趙玉紅， 李曉光， 孫曉慶

(1. 吉林大學 環(huán)境與資源學院, 吉林 長春 130021； 2. 東北電力設計院， 吉林 長春 130022)

?

空氣冷卻劑鉆取柱塞泥巖的方法及防塵措施

趙玉紅1， 李曉光2， 孫曉慶1

(1. 吉林大學 環(huán)境與資源學院, 吉林 長春 130021； 2. 東北電力設計院， 吉林 長春 130022)

用空氣作為冷卻劑鉆取實驗用柱塞泥巖，其方法是泥巖在不做任何處理的情況下，進行切割修整、鉆取柱塞樣品和修平柱塞上下端面時，將空壓機排氣管連接在鉆頭冷卻管上，適當選取空氣壓力，保證鉆取過程中鉆頭降溫，并把鉆取碎屑帶走。防塵措施是將制樣所用的切割機、鉆床和巖石切片機，按其形狀制作相應地有較好透明度的有機玻璃防塵罩，同時配有吸塵器，及時吸走鉆取柱塞泥巖時產(chǎn)生的粉塵，有效防止了對操作人員造成的傷害。

空氣冷卻劑； 泥巖； 防塵罩

0 引 言

巖心是野外鉆取的用于進行地質(zhì)研究和礦產(chǎn)勘查必須采集的實物資料。通過巖心可以了解地下巖石的各種物理特性,如力學性質(zhì)、結構和構造、礦物組成和化學成分，及巖層的厚度和埋藏深度，巖礦的空間分布和相互關系，礦石的品位和選冶性能，巖石的年齡，巖層流體，巖石中微古生物和痕量元素，地應力場的方向和大小等。為進行地質(zhì)構造、地球物理和地球化學研究，進行礦產(chǎn)資源評價，礦床開采和工程建筑物設計，提供可靠的依據(jù)。

實驗用柱塞樣品是測試孔隙度、滲透率、飽和度、粒度、碳酸鹽含量、相對滲透率、巖石潤濕性、孔隙結構、毛管壓力、巖石壓縮系數(shù)及巖石電性參數(shù)等試驗用的巖樣。泥巖柱塞樣品是實驗用巖樣的一種。柱塞樣品是沿著與巖心軸線或?qū)永砻娴拇怪钡姆较?，從全直徑巖心上定向鉆取出的。

目前，鉆取柱塞樣品常用的鉆頭冷卻劑有鹽水、油、液氮等[1]，鉆取堅硬巖樣時通常使用鹽水和水等作為鉆頭的冷凝劑，鉆取疏松的樣品時通常用液氮作為鉆頭的冷凝劑，而且?guī)r心要做固定處理，即冷凍柱狀巖心，在鉆取過程中要確保液氮流量足以保持巖心處于冷凍狀態(tài)，而且能把鉆取碎屑帶走。修整柱塞樣品時也要用液氮冷卻鋸片。修整好的柱塞樣品裝入套筒中，兩個端面上裝上篩網(wǎng)。該方法復雜繁瑣，在鉆取過程中液氮流量難以控制，液氮流量小了，保持不了冷凍，不能把鉆屑帶走；液氮流量大了，會導致鉆頭凍住，無法鉆取。而且冷凍后的樣品會產(chǎn)生形變，在做測試實驗時也會受限制。

本文在巖心鉆取過程中，使用空氣作為冷卻劑鉆取實驗用柱塞泥巖，將空壓機排氣管連接在鉆頭的冷卻管上，保證鉆取過程中鉆頭降溫，并且能把鉆取碎屑帶走。同時配套了相應的防塵措施，即將制樣所用的切割機、鉆床和巖石切片機，按其形狀制作了有機玻璃防塵罩，并配有吸塵器，有效地防止了對操作人員造成的傷害。該方法簡單、經(jīng)濟適用。

1 空氣作為冷卻劑鉆取柱塞泥巖

泥巖屬于疏松樣品，用鹽水、油、液氮等作為鉆頭冷卻劑，難以鉆取實驗用的柱塞泥巖樣品。在泥巖不做任何處理的情況下，用空氣作為冷卻劑鉆取柱塞泥巖，該方法簡單、經(jīng)濟適用，鉆取的柱塞泥巖成功率高(見圖1)，用空氣作為冷卻劑鉆取柱塞泥巖的具體方法如下。

