碍岩心顺利进入等。其处理办法是将内管总成提出并检查卡簧、卡簧座和内管,采用与岩层性能匹配的钻头和钻进规程,必要时换常规钻进或用带液动锤的绳索取心钻具。

6)钻孔偏斜严重。其原因与处理方法与普通金刚石钻进类似,不再赘述。

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