三门峡今日最低汽油价格_三门峡柴油价格表

2024-09-17 03:14:02

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三门峡市黄河石油商贸有限公司是2007-01-08注册成立的有限责任公司(自然人投资或控股)，注册地址位于渑池县英豪镇西马村。

三门峡市黄河石油商贸有限公司的统一社会信用代码/注册号是914112217967954858，企业法人茹文汉，目前企业处于开业状态。

三门峡市黄河石油商贸有限公司的经营范围是：汽油、柴油、机油、润滑油、燃料油（闪点大于60度）、沥青（不含危险化学品）、蜡油、渣油的批发。（涉及许可经营项目，应取得相关部门许可后方可经营）。

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黄河三门峡找水记

孙翠玉

据三门峡水文站1953年水文资料，黄河年最大流量12000m3/s，最小流量278m3/s，平均为1146m3/s，年变幅大。虽然黄河水资源丰富，水质优良，但含沙量太大，为世界含沙河流之最。据同年水文资科，含沙量为323kg/m3。水呈土**、泥土味、不透明、色度浊度指标达不到我国饮用水标准，也达不到大坝施工用水的要求，若要使用需经凝聚、沉淀和过滤等水处理，需要很大投资。这就叫做守着涛涛黄河水，却无水用的尴尬局面。为解决这个问题，三门峡工程局要求总队在坝址区域内寻找优质地下水或其他可用的地表水源。

为了寻找地下水和地表水资源，总队将任务下达给坝址工程地质队。在贾福海主任工程师和夏其发工程师领导下，组织我们这些刚出校门的年轻地质队员，收集三门峡地区的水文、气象、地质资料，并结合坝址的钻孔资料，进行综合分析研究，最后确定以寻找地下水为主攻方向，对岳家河流域调查为副攻方向，黄河水拟定为备用方案。

1.寻找地下岩溶水

贾工、夏工组织大家对区域内地质、构造、水文地质条件等资料，进行综合研究。认为第四纪黄土、第三纪红层、闪长玢岩和石碳二叠纪煤系等地层，基本无水可找。而坝址区下游七里沟口、黄河岸边出露大面积中奥陶纪马家沟灰岩地层，岩溶裂隙发育，具岩溶化地貌特征，地层厚度大，并向上游倾斜，大家推测：坝址区地下蕴藏着石灰岩岩溶裂隙含水层，能找到丰富的地下水资源，最后贾工拍板，确认开展灰岩岩溶裂隙含水层的勘探工作。1956年春，贾工下达了第一个供水勘探孔，编号为69号，定在坝址上游50m处，黄河右岸三级阶地三门沟谷里。该处出露闪长玢岩断层破碎带，既找闪长玢岩断层裂隙水，又可试探灰岩含水层的埋深及其水文地质条件，为进一步供水勘探工作提供水文地质依据。

69号孔由坝址工程地质队徐机长带领的先进机组施工，因这个钻孔地处黄土塬上的荒山沟谷里，距黄河岸边谷底高差100m上下，而且坡陡无路。在徐机长带领下修出了一条弯弯曲曲的便道，把柴油机、钻机、水泵和发电机等设备，肩扛手拉，艰难的搬到井位。50年代的早春，由于防寒设备差，冬季施工特别辛苦。冰天雪地，寒风刺骨，滴水成冰。有时提钻，钻A被冰冻住扭不开只好用喷灯烤，一不小心，手常被钻杆粘住伤手。工地上的地质员也用冻僵的手，一块一块地鉴定岩心，及时掌握钻孔的地质情况。经过十几个日日夜夜的艰苦奋战，克服了一个又一个困难，年轻的地质队员和钻探工人们，凭着满腔热情为修建大坝找到了闪长玢岩断层破碎带裂隙水，但水量太小，无供水价值。这时贾工和夏工到现场，经分析研究果断决定继续往下钻进，穿过石炭纪下煤系，当揭露到石灰岩时，孔内产生大量漏水，及时取心鉴定，终于找到了灰岩岩溶裂隙含水层，并出现地下水位徐徐上升，测得其地下水位在270m高程，为超过灰岩含水层顶板15m左右的承压水。在场人员兴奋不已，齐声高呼“水找到了”，“水找到了”，纷纷冲向电话机向总队领导报喜。贾工、夏工闻讯即刻赶到现场慰问员工，并看岩芯，查看地质和钻探记录，确认此次钻探成功，明确了灰岩岩溶裂隙含水层为承压水，水量丰富，水质优良，可供大坝施工用水，同时为进一步供水勘探指明了方向。但由于孔径太小，水位埋藏太深，没有这样的抽水设备，不易把水抽上来，于是就决定下一步钻孔采用大口径和探、采结合的施工方案，并把钻孔布置在黄河岸边灰岩埋藏较浅的地段，这样更有利于日后开采。

根据69号孔的勘探资料，1956年5月贾工又布置了74号探采结合孔，其井位于坝址下游100m的黄河右岸老鸦沟坡积层前缘处。钻孔设计为坡积层开挖，下16 吋保护管；煤系地层口径为14吋，灰岩地层12吋一径到底；孔深150m，全取心。任务下达后，钻探队认为口径太大，当时队里既无大口径设备，也没有这方面的施工经验，怎么办?只能边干边学，“摸着石头过河”。因为50年代初期，我国水文地质钻探刚刚起步，钻探设备和专业技术跟不上需求。为了完成找水任务，总队钻探科张鉴新科长带领钻探技术员亲临一线与大家一起探讨施工方案，群策群力，开展技术革新，选用苏制650型油压式钻机，用小钻机打大口径钻孔，当时大家都称谓是“发扬蚂蚁啃骨头精神”!施工中碰上不少困难，比如钻机小，钻头大，提钻下钻有困难；改进钻机固定问题，将钻机固定在滑道上；为了保证钻孔垂直度防止孔斜，就加长岩心管，从3m加到6m，钻杆上装制导向管；提高岩心采取率，改进取心方法，选用岩心管内装弹簧片钻头，防止掉心；岩心完整时，取心扭不断，用锯将钢筋锯成小段片，代替钢砂取心。及时掌握孔内地质及水文地质条件变化，加强钻探和地质人员的密切配合，地质技术人员全天候为一线服务，钻台有问题，不论白天夜晚，随叫随到，在现场工地解决问题，及时总结经验教训。上有贾工、夏工的指导，下有员工支持、帮助，我们这些年轻的地质技术员也在实践中逐渐成长。当钻孔深度打到30m时，揭露到灰岩地层，孔内产生大量漏水，又找到了灰岩岩溶裂隙含水层承压水。我们又极为高兴地向贾工报告，贾工把此找水消息转告了住在三门峡的前苏联专家，他们一起亲临现场，对我们找水取得的成果表示祝贺。同时指出三门峡大坝是大工程，必须对岩溶裂隙含水层承压水资源可靠性进行论证，查明储量和补给源。因此，74号孔需作长时间的抽水试验，三个降程的稳定时间分别为10天、10天、30天，创下我国当时大规模抽水试验的历史记录。其抽水试验技术要求和设备施工方案为：抽水空压机6台：1台14立方、2台9立方、3台3立方；二台发电机组；机器置放在74号孔右上方三级阶地三门村的麦地里。空压机串联使用，先将气送入储气罐，然后通过?127m/m钢管(送气管)向74号孔送气，进行了两个多月抽水试验。抽水试验结果，降深5.46m，单井涌水量48.08L/s，水温22℃，水质透明、甘爽、水化学类型为硫酸盐、重碳酸盐、钙、镁型谈水，水质优良，硬度为40德国度，不宜饮用，但适合大坝施工用水。随着抽水时间延长，硬度含量逐渐下降到25德国度，说明岩溶裂隙含水层中的“古水”被抽取，新水源得到不断补给，是稀释作用的结果，同时还发现地下水位与黄河水有一定的水力联系。抽水试验的同时，对69号孔水位进行观察，发现两孔之间水力联系密切，应同属一个含水层。

