簡述氣動(dòng)潛孔錘在水井施工中主要參數(shù)的選擇

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1、簡述氣動(dòng)潛孔錘在水井施工中主要參數(shù)的選擇四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院四川成都610061【摘要】主要闡述了如何在氣動(dòng)潛孔錘施工工藝中選取鉆壓，風(fēng)壓，風(fēng)量及風(fēng)速等主要鉆進(jìn)參數(shù)；簡要介紹了氣動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)過程中注意事項(xiàng)；簡單敘述了氣動(dòng)潛孔錘工藝在山東抗旱找水項(xiàng)目中的應(yīng)用實(shí)例?！娟P(guān)鍵詞】氣動(dòng)潛孔錘；鉆進(jìn)參數(shù)；水井1、前言空氣潛孔錘是以壓縮空氣為動(dòng)力的一種風(fēng)動(dòng)沖擊器。它通過將產(chǎn)生沖擊功和沖擊頻率直接傳給鉆頭，再由鉆機(jī)帶動(dòng)鉆頭做慢速的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而不斷形成對(duì)孔底不同扇面的新鮮巖石沖擊破碎效果。同時(shí)利用沖擊器排出的壓縮空氣，對(duì)鉆頭進(jìn)行冷卻和將破碎后的巖石顆粒排山體外，從而實(shí)現(xiàn)了孔底沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的目的。它

2、具有鉆進(jìn)效率高、碎巖能量利用率高等優(yōu)點(diǎn)。然而實(shí)現(xiàn)高效鉆進(jìn)，就必須選擇合理的鉆進(jìn)參數(shù)。2、鉆進(jìn)參數(shù)的選擇2.1鉆壓的選擇空氣潛孔錘鉆進(jìn)的基木工作過程，是在靜壓力（鉆壓）、沖擊力和回轉(zhuǎn)力三種力作用下不碎巖的。其鉆壓的主要作用是為保證鉆頭齒能與巖石緊密接觸，克服沖擊器及鉆只的反彈力（也稱背壓），以便有效地傳遞來自沖擊器的沖擊功。鉆壓過小，難以克服沖擊器的工作時(shí)的背壓和反彈力，直接影響沖擊功的有效傳遞。對(duì)于潛孔錘全面鉆進(jìn)，一般認(rèn)為單位直徑的壓力值在30?90kg/cm，鉆壓的合理選擇應(yīng)考慮到鉆進(jìn)方式（裸孔或偏心跟管、全面鉆進(jìn)或取心鉆進(jìn)），設(shè)備性能、鉆只匹配（鉆只鉆量），以及所選用的沖擊器的性

3、能（如低風(fēng)壓還是中高壓，因工作壓力的不同而背壓不同）進(jìn)行綜合考慮，既要達(dá)到最佳的鉆進(jìn)效果，還要最大限度地減少鉆具及鉆頭的磨損。鉆壓的選取可參照表1。潛孔錘鉆進(jìn)主要靠沖擊器活塞來沖擊鉆頭，而不是靠鉆桿柱加壓提高鉆速。如果孔內(nèi)鉆柱自身重力超出其范圍時(shí)應(yīng)采取減壓鉆進(jìn)。鉆壓過高會(huì)導(dǎo)致鉆桿劇烈震動(dòng)，將會(huì)增大回轉(zhuǎn)阻力和使鉆頭早期磨損，會(huì)損壞沖擊器，鉆孔彎曲和鉆速下降等問題。因此，在選取壓力參考值是應(yīng)盡可能取下限值。2.2轉(zhuǎn)速的選擇潛孔錘鉆進(jìn)是沖擊冋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)并以沖擊作為碎巖主要方式的鉆進(jìn)方法。所以無需過快的線速度。一般轉(zhuǎn)速選用每分鐘20轉(zhuǎn)左右為好，轉(zhuǎn)速太快，對(duì)鉆頭的壽命不利，特別在研磨性強(qiáng)的巖層，轉(zhuǎn)

