A. 三門峽金剛石鑽頭鑽進技術介紹
張鑒新 師殿才
新中國誕生後，人民政府為治理黃河水害，進行黃河流域水利水電樞紐地質勘探工作，1951年至1953年，由燃料工業部水電局承擔黃河流域選壩的地質鑽探；1954年之後由地質部水文地質局和當時的電力部(後為水利電力部)水電局等共同承擔黃河三門峽的初設和技施設計的地質勘探工作。
黃河流域選壩址鑽探，1951年至1953年，先後完成由劉家峽至三門峽的壩址，計有：
1951年，黃河朱喇嘛峽；
1952年，黃河三門峽、劉家峽、牛鼻子峽、龍口；
1953年，黃河小沙彎、萬家寨。
上述選壩址鑽探，水電局任命汪鴻為隊長，張鑒新、吳中浩、原應亨為副隊長，並組成三個分隊，分別承擔以上鑽探工程，經過朱喇嘛峽、三門峽兩個選壩的實際工程中，培訓50多名鑽探人員，特別是通過三門峽培訓的鑽探人員，多成為全國水利水電地質鑽探隊伍中的主要技術力量。
在上述選壩鑽探中，除少數鑽孔，試用直徑為ϕ73mm的鐵砂鑽頭外，均用小孔徑金剛石鑽頭鑽孔，這些金剛石鑽頭是1946年至1947年，美國人承擔長江三峽選壩鑽探用的器材，新中國誕生後，屬燃料部所有。
1954年之後，由於帝國主義封鎖我國，金剛石材料嚴重缺少，改用鐵砂鑽頭鑽孔。
金剛石鑽頭，比鐵砂鑽頭鑽孔，鑽速快，質量好。
現介紹黃河三門峽選壩鑽探，使用小孔徑金剛石鑽頭鑽進技術，並以砥柱石、張公島、神門島的鑽孔為例，說明鑽進中的實情。
一、黃河三門峽選壩勘探，使用的小孔徑金剛石鑽頭，是天然金剛石鑽頭
天然金剛石，其化學成分是純碳元素，在地下高壓作用下，由岩漿中產生，比重為3～3.52，按莫氏硬度標准，金剛石硬度為10，在10類岩石硬度作標准中，金剛石硬度最高，金剛石重量以克拉為單位計算，米制，一克拉等於200mg(
美國人承擔長江三峽壩址鑽探使用的機鑲粉粒金剛石鑽頭，是用充實法製作的，是將粉粒金剛石與金屬粉末混合後，再將混合體充實在環狀壓模上，放入高溫下燒結，製成圓環，焊在鑽頭胎體的底端上。
機鑲法，能把較多的金剛石鑲焊在鑽頭上，例如，直徑為ϕ46mm(AX型)鑽頭，可鑲焊10克拉以上金剛石，這是手鑲法辦不到的。
由於金剛石價格貴，為降低成本，國際上多採用小直徑金剛石鑽頭鑽孔。
二、使用的鑽探設備
(一)鑽機：沙利文(水壓)100～150型，由汽油內燃機12Hp為動力機。
1.三擋變速：400、600、800轉/分鍾。
2.使用水壓力，加壓鑽進。鑽機立軸兩側各安裝一個水壓缸，缸體內通過活塞及活塞連桿與鑽機立軸上的橫梁相連接，活塞受到水泵水壓後，推動活塞及活塞連桿，帶動立軸上下運行，再由主軸的卡盤，卡住鑽桿給鑽頭加壓。
活塞直徑約為D0=ϕ80mm；
活塞連桿直徑約為d0=ϕ20mm；
3.逰星式起重機：整體結構與我國生產的100～150型油壓式鑽機相似。
(二)水泵：單缸往復式，Q(水量)=60L/min，P(水壓)=30kg/cm2。
(三)鑽具
1.鑽桿直徑近似ϕ42mm。
2.岩心管：雙層單動岩心管，鑽進中外管轉動內管不轉動；沖洗液由內外管之間流經岩心管卡簧器的槽口及鑽頭水口，將岩粉沖洗到岩心管的外管與孔壁之間，流出孔口。
當鑽頭的水口被岩粉堵住，這時沖洗液經岩心管內管與岩心之間反向流，經異徑接頭的反出孔，流經岩心管的外管與孔壁之間，沖洗鑽頭，起到暫時冷卻鑽頭的作用。
鑽進中，如水泵的泵壓表指針突然增大，即反映鑽進中的沖洗液受到堵住現象，需要及時處理，以免發生燒鑽事故。
3.錐形岩心卡簧器
錐形長度約25mm，錐度為13.7°，水槽深1.5mm，寬11mm，缺口寬12mm，其上(大)端的外徑大於岩心管內管的外徑2mm，下(小)端的外徑大於鑽頭唇部的內徑2mm，卡簧器的內徑小於岩心直徑0.1mm。
將岩心卡簧器放在鑽頭錐形體位置，距鑽頭底端10～15mm，距岩心管內管底部5mm，當鑽頭鑽進岩層岩心進入鑽頭內部即被套住，這時鑽頭轉動，而卡簧套住岩心不轉，但它卻隨著鑽頭進尺，被岩心管的內管壓住順岩心向下移動，待岩心裝滿岩心管的內管，起鑽時，卡簧器在鑽頭錐體內向下移動、收緊，卡住岩心，隨著吊起鑽頭，把岩心卡斷，留在岩心管的內管內，吊出鑽孔。