为了解决坝址左岸施工用水，1956年10月在距左岸坝址下游1km处的寨后沟口，黄河岸边出露灰岩处，布置212和213号钻孔。在213号孔获得了地下水，当孔内水位降低24m时，其流量为8.16L/s，单位涌水量为0.35L/s。可以看出，虽与74号的水位大致等高，但水量相差很大，这可能是与裂隙和溶洞的发育有关。

到此为止，213号孔与74号孔虽已获得了60L/s的水量，暂时可以满足大坝第一期的施工用水。但距大坝施工高峰期的需水量还相差甚远。继后，又于1957年9月，在坝址右岸下游原8号孔附近布置了373号钻孔，孔深150m，进入灰岩120m，经抽水试验，在水位降深2.02m时，其涌水量为73.7L/s，单位涌水量为36.49L/s。加上第一期的两个孔的水量，总水量为130L/s，可以满足大坝高峰期的施工用水。

在抽水试验过程中，抽出不少河沙，这说明岩溶裂隙含水层与黄河水有沟通。从以上4个钻孔的水文地质资料分析，我们认为三门峡地区灰岩岩溶裂隙含水层承压水接受黄河补给；结合供水勘探和坝址外围1：10000地质测绘资料分析，凡是中奥陶纪灰岩出露处，若岩溶裂隙非常发育，并具有良好的储水构造时，可为以后在华北地区寻找岩溶裂隙含水层承压水，提供理论基础和指导意义。

2.瑞雪踏勘岳家河

1957年春节前夕，三门峡地区下了一场瑞雪，满山遍野浓装素裹，春节期间，阳光明媚，黄河两岸山脊上的积雪，渐渐溶化，在野外踏勘虽感奇冷，但空气十分新鲜。为了查明岳家河流域的水情和源头，我仍抓紧时间，对其进行全流域的考察工作。贾工决定由夏工带队，阎如璲和我3人组成小组，向岳家河发源地中条山进发。年初五，天气晴朗，我们3人裹着棉大衣，脚穿登山鞋，一手拿着地质锤，一手拿着罗盘和地形图，背着地质包，带上干粮，穿过黄河上三座铁索桥，翻过一个又一个黄土坡，登上了五级阶地的黄土塬，眼前是一片白皑皑的积雪，中条山仍处在大雪封山的银包世界。当时我们只有两条路可选择，一条是继续前进穿越中条山；一条是下山归队，改日再来。经过讨论，夏工决定继续前进，争取胜利。因过年时节，大雪封山，老乡在家过年，找不到带路人。我们3人，仅靠手中的地形图和罗盘指引方问，沿着山脊小道往前走，因地上积雪较厚，高一脚、低一脚，遇到山陡路滑，有时跌倒，互相拉一把，抖抖身上的雪，照走不误。有时碰到树杆，树上积雪、冰凌哗啦啦落在头上、身上。一路上虽艰苦、困难，但勇往直前不改。中午时分，突然雪地上有两排脚印，细看是野兽的足A，夏工提醒大家注意周围情况，以防野物伤人。当时我们虽有些心惊，但并不害怕，因我们手中有地质锤当武器，3人一条心，足够自卫防备。我们还是壮着胆，放声谈笑，朝气蓬勃，一心扑在工作上，肚子饿了，啃着又硬又冷的馒头充饥，捧一把雪或喝口冷水解渴。我们紧张地在中条山工作了一天，有时测量河水位、水量、记录流域周围的情况；有时追踪泉水源头，爬上爬下，忙个不停。到了傍晚，还未找到宿营地，这时3人翻开地形图找村庄，并向四周瞭望，最后在地形图上找到前方有小屋的标志，我们就加快了步伐穿过密集的树林，看到前方小屋里射出一丝灯光，心中说不出多么高兴。终于有了住处，敲开门后，屋里走出一位中年男子，夏工向他说明来意后，主人热情地让我们进屋。原来这是一间山间供销店，我们就在店里买些糕点充饥，3人裹着棉大衣在草堆里睡了一宿。第二天一早，我们继续上路，终于找到了岳家河源头，原来是从许多山坡堆积层里流出的涓涓细流，汇合而成的岳家河源头。河流长度短，流域面积小，水量有限，又是沟内两岸农民的饮用和灌溉用水的水源，不可能再供给三门峡施工和生活用水。这次岳家河源头的踏勘工作，虽然吃了不少苦，但也锻炼了自己的意志，长了知识，深深体会到地质工作者的艰苦和自豪。

2006年2月4日于上海

三门峡～吋大口径供水孔钻进技术总结

黄河三门峡地质勘探总队

为了解决三门峡水利枢纽施工及居民区的用水问题，我们于1955年第四季度开始，在此地区内进行了水文地质勘探，找到水源后于1957～1958年两年又钻进了9个大口径的供水孔，以满足用水的需要。

供水勘探孔唯一显著的特征是口径大，当时并没有巨型钻机，因此，如何利用KAM-500型钻机，完成钻10～14吋大口径钻孔的任务，是当时生产中的一个主要关键，总队党委对此亲自做了布置，号召同志们解放思想，打破保守，同时要求工地一定要做到及时总结，交流经验，并要注重推广工作。同志们依着党委的指示，努力钻研，大胆创造，克服了很多困难，终于正确地掌握了施工方法，摸索出一些利用500型钻机钻大孔的施工经验，1958年施工又丰富与发展了这些经验，效率较前提高了两倍，替以后一米大口径钻孔奠定了思想基础。

一、基岩中大口径(10～14吋)钻孔的钻进工作

(一)钻孔结构及钻进方法的选择

1.根据勘探的目的与要求来确定钻孔结构，如果单纯是供水生产孔其结构即可简单，如果既做供水生产井用，又要了解不同地层的水文地质情况，两者相兼的供水勘探孔，因要进行分层封孔止水工作，故钻孔结构即须复杂，并促使开孔口径增大，例如373号供水勘探孔即是如此，致使开口口径定为?14″(376mm)。

2.钻进方法的选择：闪长玢岩中使用铁砂或钢粒钻进，煤系中用硬质合金钻头钻进，而在石灰岩中多用铁砂钻进，用合金钻头钻进也可，因成本较高，故少用之。

(二)钻进所用的设备

1.KAM-500型钻机一台。

2.水泵选用200/40型水泵，闪长玢岩中漏水性不大，故在其中钻进，有一台水泵即够用，在漏水大的岩层中钻进时，有时需同时用两台水泵。

3.动力机：用匈式双缸重式25匹马力柴油机和旅大造20 匹马力柴油机分别带动钻机和水泵，1957年三门峡地区供电后，即改用电动机，既方便经济又节省人力。

4.钻具

(1)钻杆：使用50mm钻杆，两端墩厚，车外扣，特制碗形锁接头连接钻杆。其优点为：1)接头内径大，供水充足；2)易于接卸，节省时间；3)可用垫叉卸钻杆，既节省了工具又可使钻杆不再被管钳掏磨，增长了钻杆使用期限。

