如何根据不同的岩石条件选择合适的坑道钻机钻具组合？

选择合适的坑道钻机钻具组合，需要考虑岩石的硬度、研磨性、完整性等特性，以下是一些基本的选择原则：

钻头的选择

• 软岩地层

• 对于硬度较低、抗压强度小于 50MPa 的软岩，如页岩、泥岩等，可选用三翼或四翼的刮刀钻头。这种钻头具有较大的切削刃面积，能够快速切削软岩，钻进效率高。

• 当软岩地层含有一定的砂质成分，具有中等研磨性时，可使用镶齿牙轮钻头。它通过牙齿对岩石的挤压和剪切作用来破碎岩石，能够适应一定程度的研磨性地层，且牙齿磨损后可更换，使用寿命较长。

• 中硬岩地层

• 对于硬度适中、抗压强度在 50 - 100MPa 的中硬岩，如砂岩、石灰岩等，可选用硬质合金钻头。它的切削刃由硬质合金制成，具有较高的硬度和耐磨性，能够有效地破碎中硬岩石，且钻头的结构形式多样，可以根据不同的钻进要求进行选择。

• 在研磨性较强的中硬岩地层中，孕镶金刚石钻头是一个不错的选择。这种钻头在胎体中均匀地镶嵌着金刚石颗粒，通过金刚石的磨削作用来破碎岩石，具有极高的耐磨性和钻进效率，但成本相对较高。

• 硬岩地层

• 对于硬度较高、抗压强度大于 100MPa 的硬岩，如花岗岩、玄武岩等，一般采用表镶金刚石钻头。其金刚石颗粒较大，镶嵌在钻头表面，能够承受较高的压力和扭矩，适用于硬岩的钻进。

• 当硬岩地层的研磨性非常强，且岩石的完整性较好时，可考虑使用 PDC（聚晶金刚石复合片）钻头。PDC 钻头具有高硬度、高耐磨性和良好的切削性能，能够在硬岩中实现高效钻进，但对钻头的选型和使用技术要求较高。

钻杆的选择

• 普通地层

• 在一般的岩石条件下，普通的无缝钢管钻杆即可满足要求。其具有较高的强度和刚度，能够承受钻进过程中的扭矩和轴向力，且成本较低，适用范围广。

• 对于一些深度较浅、岩石硬度较低的坑道钻探，也可以选用铝合金钻杆。铝合金钻杆重量轻，便于搬运和操作，能够提高钻进效率，但强度相对较低，不适用于深孔和硬岩钻进。

• 复杂地层

• 当遇到复杂的岩石条件，如破碎带、裂隙发育地层时，应选用高强度、高韧性的钻杆，如地质专用钻杆。这种钻杆采用特殊的钢材和加工工艺，具有较好的抗疲劳性能和抗断裂性能，能够在复杂地层中稳定工作，减少钻杆断裂等事故的发生。

• 在一些高温、高压的特殊地层中，需要使用耐高温、高压的钻杆。这些钻杆通常采用特殊的合金材料制成，能够适应特殊的工作环境，保证钻进的安全和顺利进行。

岩心管的选择

• 完整地层

• 在岩石完整性较好的地层中，可选用普通的单层岩心管。它结构简单，成本较低，能够满足一般的岩心采取要求。

• 对于一些对岩心质量要求较高的勘探工作，可使用内螺纹岩心管。这种岩心管的内壁加工有螺纹，能够更好地固定岩心，防止岩心在提升过程中晃动和脱落，提高岩心的采取率和完整性。

• 破碎地层

• 当岩石破碎、易坍塌时，应选用双层岩心管或三层岩心管。双层岩心管具有外管和内管，外管用于保护内管和岩心，内管用于收集和保存岩心，能够有效地防止破碎岩石进入岩心管，提高岩心采取质量。三层岩心管则在双层岩心管的基础上增加了一个半合管，进一步提高了对岩心的保护效果，适用于极其破碎的地层。

• 在一些松散、易流失的地层中，还可以使用隔水岩心管。这种岩心管在底部设有隔水装置，能够防止地下水或泥浆进入岩心管，保护岩心不受污染和破坏，有利于准确分析岩心的物理和化学性质。