三、鑽進
(一)天然金剛石鑽頭鑽孔，需掌握以下知識
1.金剛石硬度高，但富有脆性，碰撞易碎，在鑽孔中金剛石鑽頭不能受到碰撞。
2.前已說明，機鑲金剛石鑽頭，是將製成的粉粒金剛石圈環鑲焊在鑽頭胎體上的底端，鑽頭下入鑽孔底，如被孔底尚留未斷岩心(長度1.5cm～2cm左右)，卡住金剛石圈環，若處理不妥當，開動鑽機帶動鑽頭，會扭斷圈環與鑽頭胎體的焊接。
1947年在長江三峽南津關選壩鑽孔中，1948年初在新安江街口選壩鑽孔中，1952年在黃河三門峽選壩神門島的鑽孔中，均發生這種扭斷金剛石鑽頭的嚴重孔內事故，因此需掌握不會發生這種事故的操作事項。
3.手鑲金剛石鑽頭，在鑽進中由於包鑲金剛石顆粒的金屬體，磨損後易使金剛石松動，因此要經常檢查金剛石鑽頭上的金剛石是否有松動現象，嚴禁使用有松動金剛石的鑽頭，以防發生金剛石脫落孔內。
(二)開孔
按照鑽孔安全操作規程要求，做好鑽機設備安裝定位後，鑽孔定點位置的岩層面鏟平，並鑿成直徑與開孔鑽頭直徑相等的圓孔，深1～1.5cm。
1.依據鑽孔結構，把鑽孔導向的開孔鑽進工作做好；
開孔不能偏移或偏斜，由於是淺孔，可用ϕ56cm(BX型)手鑲金剛石鑽頭開孔，結合鑽具的實際情況，可使用長度1.0～1.5m的短節雙層岩心管，每鑽的岩心，裝滿岩心管後取出岩心，累計鑽孔深度滿足孔口導向管的長度(包括鑽孔換徑後的岩心管長度)後，下入孔口導向管。
導向管要高出鑽場檯面2cm，並附有管口保護裝置，嚴防雜物落入孔內，然後改用直徑ϕ46mm(AX型)機鑲金剛石鑽頭鑽進。
2.下入AX型鑽頭前，要用十字型鑽頭清理孔內殘留岩心，再下入鑽具。
3.為防止AX型鑽頭開鑽後，由於岩粉未盡，AX鑽具與導管發生夾鑽事故，要用大量沖洗液，清理孔內岩粉，然後慢速小壓力鑽進，等鑽頭超過導向管底部10cm以上，可逐漸加快鑽速鑽進。
(三)下入鑽具前的准備工作
1.檢查鑽頭質量要合格，對於同規格兩個以上鑽頭要按新舊或磨損小、磨損大的順序編號，先用新鑽頭(或磨損小的鑽頭)，後用舊鑽頭(或磨損大的鑽頭)，否則會發生鑽頭卡在鑽孔狹窄位置，損壞鑽頭外側金剛石。
2.卡簧器，放在鑽頭的錐體內，轉動要自如，並加些機油；卡簧內徑要小於岩心外徑0.1mm，卡簧器彈性要好，錐度要與鑽頭內部的錐度相同，斷口寬≤12mm，高度為25～30mm，放在鑽頭錐體可高出2mm。
3.擰上或擰下金剛石鑽頭，應使用專用弓形搬子，嚴防擰傷鑽頭上的金剛石。
4.檢查擴管器(或擴孔器)上的金剛石是否磨損嚴重，其外徑要大於岩心管外管的外徑1mm以上。
5.鑽桿、岩心管等絲扣要無損傷，不用彎曲的鑽桿和岩心管，要妥善存放鑽桿和岩心管，不要受到彎曲壓力。
岩心管上，變徑接頭的輸水孔眼要暢通。
(四)選擇合適的鑽速
1.下降鑽具
(1)鑽具下入孔底前，要計算孔深所需鑽桿的數量，並在最後一根鑽桿做出標記，標明鑽頭降到距孔底15cm，這個標記正落到孔口。
(2)鑽頭下到距孔底15cm，可將下降鑽桿與鑽機立軸內鑽桿相連接，然後慢速下降，同時向孔內送水，並用小管鉗轉動鑽具，邊轉動邊下降鑽頭，直至鑽頭輕輕落到孔底，把殘留未斷岩心順利套在鑽頭內，當手感；轉動沒阻力，表明孔底狀態良好。
2.在孔口返回的沖洗液中，確認孔底岩粉已清理後，鑽頭在無壓狀態下開動鑽機，由慢速至快速，壓力由小到大，逐漸選擇合適的鑽進速度。
機鑲鑽頭的鑽速可達到：
砂岩層中鑽進純進尺可達16.6cm/min。
煤系岩層鑽進純進尺可達15cm/min。
為避免燒壞鑽頭，沖洗液的水量和水壓必需把岩粉及時沖出孔外。
3.水量計算：
水量與鑽速相關，黃河三門峽的鑽速，可選用煤系岩層的純進尺15cm/min來計算所需水量，通常按以下計算水量：
(1)Q=FV (1)
式中：
Q=水量(L/min)；
F=孔壁與鑽桿之間面積=0.785(D2-d2)；(2)
D=孔壁直徑=ϕ(46+3)=ϕ4.9cm
d=鑽桿直徑=ϕ42mm=ϕ4.2cm
V=沖洗液的流速=a(Uw+UC) (3)