(2)碾砂钻头(图1)：是用钢管制成，内外各加焊一层3mm厚的铁板，为的是使钻头外径较岩心管外径大一些，钻进时不易卡钻，内径较岩心管内径小一些，钻出的岩心细，不会憋水。

(3)合金钻头(图2)：在煤系岩层和质软的石灰岩中，可使用硬质合金钻头，我们采用了单双粒镶法，并吸取了楚库洛夫型钻头的理论，经使用结果，效果很好，节省了合金数目，效率并未降低。

图1

图2

(4)岩心管：用粗径钢管制成，为防止钻孔偏斜，在岩心管上每隔2～3m，也可加焊一个3mm厚铁板箍圈(或不是整圈，而由6～8块长方形铁板围组而成也可)(图3)。

图3

图4

(5)取粉管的装置：大口径钻具也应使用取粉管，以防止掉块，发生卡钻事故，同时也可带出锥粉，有利钻进，取粉管的连接最好是用丝扣连接或是利用导向装置将其稳定于钻杆上也可(图4)。

(6)岩心管接头(图5)：也是用同级钢管制做，应注意坚牢，防止脱落。

图5

(7)钻具相互之间均以方扣相连，为的是接卸方便，具体规格见“钻具制造与机械修配技术总结”。规格统一，便于应用。

(三)保证钻孔垂直的几项主要措施

依照规范来讲，用500型钻机，钻进10 吋以上口径的大孔，是超过规定的，但由于我们钻孔保证了垂直，运转起来即轻快得多，钻进工作也就能顺利进行，具体注意事项如下：

1.镶孔壁管要直，表层若是堆石层或风化岩石时，在上部可采用开挖的方法，开挖一定深度后，镶入井壁管。?12″钻具钻进，应镶?14″钢管，?14″钻具钻进，因没有更大的钢管，故只可镶入木套管或是浇注混凝土作为井壁管。总之不论用什么作为井壁管，均要求其垂直不偏，这样才能保证钻孔开孔直，以后也容易保证垂直。

2.使用长钻具，钻头岩心管与锥粉管总长度应为6～8m，别怕钻具重，钻机带不动，只要是孔直，钻进仍然轻松，并不费劲，钻具也不易折断，使用长钻具是保证孔直的一个很重要的措施，一定要做到。

图6

3.使用导向器，钻进10m，即应加用导向器(图6)，每一根钻杆或两根钻杆使用一个，其主要功用可保证孔直，又能预防钻杆磨损与折断。

4.加用钻铤，为避免钻杆过度扭甩和防止因过大加压后，引起钻孔歪斜，所以尽量少加压力，而以钻具自重钻进为宜，如使用木制导向器，在水中有浮力，这就更需要钻具自身有一定重量，所以应该使用加重钻杆或是钻铤。

5.立轴与井壁中心要对正，在钻进中须经常注意找正。500型钻机用?12″或?14″钻具时，钻具过粗，起下钻具时，横轴箱部分有阻碍，不能垂直上下起落，所以开口部分应要大一些，好让钻具顺利下落和起出。

6.其他

(1)基础应坚实，安装机械要稳牢。

(2)使用钢粒钻进。

(3)转速与水量要适当。

(四)采取和打捞岩心

大口径钻进，岩心的直径大，不易折断，最好是靠其天然裂断面提取较为方便，每次钻进后，尽量将此段岩心取出，否则将给下次钻进带来困难，钻具不易到底，具体办法如下：

1.在坚硬完整岩层中钻进时，凭借给进把的感觉及观察钻进具体情况，觉得岩心已断时，不管进尺多少，即应下卡料，提出岩心，而后再行钻进，若岩心总也没断，最好是多钻些，超过2～3m，再下卡料，卡住扭断提升，因为岩心长易断，否则卡料也卡住了，扭也扭不断，反而造成了事故，增加麻烦。

2.在坚硬完整的岩层中，若岩心实在不易扭断时，可采用冲击钻冲碎岩心，而后捞出的办法。我们在闪长玢岩中钻?14″口径的钻孔时，即采用过?12″的十字钻头(重约1 t左右)冲击的办法，每次可冲碎岩心长度50cm左右，将岩粉捞出后，再次冲击，这个方法的缺点是拿不出岩样，费时也较长，但在困难中确是有效而安全的办法。

3.岩石比较破碎，有时会发生“研磨”情况(即岩心堵塞在钻头中不再进尺)，应立即起钻，岩心可全部拿出。

4.岩层很破碎，有时需要进行打捞，可用弹簧钻头捞取，弹簧钻头是在钻头内镶好弹簧片或钢绳，用以卡取岩心，弹簧片可以用废岩心管制作，淬火后锤炼而成，柔韧而有力，?10″钻头镶8～10片，?12″钻头镶10～12片即可。

5.岩心卡住后，提升钻具要平稳，缓慢上升，不使钻具受震，防止岩心脱落，影响钻进。

(五)技术操作中的几个问题

1.立轴回转数，若依每秒一米的线速度来计算，则10″、12″钻头的转数均应小于80转/分，这样效率极低，根据操作经验证明，8～10″钻具钻进，立轴回转数约为120～150转/分，12″～14″钻具钻进，立轴回转数约为100～120 转/分，钻头线速度约为1.7～2m/s，较小口径钻头速度要快。

2.轴心压力：钻头大，工作底面积大，所需压力也大。以单位面积10kg/cm2计算，则10″钻具需压力860kg，14″钻具需压力1120kg。若钻具自重不够时，可考虑加用钻铤，钻孔深了有时还需利用平衡器减压，操作中应适当地掌握轴心压力，以利进尺。利用500型钻机进行大口径钻孔时，若采用铁砂钻进，则轴心压力约为8～12kg/cm2即可，太大了，钻机带动也费劲。

3.用水量：大口径钻进用水量要多一些，在完整岩层中钻进时，用水量约为70～90L/min，14″钻具钻进用水量约为100～180L/min，所以一台200/40型水泵即够用，但岩层破碎或有大溶洞，钻孔内漏水量大时，需水量也大，常常大于200L/min，所以需用两台水泵供水。

4.水口问题：水口不能过长或过宽，它的形状、大小对冲洗液流速及岩粉沉淀影响很大，10″以上的钻具，可以割2个水口，出水均匀，不仅可以提高钻进效率，预防钻杆折断，而且也利于开钻起动。

5.投砂方法：采用一次投砂与零星给砂相结合的办法，先一次投入较多量的铁砂。闪长玢岩中14″钻具钻进，一次投砂约为12～14kg，12″钻具钻进投砂约为10～12kg，均可进尺1m左右。5度石灰岩中钻进，8″钻具每次约投入8～10kg，10″钻具每次投入10～12kg，可进尺1～1.5m左右。当钻进很正常，但孔内含砂不多时，可再零星给些铁砂，钻进一些再起钻，要注意孔内砂量不宜过多，一般以不超过0.5m为宜。