圖1 鉆取的柱塞巖心

1.1 切割修整泥巖樣品

先將泥巖樣品放在切割機(見圖2)上進行切割修整，使樣品的形狀規(guī)則[2]。修整時用力要輕，以防樣品損壞。使用切割機時同時打開空壓機和吸塵器開關，給適當?shù)膲毫?，使鋸片降溫。用吸塵器及時將鋸出的粉塵吸出。

1.2 空氣冷卻鉆取泥巖樣品

將切割規(guī)整的泥巖樣品放到鉆床上(見圖3)，用金剛石鉆頭將樣品鉆成圓柱狀，在用鉆床鉆取樣品時，先將空壓機排氣管連接在鉆頭的冷卻管上，適當選取空氣壓力，保證鉆取過程中鉆頭降溫，并且能把鉆取碎屑帶走，操作時用較小的力以鉆取垂直形狀柱塞樣品，使鉆取的柱塞樣品不會變形。使用鉆床時同時打開吸塵器開關，及時將鉆取的碎屑和粉塵吸出[3-6]。

圖2 切割機圖3 鉆床

1.3 修平泥巖上下端面

用巖心切片機(見圖4)修平柱塞樣品的上下端面。用巖心切片時也要輕輕轉動搖把，以防樣品突然受到較大力被損壞。使用巖心切割機時，同時打開吸塵器開關，及時將鋸出的粉塵吸出。

圖4 巖石切片機

2 防塵措施

泥巖在鉆取過程中會產(chǎn)生大量的粉塵，如不采取防護措施，室內(nèi)將產(chǎn)生嚴重的污染并對操作人員造成嚴重的傷害，操作人員即使戴上防護面罩，也難免會受到一定的傷害[7-8]。為了保證泥巖鉆取的質(zhì)量和數(shù)量，同時操作人員也不受到傷害，我們對切割機、鉆床、切片機進行了防塵處理，做了相應的有機玻璃防塵罩，保證了切、鉆泥巖過程的順利進行，成功地防護泥巖在鉆取過程中會產(chǎn)生的大量的粉塵[9-15]。

2.1 切割機防塵罩

該防塵罩為長方形，在正面設有兩個窗口，上面長條開口為切割機手柄擺動窗，開口兩側裝有膠板，便于手柄擺動時擋住防塵飛出，下面的開口為切割機搖把開口，便于固定、卸下巖心。左側面下方設有一個窗口，并裝有拉門，用于送取巖心。右側設有4個小孔，1、2號孔用于插入水管或氣管，3號孔用于插入吸塵管，4號孔為電源線出口。防塵罩上面左側設有窗口，并裝有拉門，為電源開關口，見圖5。

(a) 正視圖

(b) 左側視圖

(c) 上視圖

2.2 鉆床防塵罩

鉆床防塵罩為梯形方體，有兩塊組成，便于使用時安裝，兩塊連接部用金屬夾連接。左側設有2個開口，孔1為中間長條開口，空壓機排氣管接口，可隨鉆頭上下移動，開口兩側裝有膠板，便于鉆頭上下移動時擋住防塵飛出，上面設有一個大的圓孔，便于鉆頭插入，兩側裝有膠板用于防塵，孔2為吸塵管插口。見圖6。

圖6 鉆床防護罩

2.3 巖石切片機防塵罩

切片機防塵罩為長方體，左側有一開孔1，為電機軸開口，右側有兩個開口，孔2為電機軸開口，開口兩側裝有膠板條，以防電機左右移動時粉塵飛出;孔3圓孔為吸塵管插口，用于及時吸出粉塵，后面下方有一圓孔為水管連接口。防塵罩底邊為凹型槽，直接安裝在巖石切片機巖屑箱上，達到了密封防塵飛出的效果,見圖7。

(a) 正視圖(b) 右視圖

圖7 巖心切片機

3 結 語

經(jīng)實踐證明，用空氣作為冷卻劑鉆取實驗用柱塞泥巖的方法切實可行，而且操作方法簡單、經(jīng)濟適用，鉆取的柱塞泥巖樣品成功率高。相應的防塵措施設計合理，有機玻璃防塵罩較好的透明度，在鉆取柱塞泥巖時視線不受任何影響，配有吸塵器，及時吸走鉆取柱塞泥巖時產(chǎn)生的粉塵，有效地防護了鉆取巖樣時所產(chǎn)生的粉塵對操作人員造成傷害。既經(jīng)濟耐用，又便于清洗，達到了防塵效果。

[1] SY/T5336-2006,中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準[S].