a=水流不均勻系數 選用a=1.2；
Uw=鑽屑岩粉在靜水中下降速度，可使用；
黃河三門峽水利樞紐工程地質勘察史
K=鑽屑岩粉形狀系數(按圓球)K=51.1；
δ=鑽屑岩粉大小=
Ψ0=鑽進不均勻系數=2～3選取Ψ0=3；
S0=最大鑽速，煤系，S0=15cm/min；
N=鑽頭轉數，N=400轉/分鍾；
M=鑽頭塊數，當小水口為二個，M=2；
γN=岩粉比重，2.6；
γI=沖洗液比重，清水，γI=1；
UC=沖洗液帶鑽屑岩粉上升的速度，可使用：
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F0=孔底鑽開相當面積=0.785(D2—
K=岩心直徑=ϕ28mm
S=每秒鍾進尺=
P=
γI=沖洗液比重，清水γI=1
γ2=返回液比重，γ2=1.015
(2)以上數據代入(7)(5)(2)(6)(4)(3)(1)後；
F0=0.785(D2—
δ=
F=0.785(D2-d2)=0.785(0.492-0.422)=0.05dm2
黃河三門峽水利樞紐工程地質勘察史
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V=a(UW+UC)=1.2(2.044+7.5)=11.4528≈11.5dm/s
Q=FV=0.05×11.5=0.575L/s≈0.6L/s=36L/min。
4.水壓計算
基本數據：
孔深：按40m；水量：Q=0.6L/s；
(1)鑽桿內徑的水壓阻力：
①數據：鑽桿：外徑d=ϕ42mm；內徑d1=ϕ33mm；
內徑面積：F1=0.785×0.332=0.08dm2
內徑流速：U1=Q/F1=
②水壓阻力：h1=
λI=0.02+
γI=(清水)=1
由(8)式：h1=0.03144×1×
(2)孔壁與鑽桿間的水壓阻力：
①數據：孔徑D=ϕ49mm；鑽桿d=ϕ42mm；
孔壁現鑽桿間面積F=0.05dm2；(前面已算過)
流速U2=
②水壓阻力h2=
黃河三門峽水利樞紐工程地質勘察史
雷諾數通式：Re=
L0=斷面線長=D-d=4.9-4.2=0.7cm；
(清水粘滯系數)v=0.01(清水)cm2/s；(20℃水=0.01)
由式(11)Re=
由式(10)λ2=0.02+
v2=1.015
取Ψ2=1.1(考慮返回沖洗液中帶有較大粉粒鑽屑系數)
由式(9)h2=0.0385×1.015×1.1×
(3)鑽桿接頭內徑水阻壓力；
①數據：接頭內徑d2=16mm；
接頭內徑面積；F2=0.785(0.16)2=0.02dm2
接頭內徑流速；U3=
每根鑽桿長度：l=4m
②鑽桿接頭內徑水壓阻力：
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(4)水龍頭，岩心管，鑽頭堵塞，等的水壓阻力，通常經試驗測得，一般可估算為：水龍頭阻力為10m；h4=10m；
岩心管水壓阻力為5m；h5=5m；
鑽頭堵塞水壓阻力為40m～50m；取h6為45m；
(5)Σh=h1+h2+h3+h4+h5+h6=1.1+18+3+10+5+45=82.1m；
水泵需承擔水壓：H=K0Σh
取K0=1.5(安全系數)
H=1.5×82.1=123.15m≈123.5m=12.35kg/cm2；
5.轉數
使用機鑲金剛石鑽頭，鑽進中選用的轉數；
砂岩層：800轉/分鍾；
閃長玢岩層：600轉/分鍾；
煤系岩層：400轉/分鍾。
在沖洗液的水量和水壓充足情況下，確認不燒壞鑽頭，可使用上述轉數。
沙利文鑽機是汽油動力機，加油量(轉速)可由小到大，轉數因而由慢到快，通過加油量的由小到大來控制鑽具轉數，是調整鑽速至最佳狀態的有效方法之一。
6.鑽進給壓
前已說明，鑽進給壓是使用兩個活塞，由水泵給水加壓，帶動鑽機主軸傳給鑽具加壓鑽進。
黃河三門峽水利樞紐工程地質勘察史
式中：б=鑽頭單位面積上承壓；
P=兩個活塞的壓力=2×0.785(
D0=活塞直徑=ϕ80mm；
d0=活塞連桿直徑=ϕ20mm；