(六)工作中的体会

1.大口径钻进中，保证钻孔垂直是最主要的关键，要经常观测，歪斜若超过规定，立即纠正。一般规定在开孔钻进5～10m后，即应观测一次，以后每进尺10～20m再行观测。事实证明，若是钻孔垂直，则利用500型钻机钻进8～14″钻孔，完全是可以的。

2.加强检查工作。口径粗，扭力大，所以在每次下钻前对钻具的检查极为重要，尤其是对丝扣部分，更应加强检查，防止事故，不合规格的钻具，严禁使用。

3.使用三套钻具。一、二套作为钻进用，另一套专为打捞岩心用。

4.水泵要好用，压力及排水量要大。因钻具粗，钻孔大，流速慢，故一般岩粉多由锥粉管取出，水泵应保持一定的压力与水量，随钻进随将孔底岩粉冲上，利于钻进。

5.?50钻杆特制碗形锁接头连接既坚牢又好用，应该推广使用。

6.钻具总长度为6～8m，这是保证孔直的一个主要措施。

二、10吋供水孔的泥浆钻进

(一)一般情况

1.会兴地区地层情况，表层是黄土，在施工区域内，表层黄土厚度为10～25m。下面是卵石层，厚度为12～20m，卵石直径最大的达80cm。而后即是砂层，砂粘、粘砂和粘土等相互交错。其中在“三门系”砂层中含有丰富的地下水源。

2.供水生产开采用ATH-8型深井泵抽水，所以需要下入8″铁管做过滤管，为此要求最终孔径应大一些。

3.钻孔深度为30～100m。

4.钻孔结构：

(1)表面土层开挖，在一般情况下，挖穿卵石层为止。采用双挂钓支撑维护井壁。

(2)开挖至32m，仍未挖穿卵石层时，停止开挖，改为钻进。

(3)用10″钻具加镶肋骨钻进，直钻到孔底，可保持孔径为290mm。

5.采用设备：500型钻机、水泵各一台，中间架一个，电动机一个，12m高木制钻塔一个，泥浆搅拌机一台(附带动力机)，另外选用50mm钻杆，并以特制碗形锁接头相连。

6.为保证钻孔垂直，便于顺利下放过滤管起见，规定钻具长度为6～8m。

7.采用泥浆钻进。

8.开动两部钻机同时工作。

(二)泥浆的配制与检查

1.每台钻机备有泥浆搅拌机一台，容量为0.6m3左右，每分钟约为60转。

2.采用会兴镇“三门系”的灰绿色粘土作为原料，搅拌时间为1.5～2小时。

3.配制与使用泥浆的技术标准：

黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史

4.勤检查泥浆质量，勤测定，不合规格的泥浆，禁止使用，应另换新浆。

5.如果地层变换了，欲使用稠度较稀的泥浆时，应该使用搅拌机搅拌稀浆逐渐调换，不可在泥浆箱中加水变稀，也不得使用清水代替泥浆送入孔内。

6.如果在卵石层钻穿后，没下套管保护孔壁，则在以后钻进中应特别掌握泥浆的稠度及比重，不能太稀，虽对进尺有些影响，也应维持适当的稠度与比重，为的是保护孔壁，防止坍塌。

7.粘土在搅拌前，先用水湿泡2～3天，以利搅拌均匀。

(三)开孔工作

1.挖卵石层而到砂层时(图7)

图7

(1)在试坑底部挖一小凹坑，深约 1～1.5m，将?12″套管一根根地连好，下入凹坑中。

(2)套管放入后，要仔细找正，使其垂直，而后用木段、木方将套管在坑内固定，并使套管仅能上下运动，不能左右推动。

(3)用6～8m的?10″钻具，下入套管中，试其是否能顺利到底，并且回转无阻。若发现?12″套管弯曲，长钻具下不到底时，应即纠正。

(4)用吊锤轻轻敲打?12″管，并在套管内部用钻具捞砂钻进，使?12″套管进入砂层中2m左右。

(5)用粘土将凹坑填平，分层夯实，尤其是粘土与管壁及凹坑壁接合处必须夯紧。

(6)凹坑填平后，在试坑底部再回填粘土及黄土，分层夯实，其厚度约为2～2.5m。

(7)向?12″套管内注入泥浆，泥浆不漏可以循环了，即可正式开钻。

2.若挖到32m仍为卵石层时，只可将?12″套管座在卵石层上了。以后施工步骤与前同，仅是挖小凹坑要深一些，放入套管后，凹坑底部可先用水泥封住，上部再回填黄土粘土，分层夯实，回填厚度可深一些，防止泥浆漏出。

3.封管工作很重要，应仔细小心去做，防止漏浆返工。

4.若卵石层疏松，上下串浆时，有时须将卵石层部分全部回填夯实，方可将浆止住，不再外冒。

(四)各种地层中的钻进

1.砂层中钻进

(1)使用肋骨合金钻头(图8)。?10″钻头割成8个锯齿，齿深50～60mm，其上镶5×5×10或7×7×13块状合金，合金外出刃2.5～3mm，内出刃3～3.5mm，或可更多一些，以消灭岩柱，肋骨厚度10mm，高50mm，宽20mm，约略呈斜形，镶在锯齿上，距钻头底边2cm左右，肋骨下端，加镶合金，防止很快地将肋骨磨损成沟。

图8

(2)操作时约略下压，运转中不要上下提动，下进一拍子后，可稍提升一次，为的是使冲洗液大力冲洗一下，将井内砂粒携出孔外。

(3)砂层中进尺快，注意钻机能拉转，有进尺即可，不要加太大的压力。

(4)水量要大，转速约为120～140转/分。平均效率为7～9米/班。

2.粘土、砂质粘土层中钻进

(1)钻头与砂层用的钻头相同，除硬合金已镶内出刃外，还可在锯齿边上，割一小斜口，向内打弯，扩大内出刃范围，有利钻进。

(2)操作中要轻压快转，每钻进10～15cm，提升钻具一次，距离不超过5cm，同时要开大水门，使泥浆冲洗孔底一次。

(3)粘土层中钻进，泥浆要稀，甚至可以使用清水，但因要维护卵石层和砂层的孔壁，所以泥浆也不能太稀，这样就影响进尺效率了。

(4)同样的是压力不可以太大，不要上下常提动，水量要大，转速120 转/分左右即可。

3.砾石层中钻进

图9

图10

(1)钻头割成的锯齿要大(即水口小)(图9)。合金内外出刃要小一些，肋骨底部与钻头底部相齐，肋骨上加镶合金。

(2)小的卵石层可用合金钻进，遇有超过钻头直径的大块孤石时，应采用铁砂钻进，铁砂由钻杆内下投。钻头所用的肋骨要大、要多(图10)。或是使用基岩钻粒钻进中所用的钻头形式，在钻头外面加焊一圈10mm厚的铁板，用以保持钻孔口径，在钻穿孤石后，原用的锯齿肋骨钻头可以顺利下去，继续钻进，不再扩孔，若所用肋骨小，磨损多，即使将孤石钻穿后，口径也小，常需再行扩孔后，原有钻具才能下去，这样既不经济，又影响效率。