[2] 李海江.淺議特殊巖心樣品制備技術[J].中國新技術新產(chǎn)品,2013(7):169.

[3] 鄧 理,李 黔,高自力.巖石可鉆性評價方法研究新進展[J].鉆采工藝，2007,30(6):27-29.

[4] 秦永厚,王正海.滲透率測定重要一環(huán)——樣品采集[J].化工管理，2015(14):57-58.

[5] 王正海.非常規(guī)致密泥頁巖儲層巖心前期處理技術[J].石化技術,2015(1):72.

[6] 劉顯峰.有色金屬地質(zhì)金剛石繩索取芯鉆進工藝分析[J].黑龍江科學,2014,5(11):206.

[7] 劉占元,陳 勝,樊晶光,等.塵肺發(fā)病率分析[J].中華勞動衛(wèi)生職業(yè)病雜志,2001,19(1)：23-26.

[8] 何偉明.水泥制造企業(yè)粉塵危害及防塵措施分析[J].建筑安全,2013(1):70-76.

[9] 侯敬華,許德山,樓望林,等.綜合防塵措施及其效果的評價[J].金屬礦山,1990,8(10):11-22.

[10] 葉炳杰,商 群,史子春,等.石材加工行業(yè)防塵措施的效果和評價[J].海峽預防醫(yī)學雜志,2000(4):21-22.

[11] 王開松,王開軍.采煤機綜合防塵措施的改進[J].礦山機械,2004(7):109-110.

[12] 付 宇.淺談尚一礦綜合防塵措施[J].江西煤炭科技,2012(1):18-19.

[11] 李浩健.煤礦井下粉塵的研究與防治初探[J].科技資訊,2015(11):72.

[14] 張慶勇,李少龍,陳春華.新式除塵風機在炮掘工作面噴漿除塵時的應用[J].煤礦現(xiàn)代化,2015(3):23-24.

[15] 師亮亮.煤礦礦井綜合防塵措施分析[J].科技創(chuàng)新與應用,2013(29)：103.

Using Air Coolant Method in Mudstone Plunger Drilling and Dust Control Measures

ZHAOYu-hong1,LIXiao-guang2,SUNXiao-qing1

(1. College of Environment and Resources, Jilin University, Changchun 130021, China;2. Northeast Electric Power Design Institute, Changchun 130022, China)

The plunger samples are used to test the parameters of porosity, permeability and saturation of rocks. Because mudstone is loose, it is difficult to use saline water, oil, liquid nitrogen etc. to drill experimental mudstone plunger. And it will produce much more dust in sample preparation process. When the air coolant method is used to cut and trim the plunger samples, mudstone does not need any treatment The exhaust pipe of the air compressor is connected to the cooling pipe of the bit, and air pressure is selected appropriately, the bit cooling in the drilling process can be achieved, and fragments can be taken away. For dust prevention measures, transparent organic glass dustproof covers are designed according to the shapes of cutting machine, drilling machine and slicing machine. Meanwhile, a vacuum cleaner was is equipped, in time to absorb the dust, it can effectively prevent the damage to operators. The method is the first attempt, and the corresponding dust control measures are developed. The success rate of the drilling mudstone plunger samples is high, and the method is simple, economical and applicable.

air coolant； mudstone； dust cover

2015-05-18

國家自然科學基金面上項目(41172205)

趙玉紅(1960-)，女，吉林長春人，高級工程師，主要從事水文地質(zhì)實驗研究。

Tel.: 0431-88502606； E-mail: zhaoyh@jlu.edu.cn

P 641.1

A

1006-7167(2016)03-0017-03