P0=水泵壓力(kg/cm2)
f=鑽頭凈面積=0.785(
D=鑽頭直徑=ϕ49mm；
DK=鑽頭內徑=ϕ28mm；
b=鑽頭上每個水口寬度為11mm，共兩個水口；
由式(13)P=2×0.785(82-22)P0=94.2P0
由式(14)f=0.785(4.92-2.82)-2×1.1(4.9-2.8)÷2=12.693-2.31=10.383≈10.4cm2
由式(12)
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(1)閃長玢岩層，鑽進中水泵壓力常為10～12kg/cm2；
取P0=11kg/cm2
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(2)煤系岩層，鑽進中水泵壓力，常為8～10kg/cm2
取P0=9kg/cm2
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綜合鑽進壓力(表)
黃河三門峽水利樞紐工程地質勘察史
7.綜上
金剛石鑽頭，在孔深300m鑽孔中鑽進技術操作順序：
檢查鑽具合格後→把鑽具下到孔底→給鑽孔送入沖洗液→在返回的沖洗液中已無鑽屑岩粉→鑽頭在無壓狀態下用管鉗轉動鑽具，確認鑽頭在孔底轉動正常→開動動力機，帶動鑽機，慢速轉動鑽具→給鑽頭加壓→邊增加鑽頭轉數、邊增加鑽頭壓力→快速鑽進。
當鑽頭快速進尺時，操作人員要密切注意：孔口返回水、水泵及動力機的負荷狀態等，確屬正常，表明鑽頭在孔底可正常鑽進。
經過鑽進進尺計算，岩心已裝滿岩心管，即可起鑽，取出岩心，按地質質檢要求：編號、裝箱，保存在安全可靠的地方。
8.附圖
機鑲金剛石鑽頭鑽具圖見後；
註：圖中構件請參閱《水利水電勘探鑽具圖冊》的相關部分。
機鑲金剛石鑽鑽具圖
1—金剛石鑽頭；2—岩心卡簧；3—擴孔器；4—內管短節；5—內管；6—外管；7—鋼球；8—推力軸承；9—密封圈外殼；10—套筒；11—心軸；12—異徑接頭；13—鎖母；14—軸承外殼
註：雙層單動金剛石鑽頭鑽具，計有三種構造，本圖是其中之一，詳見《水利水電勘探鑽具圖冊》的相關部分
B. 鑽戒中鑽石重量1.16克拉、顏色H、凈度Sl1、切工very good值多少錢
目測顏色達不到H，有證書嗎？如果是散貨，這個級別2萬多，戒托不超過1000，總共就2萬多。我是批發鑽石，可以咨詢
C. 三門峽～吋大口徑供水孔鑽進技術總結
黃河三門峽地質勘探總隊
為了解決三門峽水利樞紐施工及居民區的用水問題，我們於1955年第四季度開始，在此地區內進行了水文地質勘探，找到水源後於1957～1958年兩年又鑽進了9個大口徑的供水孔，以滿足用水的需要。
供水勘探孔唯一顯著的特徵是口徑大，當時並沒有巨型鑽機，因此，如何利用KAM-500型鑽機，完成鑽10～14吋大口徑鑽孔的任務，是當時生產中的一個主要關鍵，總隊黨委對此親自做了布置，號召同志們解放思想，打破保守，同時要求工地一定要做到及時總結，交流經驗，並要注重推廣工作。同志們依著黨委的指示，努力鑽研，大膽創造，克服了很多困難，終於正確地掌握了施工方法，摸索出一些利用500型鑽機鑽大孔的施工經驗，1958年施工又豐富與發展了這些經驗，效率較前提高了兩倍，替以後一米大口徑鑽孔奠定了思想基礎。
一、基岩中大口徑(10～14吋)鑽孔的鑽進工作
(一)鑽孔結構及鑽進方法的選擇
1.根據勘探的目的與要求來確定鑽孔結構，如果單純是供水生產孔其結構即可簡單，如果既做供水生產井用，又要了解不同地層的水文地質情況，兩者相兼的供水勘探孔，因要進行分層封孔止水工作，故鑽孔結構即須復雜，並促使開孔口徑增大，例如373號供水勘探孔即是如此，致使開口口徑定為ϕ14″(376mm)。
2.鑽進方法的選擇：閃長玢岩中使用鐵砂或鋼粒鑽進，煤系中用硬質合金鑽頭鑽進，而在石灰岩中多用鐵砂鑽進，用合金鑽頭鑽進也可，因成本較高，故少用之。
(二)鑽進所用的設備
1.KAM-500型鑽機一台。