(3)砾石层中钻进时，也不要上下常提动钻具，每钻进一段后，应将卵石捞尽，而后再行钻进。

(4)在卵石层钻进时，即采用弹簧钻头，在钻头内镶有弹簧片或镶钢绳，边钻进，边将卵石拿出。若没有拿尽时，在钻完一段后，应专下打捞钻头捞取。

(5)卵石层中钻进，应用慢速，约为80～100转/分。

(6)小径卵石易钻，进尺效率高。直径大又纯为卵石层者，进尺效率低。

(7)钻进中注意泥浆稠度，不应低于24秒，以防止孔壁坍塌。

(五)钻孔后的清洗工作

为不影响水文地质观测条件，在钻孔结束后，要大力进行清洗工作。

1.当钻孔竣工后，用长钻具自上而下再清扫一次，通行无阻，即可下入8″过滤管。

2.下完过滤管后，用提筒提取过滤管内的泥浆，提抽至一定程度时砂层即行坍塌，地下水涌入管内，管内水位不再下降时，停止。

图11

3.再下冲洗器(图11)，用水泵送水自上而下，自下而上逐段地，反复地上下冲洗，将过滤网上的泥浆冲洗干净。冲洗器是用?146mm的岩心管做成，长约1～1.5m，四周钻有一二百个?2～3mm的小孔，作为喷水之用。

4.冲洗完毕后，下入扬水管及风管，先利用空气压缩机抽水洗孔2～3天，将过滤管内的泥浆及细砂等抽出，防止损坏深井泵。用空气抽水洗孔，因埋藏深度限制，出水量小，仅为3～4L/s。

5.因此，最后仍需下入深井泵抽水洗孔，水量大，能达到8～10L/s，加速洗孔效率，至抽出的水完全清净时止。在一般情况下，空气抽水与深井泵抽水洗孔总计约6～8日。

6.洗孔结束后，即可开始正式抽水试验。做一次降低或三次降低。

(六)采取岩样

地质要求，每两米需取岩样一个，利用小径钻具(?127mm)采取岩样。

1.粘土层中用勺形钻采取土样。

2.砂层中可用勺形钻或锯齿合金钻头干钻捞取。

3.砾石层中可用弹簧钻头捞取。

4.凭借给进把感觉、进尺快慢及钻进情况，很易分清地层情况，要详细记在记录上，作为校对地层资料的参考。

5.在钻进中，采用“先取样，后进尺”的办法，取完样后，即钻进，不再注意岩心。

(七)事故的预防

1.在钻场设置能起重3～5 t的绞磨和双滑车。如因故停钻或发生卡钻时，立即用之提升。

2.钻机因故停钻时，需立即提升钻具，不超过1～2小时，可提升15～20m，如超过两小时，需将钻具提出孔外，防止淤卡。

3.注意检查泥浆质量，不合格者弃之不用，另换新浆。

4.要使用肋骨钻头，加大岩心管与孔壁间的间隙，防止卡钻。

5.勤检查钻具，防止折断事故。

6.若要下套管封孔时，下好套管后，应先用长钻具试探一下，长钻具能顺利下去，再行封孔。

(八)几点体会

1.根据不同的地层，换用不同粘度的泥浆，在泥浆钻进中，泥浆质量与供应很重要。我们这次是一个机组设一个搅拌机，并指定专人负责泥浆工作，完全保证了泥浆质量与泥浆供应，构成了钻进的有利条件，全部钻进时间，没有发生一次事故，又提高了钻进效率。

2.大口径不同地层的供水孔泥浆钻进，技术复杂，班长应亲自负责操作与指挥，凭借给进把的感觉与钻进具体情况，掌握压力、转速与泥浆的规格等，小心操作，防止事故。

3.经过本期工程实践证明，在卵砾石层中是完全可以使用泥浆钻进的，效率也不低，同时也可以不下套管，仅用泥浆保护孔壁。所以下次再遇到此类地层情况钻进时，开孔即可用机钻，而不再采取开挖办法了。

4.在土层或砂粘层中，使用泥浆钻进时，钻头内出刃要大一些，这样岩柱细，易于折断，随钻具转动而破碎。压力水泵要好用，压力要大，流量也要大，边钻进，边将岩粉冲出，钻孔内不存岩柱，每次下钻均能顺利到底，提高了钻进效率。为此对水泵要维护好，常检查修理，使其永远维持正常运转，是保证顺利进尺的主要因素。同时，在条件允许下，应另用动力机带动水泵，更为方便，可以防止事故。

5.其他一些体会与基岩中钻进相同。

(原载于《三门峡工程》1959年第三期)

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黄河三门峡坝区地质勘探的历史丰碑（大口径勘探的理论依据）

张鉴新

一、坝区供水勘探373号供水井的钻孔工作创新理论依据

(一)1957年至1958年，黄河三门峡地质勘探总队，在完成坝区供水勘探的74号、231号和373号供水井的钻孔和抽水试验工作后，将此三个供水井移交工程局，经过孔口改造、泵房建造等工作后，便作为坝区大型供水设施，特别是373号供水井，它是三门峡大坝施工用水、三门峡枢纽改建工程施工用水、三门峡坝区至大安地区的工业和生活用水的主要水资源。

1970年至1980年期间，由水电北京设计院的三门峡设计代表组等单位组建的水电十一局设计院，住在大安，其生产和生活用水，均为坝区373号供水井，经输水管输送的，深感373号供水井，在该地区的国民经济建设中，发挥着举足轻重的作用。

(二)373号供水井，是黄河三门峡地勘总队的地质和勘探全体工作人员，在新中国诞生后，为治理黄河所做的科技成果。

由于黄河水含沙量大，不能作为大坝施工的直接用水，而漫滩沙砾层中水和闪长玢岩裂隙水，水量甚少，为解决三门峡施工用水、生活用水，当时三门峡地勘总队主任工程师贾福海和地质工程师夏其发为代表的地质科技人员，从区域水文地质查勘，到69号供水勘探孔的抽水试验成果后，认定：埋藏在奥陶纪石灰岩层的喀斯特裂隙水，水量大，是比较理想的坝区用水的水资源，因而贾福海主任工程师提出：373供水勘探孔，要兼作供水井施工。

1.当时总队党委非常重视373号孔的勘探工作，召开专门研究会，由贾福海主任工程师作了说明(大意)：

1)水量大，可按50L/s以上水量，计算所需用抽水设备，为求得可靠的涌水量数字，抽水试验时间，要延续30天或45天，届时，由试验现场讨论决定。

2)钻孔孔径，要比74号孔径增大，以利增大抽水，并按供水井施工。

3)石灰岩顶部的煤系岩层是隔水层，奥陶纪石灰岩喀斯特裂隙水，具有承压水性质，承压高度为10～12m，地下水位标高约为(269～273m)。要在石灰岩与煤系岩层之间作隔水，封孔处理。

2.由于373号孔的勘探工作，工程量大，抽水试验时间长，要求高，因此，总队党委和总队领导决定：

1)成立由杨兆详(书记兼总队长)、贾福海(主任工程师)、张洪生(副总队长)、张鉴新(勘探科、勘探工程师)组成的领导协调组(以下简称：协调组)：由杨兆详、张洪生负责组织动员工作，张鉴新负责制定全面勘探技术操作安装及钻具的设计工作等，并主管协调组的日常工作。