4、速過快將使鉆頭外圍的刃齒很快磨損和碎裂。轉(zhuǎn)速過高也會(huì)導(dǎo)致鉆進(jìn)效率的降低。由于氣功潛孔錘進(jìn)是沖擊碎巖的，回轉(zhuǎn)只為改變鉆頭合金的沖擊破巖位置，避免重復(fù)破碎，因此轉(zhuǎn)速的選擇主要和沖擊器的沖擊頻率，規(guī)格人小以及鉆巖的物理機(jī)械性質(zhì)冇關(guān)。合理的轉(zhuǎn)速應(yīng)保證在最優(yōu)的沖擊間隔范圍之內(nèi)。最優(yōu)沖擊間隔的確定，多采用兩次沖擊間隔的轉(zhuǎn)角表示，轉(zhuǎn)速與沖擊頻率和最優(yōu)轉(zhuǎn)角的關(guān)系式如下：A=n360°/m式中：A最優(yōu)轉(zhuǎn)角（度）；n鉆具轉(zhuǎn)速（r/min）;m——沖擊頻率（次/min）;美國水井學(xué)會(huì)（N?W?W?A）康怕爾認(rèn)為在硬巖中兩次沖擊之間的最優(yōu)轉(zhuǎn)角為ll°，因而主張鉆機(jī)立軸轉(zhuǎn)速在18?30r/mi

5、n。通過對(duì)各種地層及潛孔錘鉆進(jìn)的不同鉆進(jìn)試驗(yàn)應(yīng)用，認(rèn)為鉆速選擇在20?50轉(zhuǎn)/分是比較合理的，對(duì)于硬巖層選用低轉(zhuǎn)速，對(duì)于軟巖層選用較高轉(zhuǎn)速。如果轉(zhuǎn)速太慢，則將使柱齒沖擊吋與已冇沖擊破碎點(diǎn)（凹坑）重復(fù)，導(dǎo)致鉆速下降。常規(guī)是巖石愈硬或鉆頭直徑愈大，愈要求用較低之轉(zhuǎn)速。在某些嚴(yán)重裂隙性巖層中鉆進(jìn)，奮時(shí)為防止卡鉆而采用增加轉(zhuǎn)速的辦法。但也要注意奮吋卡鉆是因?yàn)殂@頭已過度磨損，而增加轉(zhuǎn)速會(huì)使問題復(fù)雜化。對(duì)潛孔錘鉆進(jìn)，最優(yōu)鉆頭冋轉(zhuǎn)速度，應(yīng)以獲得奮效的鉆速、平穩(wěn)的操作和經(jīng)濟(jì)的鉆頭壽命作為一般要求，現(xiàn)提出下列經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)供選擇：覆蓋層為40?60r/min;軟巖為30?50r/min；中硬巖層為20?40

6、r/min;硬巖層為10?30r/min。根據(jù)巖石性質(zhì)、鉆頭直徑、沖擊器的沖擊功、沖擊頻率來確定。一般直徑在200mm左右的鉆孔，中硬地層20?30r/min、硬巖層10?20r/min。2.3風(fēng)壓的選擇潛孔沖擊器的沖擊頻率和沖擊功都與空氣壓力有關(guān)，空氣壓力是決定沖擊功的重要因素，因而也是影響機(jī)械鉆速的主要參數(shù)，一般認(rèn)為所用壓縮空氣的壓力高，則潛孔錘鉆進(jìn)的效率也高，而II鉆頭的使用壽命也會(huì)變長。空氣壓力應(yīng)滿足管道的壓力損失，孔內(nèi)壓力降、潛孔錘壓降，以及在有水情況下克服水柱壓力，才能正常工作。P=Q2L+Pm+P錘+P水式中：空氣壓力(Mpa)Q2---每米干孔的壓力降（一般為0.00

7、15Mpa/m）;L——-鉆桿柱長度(m)；Pm—--管道壓力損失(Pm=0.1?0.3Mpa);P錘--…潛孔錘壓力降(Mpa)；P水-----鉆孔內(nèi)水柱壓力（Mpa）;從上式可以看出，隨著鉆桿柱長度的增加，所需空氣壓力就越大，鉆進(jìn)深度也越大。2.4風(fēng)速和風(fēng)量的選擇空氣鉆進(jìn)中空氣清耗量是根據(jù)氣動(dòng)潛孔沖擊器的性能參數(shù)及為清除孔內(nèi)巖屑的最低上返速度而確定。在進(jìn)行大UI徑潛孔錘鉆進(jìn)吋，鉆孔直徑和所用鉆桿直徑的級(jí)差比人吋，就出現(xiàn)了潛孔錘供風(fēng)量不能滿足排渣所需風(fēng)量