2.水泵選用200/40型水泵，閃長玢岩中漏水性不大，故在其中鑽進，有一台水泵即夠用，在漏水大的岩層中鑽進時，有時需同時用兩台水泵。
3.動力機：用匈式雙缸重式25匹馬力柴油機和旅大造20 匹馬力柴油機分別帶動鑽機和水泵，1957年三門峽地區供電後，即改用電動機，既方便經濟又節省人力。
4.鑽具
(1)鑽桿：使用50mm鑽桿，兩端墩厚，車外扣，特製碗形鎖接頭連接鑽桿。其優點為：1)接頭內徑大，供水充足；2)易於接卸，節省時間；3)可用墊叉卸鑽桿，既節省了工具又可使鑽桿不再被管鉗掏磨，增長了鑽桿使用期限。
(2)碾砂鑽頭(圖1)：是用鋼管製成，內外各加焊一層3mm厚的鐵板，為的是使鑽頭外徑較岩心管外徑大一些，鑽進時不易卡鑽，內徑較岩心管內徑小一些，鑽出的岩心細，不會憋水。
(3)合金鑽頭(圖2)：在煤系岩層和質軟的石灰岩中，可使用硬質合金鑽頭，我們採用了單雙粒鑲法，並吸取了楚庫洛夫型鑽頭的理論，經使用結果，效果很好，節省了合金數目，效率並未降低。
圖1
圖2
(4)岩心管：用粗徑鋼管製成，為防止鑽孔偏斜，在岩心管上每隔2～3m，也可加焊一個3mm厚鐵板箍圈(或不是整圈，而由6～8塊長方形鐵板圍組而成也可)(圖3)。
圖3
圖4
(5)取粉管的裝置：大口徑鑽具也應使用取粉管，以防止掉塊，發生卡鑽事故，同時也可帶出錐粉，有利鑽進，取粉管的連接最好是用絲扣連接或是利用導向裝置將其穩定於鑽桿上也可(圖4)。
(6)岩心管接頭(圖5)：也是用同級鋼管製做，應注意堅牢，防止脫落。
圖5
(7)鑽具相互之間均以方扣相連，為的是接卸方便，具體規格見「鑽具製造與機械修配技術總結」。規格統一，便於應用。
(三)保證鑽孔垂直的幾項主要措施
依照規范來講，用500型鑽機，鑽進10 吋以上口徑的大孔，是超過規定的，但由於我們鑽孔保證了垂直，運轉起來即輕快得多，鑽進工作也就能順利進行，具體注意事項如下：
1.鑲孔壁管要直，表層若是堆石層或風化岩石時，在上部可採用開挖的方法，開挖一定深度後，鑲入井壁管。ϕ12″鑽具鑽進，應鑲ϕ14″鋼管，ϕ14″鑽具鑽進，因沒有更大的鋼管，故只可鑲入木套管或是澆注混凝土作為井壁管。總之不論用什麼作為井壁管，均要求其垂直不偏，這樣才能保證鑽孔開孔直，以後也容易保證垂直。
2.使用長鑽具，鑽頭岩心管與錐粉管總長度應為6～8m，別怕鑽具重，鑽機帶不動，只要是孔直，鑽進仍然輕松，並不費勁，鑽具也不易折斷，使用長鑽具是保證孔直的一個很重要的措施，一定要做到。
圖6
3.使用導向器，鑽進10m，即應加用導向器(圖6)，每一根鑽桿或兩根鑽桿使用一個，其主要功用可保證孔直，又能預防鑽桿磨損與折斷。
4.加用鑽鋌，為避免鑽桿過度扭甩和防止因過大加壓後，引起鑽孔歪斜，所以盡量少加壓力，而以鑽具自重鑽進為宜，如使用木製導向器，在水中有浮力，這就更需要鑽具自身有一定重量，所以應該使用加重鑽桿或是鑽鋌。
5.立軸與井壁中心要對正，在鑽進中須經常注意找正。500型鑽機用ϕ12″或ϕ14″鑽具時，鑽具過粗，起下鑽具時，橫軸箱部分有阻礙，不能垂直上下起落，所以開口部分應要大一些，好讓鑽具順利下落和起出。
6.其他
(1)基礎應堅實，安裝機械要穩牢。
(2)使用鋼粒鑽進。
(3)轉速與水量要適當。
(四)採取和打撈岩心
大口徑鑽進，岩心的直徑大，不易折斷，最好是靠其天然裂斷面提取較為方便，每次鑽進後，盡量將此段岩心取出，否則將給下次鑽進帶來困難，鑽具不易到底，具體辦法如下：
1.在堅硬完整岩層中鑽進時，憑借給進把的感覺及觀察鑽進具體情況，覺得岩心已斷時，不管進尺多少，即應下卡料，提出岩心，而後再行鑽進，若岩心總也沒斷，最好是多鑽些，超過2～3m，再下卡料，卡住扭斷提升，因為岩心長易斷，否則卡料也卡住了，扭也扭不斷，反而造成了事故，增加麻煩。
2.在堅硬完整的岩層中，若岩心實在不易扭斷時，可採用沖擊鑽沖碎岩心，而後撈出的辦法。我們在閃長玢岩中鑽ϕ14″口徑的鑽孔時，即採用過ϕ12″的十字鑽頭(重約1 t左右)沖擊的辦法，每次可沖碎岩心長度50cm左右，將岩粉撈出後，再次沖擊，這個方法的缺點是拿不出岩樣，費時也較長，但在困難中確是有效而安全的辦法。