2)成立徐凤君为机长的大口径373号孔勘探机组(包括大型抽水试验组)属坝一队领导，调宋宝冲同志去坝一队为副队长，筹备373号孔钻探设备及大型抽水试验设备。

孙钊工程师协助坝一队，做好373号供水勘探孔的设备安装，包括14m高度的钻塔的改制工作等。

3)当时非常缺少大口径钻探设备及管材，总队协调组，要求物资科，派专人去北京、天津、上海相关物资局，请求支援，最终，物资科张英俊科长说(大意)：能够调给总队的最大管材：直径：?14″、?12″、?10″、?8″、δ=10mm；供水钻机的盘型钻机，无货；动力机为25 马力柴油机；当时总队现有最大钻机为 KAm-500型，配套钻杆为?50mm，水泵为200/40型。

至此，坝一队相关领导，要求使用供水勘探的盘式钻机及相应配套钻具的钻头，不能实现。

对此，杨兆详总队长：要我拿出一个切实可行的技术措施和理由，表明：使用 KAM-500型钻机，?50cm钻杆，25马力柴油机，承担373号供水勘探孔的可行性，让总队党委和相关***心中有数。

(三)勘探工作是地质查勘的一种手段，前已说明：373号供水勘探孔，是用大孔径，进一步探明奥陶纪石灰岩的喀斯特的裂隙水资源的涌水量，为此，当时我们设定：

1.钻孔结构示意图(本图仅供选用钻进方法，作参考)如图1

图1 钻孔结构示意图

注：图1中：

1)地下水、承压水的水位，是根据贾工《三门峡坝址工程地质条件》推算的。

2)岩层厚度，是由8号孔岩心分层记录中，推算的尺寸数字。

2.铁砂钻头、钻铤加压，示意图2、图3

1)铁砂钻头是用厚壁钢管材料，内贴外包钢板(δ=3mm)制作。

铁砂钻头(示意图2)

do=原钢管内径(mm)；

d=原钢管外径(mm)；

图2 铁砂钻头示意图

图3 钻铤加压示意图

Do=do-2×3(mm)；

D=d+2×3(mm)。

2)钻铤是用?150mm圆钢柱，穿孔后，两端车锁接头丝扣。

钻铤加压(示意图3)

每个钻铤重约150～170kg

3.373号钻孔钻进，选用下列数据来校核：所需功率，?50mm钻杆应力、KAM-500型钻机的主要部件强度等。

1)钻头转速n=120～150转/分钟。

2)闪长玢岩层：用铁砂钻进，但要少投砂、勤投砂，使钻孔孔径上下均匀，有利于钻杆导向器发挥导向作用。

石灰岩、煤系岩层：用硬质合金钻进。

3)钻头承受压力：

钻砂钻进：бo=钻头单位面积承受压力=8kg/cm2。

合金片钻进：每个钻头镶大块硬质合金片，?14″或?12″钻头，共计镶74块，每块承受20kg/cm2，共计承压：С=20×74=1480kg。

4)纯钻进进尺；参考 74号孔进尺，选用：h=62.5cm/台时，每分钟纯进尺：hmin= =1.04cm/min。

5)钻头，选用?14″，δ=10mm(或?12″，δ=10mm)钢管，作为材料。

(1)制作铁砂钻头：在管材内壁、外壁，用δ=3mm钢板，内贴、外包，各焊一层(详见：钻头图示)。

(2)制作合金钻头：钻头唇部的内、外，交错镶大块合金片，间距为16mm左右；合金片在钻头内、外出刃各为3mm。

(3)孔底环状被刻取的岩层面积：

环状面积的外径：D=376+2×3=382mm。

内径：Do=376-2×3-2×10=376-6-20=350mm。

平均直径：Dcm=R+γ= =366mm。

环状面积：F= (D2- )= (38.22-352)= (1459.24-1225)= ×234.24=183.97≈184cm2。

6)石灰岩或煤系岩，单向条件下岩层抗压：бcm=800kg/cm2。

而孔底岩层的抗压：б=3×800=2400kg/cm2。

(四)373号供水孔，钻孔需要功率计算：由《钻井力学》等。

1.刻取孔底岩层(选石灰岩或煤系岩层，用合金片钻头钻进)，功率：

黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史

式中：б=2400kg/cm2，孔底岩石抗压；

V=刻取岩层体积=Fhmin；

F=环状面积=184cm2；

hmin=1.04cm；

黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史

2.克服摩擦力，所需功率：

黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史

式中：c=考虑孔壁磨擦孔的倾斜度，下部钻杆的直度=1.1～1.3，选c=1.15；

f=孔底摩擦系数=0.30；

C=钻头承受压力=1480kg；

n=钻头转数≈150转/分钟(在煤系岩层、灰岩中，钻进时间较多，钻进较快)；

R+γ=36.6cm；

黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史

3.空转钻杆及钻杆上导向器、钻具等，按理论近似计算有多种公式，都是适用于直径?60mm以上的钻具，对于钻杆直径?50mm，常引用相关实测数值。

由相关实测：100m长，?50mm钻杆，实转测得功率为 N3=1.4～1.8Hp，对比后，选用：N3=1.6Hp。

综合以上，373号供水孔的钻孔，需要功率：

NΣ≈N1+N2+N3=2.041+19.6+1.6=23.241≈23.24Hp。

上式表明，在钻孔无故障条件下，用25Hp柴油动力机，可满足373号供水孔的钻孔功率。

但钻机所用水泵须另用其他动力机，作为动力机，带动两台200/40型水泵。

4.取25Hp柴油机，超载效率系数为1.1；由动力机至钻杆，传动效率为n=0.93。

(五)KAM-500型钻机，当时是由苏联进口的，配备专用?50mm钻杆，按其产品说明规定，开孔直径为?151mm，钻孔深500m，因此，用上述钻机和钻杆，承担373号供水井的钻孔工作，孔深没有超出，但孔径?376mm，是该钻机规定的?151mm的2.49倍，显然，是存有风险的。

因此采取有效技术措施，完成373号供水井的钻孔工作，把地下水抽出来，这既是我们勘探人员的职责，也是考验。

1.改善?50mm钻杆，在钻进中的受力条件

钻杆下端，承受扭矩和最大压缩弯曲应力，使钻杆在受压、弯曲、折断；因此，采用钻铤加压(见图示)，即在钻具上端，连接钻铤，重约1.5t。形成钻具自重加压方式钻进，消除钻杆的弯曲压力；钻杆主要承担传递扭矩，其扭应力：

黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史

式中：

Mk1=扭矩= (kg·cm)； =钻杆由扭矩产生剪力；

n=传动效率=0.93；λ=超载系数=1.1；

N∑=25Hp；n1=转速=150转/分钟；

Wk1=钻杆断面系数= =14.5cm3

d1=钻杆外径=5cm；d2=钻杆内径=4cm

= =842.15kg/cm2≈842.2kg/cm2＜[τ]=1000kg/cm2。]]

上式，表明采用钻铤加压钻进，钻杆的扭应力是安全的。

2.保持钻孔直度，是大口径钻进中非常重要的措施

钻孔偏斜，不仅增加弯曲荷载，甚至折断钻杆，阻止钻进工作。

1)当时，苏联学者B·C·费德洛夫提出：计算转动钻杆功率，要考虑井身弯曲影响，其计算公式：

N′3=αvd2Ln1.7Hp

式中：N′3=转动钻杆，消耗的功率，Hp；

v=冲洗液比重；

d=钻杆直径，cm；

n=钻杆转速，转/分钟；

L=钻杆长度，m；

α=与井身弯曲有关的系数：

黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史

由系数α，可见当井身弯曲3°，增加功率： =19.23%Hp。

2)我和坝一队有关领导，在处理69号孔井身偏斜时，当时值班班长告诉我(大意)：“钻孔偏斜，钻头转动阻力增大，动力机超负荷运行，钻头转数明显降低，突然卡钻后，钻杆接头(位于距孔口30cm)断裂”。估计转速为110～120 转/分钟。69号孔，当时孔深约2.5m，孔底中心，经测锤(吊手电筒)测得偏斜于孔口中心约3cm，铁砂钻头钻进。经估算：

钻杆接头承受扭矩应力，值为：

超负荷系数为1.1。

传动系数为0.93；

转速n2=120转/分；

钻杆接头承受扭矩Mk2为：

Mk2= =15264.0125≈15264kg·cm

钻杆接头外径d3=?38mm=3.8cm

钻杆接头内径d4=?22mm=2.2cm

钻杆接头断而系数Wk2为：

黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史

∴钻杆接头剪力为：

=1590kg/cm2＞(τ)=1000kg/cm2，不安全。]]

以上表明，要把平接头更换为锁接头，同时钻孔必需保护直度，不偏斜。

(六)总结坝一队，69号供水孔的钻头直径?6″(?168mm)的钻进经验后，制定10～14″大孔径供水孔，钻进技术操作要点：

1.保持钻孔孔身直度，是大孔径钻进非常重要的技术操作措施：

1)钻机，按照安全技术操作规程，安装定位后，开孔钻孔不能偏斜，孔口管的孔底中心线，与钻机主轴中心线，必需同一垂直线，否则，要及时对孔口管纠偏。

2)优先选用合金钻头钻进；如用铁砂钻进，要少投砂，勤投砂，把给水量调到最佳水量，保持孔径上下均匀，以利钻杆导向器发挥作用。

3)钻头和岩心管，总长度大于8m。

4)岩心管，由上而下，每间距2m左右，周边等分，焊接6～8根筋条。筋条长80mm，宽6mm，厚度：铁砂钻进为5mm，合金钻进为3mm，筋条两端切成斜度，竖直焊在岩心管上。

5)采用自重加压钻进，岩心管上端连接钻铤，总重为1.5t。自重加压钻进，可减少钻杆受压弯曲应力。

6)每根钻杆外径，安装一个硬木制作的导向器；导向器外径与钻头直径相同，长度为其直径的1.2倍；它与钻杆的连接，要防止打滑，磨损钻杆；为防止井壁磨损导向器，可用耐磨软材料，外包导向器，具体制作，由大口径机组决定。

7)要经常测量孔身直度，开孔钻进至孔深6m，每钻进3m，要测直一次；孔深6～14m，每钻进6m，测直一次；之后，每钻进8～10m，测直一次。

偏斜度，不能大于0.22度；或长度8m钻具，放到孔底，转动，手感转动无阻力，否则，要对该孔段进行纠斜处理。

8)纠斜方法：用浓水泥灰浆，满灌偏斜孔段，灰浆凝固后，用合金钻头，岩心管长度为9m，由孔口而下，慢速转动(此时丝扣要拧紧，严防松扣、钻具脱落事故)，钻到孔底，把水泥岩心取出后，再次下落钻具到原偏斜孔段，转动无任何阻力，可继续钻进。

9)上述操作要点，由大口径机组，结合实际钻进情况，灵活撑握，具体操作。

2.增加钻杆接头和钻杆强度：

将钻杆平接头换为锁接头；选用优质钢材钻杆，钻杆两端头，墩厚，制作锁接头外扣；

在制作锁接头时，选用钢管厚度，大于平接头的厚度的2倍，这样，便大大增加钻杆接头和钻杆的强度。

锁接头制图工作，由季铁根同志负责，并负责与总队修配厂联系加工制作，交坝一队使用。

3.KAM-500型钻机

1)KAM-500型钻机的主轴、传动轴，承担25Hp荷载，给钻杆传递扭矩，由于它们的直径均大于钻杆直径，而钻杆的扭应力小于许用扭应力；因而，钻机的主轴、传动轴的扭应力，同样也应小于许用扭应力，是安全的，故不再验算。

2)钻杆的传动齿轮，经验算(此处将演算过程略)，齿轮的弯曲应力小于许用弯曲应力，是安全的。但齿轮的接触应力大于许用接触应力，表明齿轮在传递扭矩、转动钻杆，在钻进工作中，磨损可能较快，需要备用齿轮，以便及时替换磨损的齿轮。

就是说，要做好齿轮的磨损更换工作，KAM-500型钻机，承担373号供水井的孔径为?376mm的钻进工作，是安全可行的。

(七)如上所说，在没有供水勘探设备——盘式钻机情况下，我们实施：

挖掘KAM-500型钻机潜力；保持孔身直度，减少钻具阻力；采用钻铤自重加压钻进方法，消除钻杆弯曲应力等措施；为?50mm钻杆，承担?376mm供水井的钻进工作，创造有效安全的运行条件。

以上这些措施要点，也是当时总队党委领导，亲自召开的由坝一队大孔径机组、总队修配厂、物资科等单位参加的动员会上所说的要点；并且明确：大孔径钻具等，由勘探科设计；总队修配厂要做好加工制造；物资科要及时供应大型钢管等材料，总之，为支援大孔径机组，做好服务工作。

由于大孔径机组的努力工作，373号供水井的钻孔工作，是按期完成的。

使用小直径?50mm钻杆，完成大直径?376mm供水井的钻孔工作，这在当时，尚无先例。这是黄河三门峡地勘总队的地质和勘探人员为大坝用水完成的技术成果。

二、三门峡坝区373号供水勘探孔，压缩空气扬水的几点认识

三门峡坝区373号供水勘探孔抽水试验，是由贾福海主任工程师(以下称贾总)提出的地质要求，目的是探明石灰岩喀斯特裂隙水的涌水量，由于涌水量大，煤系岩层隔离封孔后，喀斯特裂隙水，距孔口可能有20多米。因此使用常用抽水机是无用的，在此情况下，我们采用压缩空气扬水措施。

(一)压缩空气扬水，计算空气量的相关数据：

1.依据贾总提出的地质要求：

1)抽水量可按60～70L/s，选择抽水设备。

2)抽水试验，按四个阶段进行：

一次为试抽，求降低最大水位的涌水量。

转为正式抽水试验，分三个阶段降低水位：由最大降低水位开始；

第二次降低水位值，是最大降低水位值的；第三次降低水位值，是最大降低水位值的；

3)每次降低水位稳定后，测量涌水量，延续时间为10天，四个阶段降低水位，共计40天，具体由抽水试验实情决定。

2.关于喀斯特裂隙水位h值：

1)由373号孔结构图，估算h值，约为h=23m。

2)当裂隙水是由河水补给，h值小于23m，为安全计算风量，选h=23m。

3.为安全起见，选抽水量为75L/s。

说明：

1)图4尺寸是由373号孔结构图来的。

2)孔内水位是承压水位，未考虑河水补给影响。

3)为使排水喷射向下，出水口，应连接90°向下弯头。

4)封孔钢管，外径?330，内径?304mm，内外均作防锈处理。

图4 压缩空气扬水示意图

(二)试求提升1m3水所需空气量和空气压力及提升水管尺寸：

这里要说明一点，抽水试验、涌水量和降低水位是相关的，但这种互相关系，是在抽水试验施行中才能得知，因而所求空气量，也要在抽水试验中，由调正降低水位数值，来修正所需空气数值。