3.岩石比較破碎，有時會發生「研磨」情況(即岩心堵塞在鑽頭中不再進尺)，應立即起鑽，岩心可全部拿出。
4.岩層很破碎，有時需要進行打撈，可用彈簧鑽頭撈取，彈簧鑽頭是在鑽頭內鑲好彈簧片或鋼繩，用以卡取岩心，彈簧片可以用廢岩心管製作，淬火後錘煉而成，柔韌而有力，ϕ10″鑽頭鑲8～10片，ϕ12″鑽頭鑲10～12片即可。
5.岩心卡住後，提升鑽具要平穩，緩慢上升，不使鑽具受震，防止岩心脫落，影響鑽進。
(五)技術操作中的幾個問題
1.立軸回轉數，若依每秒一米的線速度來計算，則10″、12″鑽頭的轉數均應小於80轉/分，這樣效率極低，根據操作經驗證明，8～10″鑽具鑽進，立軸回轉數約為120～150轉/分，12″～14″鑽具鑽進，立軸回轉數約為100～120 轉/分，鑽頭線速度約為1.7～2m/s，較小口徑鑽頭速度要快。
2.軸心壓力：鑽頭大，工作底面積大，所需壓力也大。以單位面積10kg/cm2計算，則10″鑽具需壓力860kg，14″鑽具需壓力1120kg。若鑽具自重不夠時，可考慮加用鑽鋌，鑽孔深了有時還需利用平衡器減壓，操作中應適當地掌握軸心壓力，以利進尺。利用500型鑽機進行大口徑鑽孔時，若採用鐵砂鑽進，則軸心壓力約為8～12kg/cm2即可，太大了，鑽機帶動也費勁。
3.用水量：大口徑鑽進用水量要多一些，在完整岩層中鑽進時，用水量約為70～90L/min，14″鑽具鑽進用水量約為100～180L/min，所以一台200/40型水泵即夠用，但岩層破碎或有大溶洞，鑽孔內漏水量大時，需水量也大，常常大於200L/min，所以需用兩台水泵供水。
4.水口問題：水口不能過長或過寬，它的形狀、大小對沖洗液流速及岩粉沉澱影響很大，10″以上的鑽具，可以割2個水口，出水均勻，不僅可以提高鑽進效率，預防鑽桿折斷，而且也利於開鑽起動。
5.投砂方法：採用一次投砂與零星給砂相結合的辦法，先一次投入較多量的鐵砂。閃長玢岩中14″鑽具鑽進，一次投砂約為12～14kg，12″鑽具鑽進投砂約為10～12kg，均可進尺1m左右。5度石灰岩中鑽進，8″鑽具每次約投入8～10kg，10″鑽具每次投入10～12kg，可進尺1～1.5m左右。當鑽進很正常，但孔內含砂不多時，可再零星給些鐵砂，鑽進一些再起鑽，要注意孔內砂量不宜過多，一般以不超過0.5m為宜。
(六)工作中的體會
1.大口徑鑽進中，保證鑽孔垂直是最主要的關鍵，要經常觀測，歪斜若超過規定，立即糾正。一般規定在開孔鑽進5～10m後，即應觀測一次，以後每進尺10～20m再行觀測。事實證明，若是鑽孔垂直，則利用500型鑽機鑽進8～14″鑽孔，完全是可以的。
2.加強檢查工作。口徑粗，扭力大，所以在每次下鑽前對鑽具的檢查極為重要，尤其是對絲扣部分，更應加強檢查，防止事故，不合規格的鑽具，嚴禁使用。
3.使用三套鑽具。一、二套作為鑽進用，另一套專為打撈岩心用。
4.水泵要好用，壓力及排水量要大。因鑽具粗，鑽孔大，流速慢，故一般岩粉多由錐粉管取出，水泵應保持一定的壓力與水量，隨鑽進隨將孔底岩粉沖上，利於鑽進。
5.ϕ50鑽桿特製碗形鎖接頭連接既堅牢又好用，應該推廣使用。
6.鑽具總長度為6～8m，這是保證孔直的一個主要措施。
二、10吋供水孔的泥漿鑽進
(一)一般情況
1.會興地區地層情況，表層是黃土，在施工區域內，表層黃土厚度為10～25m。下面是卵石層，厚度為12～20m，卵石直徑最大的達80cm。而後即是砂層，砂粘、粘砂和粘土等相互交錯。其中在「三門系」砂層中含有豐富的地下水源。
2.供水生產開採用ATH-8型深井泵抽水，所以需要下入8″鐵管做過濾管，為此要求最終孔徑應大一些。
3.鑽孔深度為30～100m。
4.鑽孔結構：
(1)表面土層開挖，在一般情況下，挖穿卵石層為止。採用雙掛釣支撐維護井壁。
(2)開挖至32m，仍未挖穿卵石層時，停止開挖，改為鑽進。
(3)用10″鑽具加鑲肋骨鑽進，直鑽到孔底，可保持孔徑為290mm。