1.《钻井力学》中相关理论，已证明。

1)空气扬水，是在钻孔套管内地下水中，送入压缩空气与水混合后的比重小于管外地下水的比重，这样，由管外比重大的地下水形成的水压差，把管内地下水提升，溢出管口，流到孔外。

2)提升1m3水所需空气量(折合一个大气压的空气量)，由下式计算：

黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史

式中：V0=提升1m3水，所需空气量(折合一个大气压下空气量)。

K=克服各种阻力所需水头损失系数，可由以下经验公式计算：

即K=2.17+0.0164h0

h0=提升水的高度，即动水位(m)

H=混合器埋入水中深度(m)

注：V0式的演算由来，这里从略，其理论依据是利用空气在等温膨胀中所作的功：R= ，此功与1m3水提升高度h0所作功相等： =KGh0。演算可得上式V0公式。

式中：G=1m3水重。

2.求扬水启动时，提升1m3水，需要空气量、气管直径等：

1)扬水启动时：取h0=h=23m；水量为75L/s；H=38m。

K=2.17+0.0164h0=2.17+0.0164×23=2.17+0.3772=2.5472≈2.55

求空气量：

黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史

即当沉没系数：x= = =1.652提升1m3水，需要空气量(折合一个大气压下的空气量)为：

V0=3.75m3。

2)由上，每秒提水75L/s=270m3/h，需要空气量为270×3.75=1012.5m3/h=0.28125≈0.3m3/s。

令：q=每秒钟提升水量=75L/s=0.075m3/s；

q0=需要空气量=0.3m3/s(1个大气压下的空气量)；

混合：q+q0=0.075+0.3=0.375m3/s。

3)求压气管直径d值：

由q2= (压缩空气量)

式中：q0=0.3m3/s=300L/s；

p0=流出排水管口的自然空气压力=1个大气压。

p2= +Δp+p0= +0.8+1=5.6(压缩空气压力，大气压)

∴q2= =53.5714≈53.6L/s

ΔP=气管阻力，取ΔP=0.8大气压。

取压缩空气流速v1=10m/s=100 dm/s；

压缩空气管的面积：F= = =0.536dm2

∴气管直径：d= = =0.826dm。

4)求排水管直径：D值：

(1)混合器，放在排水管中心，采用同心式排水装置：

取水管流速，v0=9m/s

∴排水管需要断面积：ω= = =0.04167m2=4.167dm2

(2)由π4(D2-d2)=ω

黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史

5)由上，选择：

气管：外径?89mm，内径：?81mm。

水管：外径?274mm，内径：?254mm。

空气量：当沉没系数：χ= = =1.652时，

提升1m3水，需要空气：V0=3.75m3≈4m3；

空气压力：q2=5.6大气压；取q2=6kg/cm2；

气水混合速v0=9m/s；气速v1=10m/s。

(三)试求降低最大水位时，提升1m3水所需空气量及备用空气总量。

1.参考74号孔抽水试验，可降低3m水位左右；

因此，取：h0=h+3=23+3=26m

H=38-3=35m

K=2.17+0.0164×h0=2.17+0.0164×26=2.5964≈2.6

黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史

即：当沉没系数χ= = =1.346，提升1m3水需要空气量：V0=4.51m3。

2.备用空气量：

1)每分钟提水量=75×60=4500L/min=4.5m3/min。

需要空气量=4.5×4.51=20.295m3/min。

2)抽水试验是三个班连续进行，以上是一个班需要的空气量为20.295m3/min，三个班，备用60m3/min。为安全起见，拟选用：

6台：9m3/min·台·6台：6m3/min·台。合计为12台空压机。

总计每分钟可送空气量为90m3/min，备用安全系数为1.5。

3.以上，降低3m水位，是求备用空气量，选用参考数字，373号孔实际抽水最大水位降低数，需在试抽水中，才能得到。

(四)前已说明，我们拟筹备12台空压机，空气量为90m3/min，但这些空气量，是否满足扬水需求?这要通过试抽水试验来检验。

373号孔，试抽水试验启动后，我们向气管内，由小到大，逐渐增送空气量，直到送入空气量为45m3/min；在逐渐增送空气量的同时，观察气水混合体，经排水管出口，由断断续续喷出，到均匀连续不断喷出，延续一定时间，喷出的混合体，均为连续不断的均匀混合体，表明空气扬水状态，处于合适状态，在这种状态下，初步测得降低水位，约在2m位置。选用：空气：水=5：1的气水混合体，进行计算，我们送入45m3/min空气量，可提升9m3/min水量，大于抽水试验设计估算涌水量4.5m3/min的要求，可满足抽水试验需求空气量。我们把这种状态下送入45m3/min空气量，作为最大需求空气量，来调配备用空压机的合理组合。

1.把12台空压机分为两个组合，每一个组合，均有3台×9m3/min和3台×6m3/min，合计6台空压机，送空气量为45m3/min，以满足扬水所需最大空气量。

2.空压机厂房火灾后，烧坏上述部分空压机，因此，我们另行组合空压机，改为：一组有一台40m3/min和一台6m3/min，合计空气量为46m3/min，另一组有3台×9m3/min和3台×6m3/min，合计空气量为45m3/min，以满足空气扬水的最大需求。

3.以上是备用空气量，选用的参考空压机组合，实际抽水试验工作中，是由现场技术负责人，依据实情选用空压机数量。

(五)做好大型抽水试验的组织工作和技安工作是非常重要的

1.空压机的内燃机和压气机，运转时温度高，每组空压机运转8小时，需停机冷却降温，改为另一组空压机运转，因此，需要运转操作人员(包括燃油运送人员)，维修人员，此外抽水现场还有技术人员，可见，373号孔抽水试验规模很大，而且，抽水试验时间很长，总队决定，成立由坝一队宋宝冲副队长领导的大型抽水试验组，对空压机厂房、燃油库和抽水试验现场，统一管理，协调工作。

2.空压机远转时，内燃机温度高，使排气管温度也高，与排气管相距2～3cm的帆布，在风吹摆动下，贴近排气管，被烤烧，引发火灾，烧坏上述部分空压机，教训是深刻的，表明对空压机的防火工作，要做细，要排除易燃物品靠近排气管；切实做好油库的防火工作，为此，当时组织专职技安人员，督促检查安全工作，从而消除各种可能发生事故的隐患。

3.我们是首次采用压缩空气扬水，进行抽水试验工作，是由理性学习，到实践认识，对于如此大型的抽水试验工作，是边干边学，经过全体工作人员的努力，完成373号孔的抽水试验工作，成果是合格的。

在总结教训后，宋宝冲副队长较好地完成373号孔抽水试验工作中的组织协调工作。

(六)几点认识

1.选用压缩空气扬水进行抽水试验的条件：

1)孔内地下水位深度h大于抽水机吸水高度hf=7m。

2)地下水涌水量大于深井泵的扬水量。

在上述两种情况下，选择压缩空气扬水，是较好的选择。

2.要掌握以下知识：

1)混合器，埋入地下水深度H值，与压缩空气的压力是相关的，最大深度H值，由下式求得：

p2= +p0+Δp≤[p2]

式中：[P2]=空压机的气压=7kg/cm2(民用空压机的许用压力)

故 H=[[p2]-p0-Δp]× =[7-1-0.8]× =52m