5.採用設備：500型鑽機、水泵各一台，中間架一個，電動機一個，12m高木製鑽塔一個，泥漿攪拌機一台(附帶動力機)，另外選用50mm鑽桿，並以特製碗形鎖接頭相連。
6.為保證鑽孔垂直，便於順利下放過濾管起見，規定鑽具長度為6～8m。
7.採用泥漿鑽進。
8.開動兩部鑽機同時工作。
(二)泥漿的配製與檢查
1.每台鑽機備有泥漿攪拌機一台，容量為0.6m3左右，每分鍾約為60轉。
2.採用會興鎮「三門系」的灰綠色粘土作為原料，攪拌時間為1.5～2小時。
3.配製與使用泥漿的技術標准：
黃河三門峽水利樞紐工程地質勘察史
4.勤檢查泥漿質量，勤測定，不合規格的泥漿，禁止使用，應另換新漿。
5.如果地層變換了，欲使用稠度較稀的泥漿時，應該使用攪拌機攪拌稀漿逐漸調換，不可在泥漿箱中加水變稀，也不得使用清水代替泥漿送入孔內。
6.如果在卵石層鑽穿後，沒下套管保護孔壁，則在以後鑽進中應特別掌握泥漿的稠度及比重，不能太稀，雖對進尺有些影響，也應維持適當的稠度與比重，為的是保護孔壁，防止坍塌。
7.粘土在攪拌前，先用水濕泡2～3天，以利攪拌均勻。
(三)開孔工作
1.挖卵石層而到砂層時(圖7)
圖7
(1)在試坑底部挖一小凹坑，深約 1～1.5m，將ϕ12″套管一根根地連好，下入凹坑中。
(2)套管放入後，要仔細找正，使其垂直，而後用木段、木方將套管在坑內固定，並使套管僅能上下運動，不能左右推動。
(3)用6～8m的ϕ10″鑽具，下入套管中，試其是否能順利到底，並且回轉無阻。若發現ϕ12″套管彎曲，長鑽具下不到底時，應即糾正。
(4)用吊錘輕輕敲打ϕ12″管，並在套管內部用鑽具撈砂鑽進，使ϕ12″套管進入砂層中2m左右。
(5)用粘土將凹坑填平，分層夯實，尤其是粘土與管壁及凹坑壁接合處必須夯緊。
(6)凹坑填平後，在試坑底部再回填粘土及黃土，分層夯實，其厚度約為2～2.5m。
(7)向ϕ12″套管內注入泥漿，泥漿不漏可以循環了，即可正式開鑽。
2.若挖到32m仍為卵石層時，只可將ϕ12″套管座在卵石層上了。以後施工步驟與前同，僅是挖小凹坑要深一些，放入套管後，凹坑底部可先用水泥封住，上部再回填黃土粘土，分層夯實，回填厚度可深一些，防止泥漿漏出。
3.封管工作很重要，應仔細小心去做，防止漏漿返工。
4.若卵石層疏鬆，上下串漿時，有時須將卵石層部分全部回填夯實，方可將漿止住，不再外冒。
(四)各種地層中的鑽進
1.砂層中鑽進
(1)使用肋骨合金鑽頭(圖8)。ϕ10″鑽頭割成8個鋸齒，齒深50～60mm，其上鑲5×5×10或7×7×13塊狀合金，合金外出刃2.5～3mm，內出刃3～3.5mm，或可更多一些，以消滅岩柱，肋骨厚度10mm，高50mm，寬20mm，約略呈斜形，鑲在鋸齒上，距鑽頭底邊2cm左右，肋骨下端，加鑲合金，防止很快地將肋骨磨損成溝。
圖8
(2)操作時約略下壓，運轉中不要上下提動，下進一拍子後，可稍提升一次，為的是使沖洗液大力沖洗一下，將井內砂粒攜出孔外。
(3)砂層中進尺快，注意鑽機能拉轉，有進尺即可，不要加太大的壓力。
(4)水量要大，轉速約為120～140轉/分。平均效率為7～9米/班。
2.粘土、砂質粘土層中鑽進
(1)鑽頭與砂層用的鑽頭相同，除硬合金已鑲內出刃外，還可在鋸齒邊上，割一小斜口，向內打彎，擴大內出刃范圍，有利鑽進。
(2)操作中要輕壓快轉，每鑽進10～15cm，提升鑽具一次，距離不超過5cm，同時要開大水門，使泥漿沖洗孔底一次。
(3)粘土層中鑽進，泥漿要稀，甚至可以使用清水，但因要維護卵石層和砂層的孔壁，所以泥漿也不能太稀，這樣就影響進尺效率了。
(4)同樣的是壓力不可以太大，不要上下常提動，水量要大，轉速120 轉/分左右即可。
3.礫石層中鑽進
圖9
圖10
(1)鑽頭割成的鋸齒要大(即水口小)(圖9)。合金內外出刃要小一些，肋骨底部與鑽頭底部相齊，肋骨上加鑲合金。
(2)小的卵石層可用合金鑽進，遇有超過鑽頭直徑的大塊孤石時，應採用鐵砂鑽進，鐵砂由鑽桿內下投。鑽頭所用的肋骨要大、要多(圖10)。或是使用基岩鑽粒鑽進中所用的鑽頭形式，在鑽頭外面加焊一圈10mm厚的鐵板，用以保持鑽孔口徑，在鑽穿孤石後，原用的鋸齒肋骨鑽頭可以順利下去，繼續鑽進，不再擴孔，若所用肋骨小，磨損多，即使將孤石鑽穿後，口徑也小，常需再行擴孔後，原有鑽具才能下去，這樣既不經濟，又影響效率。
(3)礫石層中鑽進時，也不要上下常提動鑽具，每鑽進一段後，應將卵石撈盡，而後再行鑽進。
(4)在卵石層鑽進時，即採用彈簧鑽頭，在鑽頭內鑲有彈簧片或鑲鋼繩，邊鑽進，邊將卵石拿出。若沒有拿盡時，在鑽完一段後，應專下打撈鑽頭撈取。
(5)卵石層中鑽進，應用慢速，約為80～100轉/分。
(6)小徑卵石易鑽，進尺效率高。直徑大又純為卵石層者，進尺效率低。
(7)鑽進中注意泥漿稠度，不應低於24秒，以防止孔壁坍塌。
(五)鑽孔後的清洗工作
為不影響水文地質觀測條件，在鑽孔結束後，要大力進行清洗工作。
1.當鑽孔竣工後，用長鑽具自上而下再清掃一次，通行無阻，即可下入8″過濾管。
2.下完過濾管後，用提筒提取過濾管內的泥漿，提抽至一定程度時砂層即行坍塌，地下水湧入管內，管內水位不再下降時，停止。
圖11
3.再下沖洗器(圖11)，用水泵送水自上而下，自下而上逐段地，反復地上下沖洗，將過濾網上的泥漿沖洗干凈。沖洗器是用ϕ146mm的岩心管做成，長約1～1.5m，四周鑽有一二百個ϕ2～3mm的小孔，作為噴水之用。
4.沖洗完畢後，下入揚水管及風管，先利用空氣壓縮機抽水洗孔2～3天，將過濾管內的泥漿及細砂等抽出，防止損壞深井泵。用空氣抽水洗孔，因埋藏深度限制，出水量小，僅為3～4L/s。
5.因此，最後仍需下入深井泵抽水洗孔，水量大，能達到8～10L/s，加速洗孔效率，至抽出的水完全清凈時止。在一般情況下，空氣抽水與深井泵抽水洗孔總計約6～8日。
6.洗孔結束後，即可開始正式抽水試驗。做一次降低或三次降低。
(六)採取岩樣
地質要求，每兩米需取岩樣一個，利用小徑鑽具(ϕ127mm)採取岩樣。
1.粘土層中用勺形鑽採取土樣。
2.砂層中可用勺形鑽或鋸齒合金鑽頭干鑽撈取。
3.礫石層中可用彈簧鑽頭撈取。
4.憑借給進把感覺、進尺快慢及鑽進情況，很易分清地層情況，要詳細記在記錄上，作為校對地層資料的參考。
5.在鑽進中，採用「先取樣，後進尺」的辦法，取完樣後，即鑽進，不再注意岩心。
(七)事故的預防
1.在鑽場設置能起重3～5 t的絞磨和雙滑車。如因故停鑽或發生卡鑽時，立即用之提升。
2.鑽機因故停鑽時，需立即提升鑽具，不超過1～2小時，可提升15～20m，如超過兩小時，需將鑽具提出孔外，防止淤卡。
3.注意檢查泥漿質量，不合格者棄之不用，另換新漿。
4.要使用肋骨鑽頭，加大岩心管與孔壁間的間隙，防止卡鑽。
5.勤檢查鑽具，防止折斷事故。
6.若要下套管封孔時，下好套管後，應先用長鑽具試探一下，長鑽具能順利下去，再行封孔。
(八)幾點體會
1.根據不同的地層，換用不同粘度的泥漿，在泥漿鑽進中，泥漿質量與供應很重要。我們這次是一個機組設一個攪拌機，並指定專人負責泥漿工作，完全保證了泥漿質量與泥漿供應，構成了鑽進的有利條件，全部鑽進時間，沒有發生一次事故，又提高了鑽進效率。
2.大口徑不同地層的供水孔泥漿鑽進，技術復雜，班長應親自負責操作與指揮，憑借給進把的感覺與鑽進具體情況，掌握壓力、轉速與泥漿的規格等，小心操作，防止事故。
3.經過本期工程實踐證明，在卵礫石層中是完全可以使用泥漿鑽進的，效率也不低，同時也可以不下套管，僅用泥漿保護孔壁。所以下次再遇到此類地層情況鑽進時，開孔即可用機鑽，而不再採取開挖辦法了。
4.在土層或砂粘層中，使用泥漿鑽進時，鑽頭內出刃要大一些，這樣岩柱細，易於折斷，隨鑽具轉動而破碎。壓力水泵要好用，壓力要大，流量也要大，邊鑽進，邊將岩粉沖出，鑽孔內不存岩柱，每次下鑽均能順利到底，提高了鑽進效率。為此對水泵要維護好，常檢查修理，使其永遠維持正常運轉，是保證順利進尺的主要因素。同時，在條件允許下，應另用動力機帶動水泵，更為方便，可以防止事故。
5.其他一些體會與基岩中鑽進相同。
(原載於《三門峽工程》1959年第三期)