【巖土工程】潛孔錘鉆進

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1、第四篇勘探工程技術(shù)·$%+(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#潛孔錘鉆進!"#$概述潛孔錘鉆進是利用壓縮空氣作為循環(huán)介質(zhì)，并作為驅(qū)動孔底沖擊器的能源而進行的沖擊回轉(zhuǎn)鉆進，它是空氣鉆進技術(shù)在破巖方法上的一項突破。這項技術(shù)是當代用途廣泛和先進的鉆探技術(shù)。潛孔錘鉆進技術(shù)最先用于開采礦山，!%世紀&%年代末用于露天和井下采礦。"%年代至’%年代，對這種鉆進方法在理論和技術(shù)上進行了大量探討和研究，不斷得到發(fā)展與完善。(%年代，潛孔錘鉆進技術(shù)逐漸應用到水文水井鉆探工作上。)%年代，美國水文水井鉆進中采用潛孔錘鉆進占

2、總工作量的("*，前蘇聯(lián)、澳大利亞等國家廣泛采用潛孔錘鉆進方法，在堅硬巖層、卵礫石類砂礦和水文水井鉆進中都取得良好效果。)%年代以來，潛孔錘鉆進技術(shù)在我國得到迅速發(fā)展。這項技術(shù)作為“多工藝空氣鉆進技術(shù)”項目的課題之一，列入地礦部“七五”重點科技攻關(guān)項目。$++%年通過技術(shù)鑒定。$++!年被國家科委列入《國家科技成果重點推廣計劃》。目前全國有$%%多個單位推廣這項新技術(shù)，鉆井近萬眼，是鉆井技術(shù)的一項重大突破，充分發(fā)揮了這項技術(shù)的優(yōu)勢和巨大生產(chǎn)力。潛孔錘鉆進技術(shù)包括系列潛孔錘、貫通式潛孔錘、)%%,$!%%--的大直徑潛孔錘、潛孔錘跟管鉆具、擴孔鉆具、取心鉆具及其鉆進工藝，應用范圍比較廣泛。!

3、"#$#$潛孔錘的工作原理根據(jù)配氣裝置的形式，潛孔錘可分為有閥式和無閥式兩大類。!"#$#$#$有閥潛孔錘工作原理!.!%%型潛孔錘的結(jié)構(gòu)見圖&.!".$。當潛孔錘下入孔內(nèi)后，在鉆頭接觸井底前，鉆頭掛在最下端?；钊S鉆頭下行至下死點。此時"進氣口被打開，開始·%’-,·巖土工程新技術(shù)實用全書!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!送氣，壓氣推開止逆閥，進入配氣室!，經(jīng)氣道至進氣口"，經(jīng)后氣室、活塞中心孔、鉆頭中心孔排出，鉆具處于洗孔狀態(tài)。當鉆頭到井底后，鉆頭尾部則沿花鍵上行至圖!"#$"%所示的位置，進氣口"被堵，進

4、氣孔#被打開，壓氣進入活塞下方，推動活塞上行。此時開始作功。圖!"#$"#("##’型潛孔錘結(jié)構(gòu)圖%"上接頭；#"密封圖；)"彈簧；!"止逆閥；$"墊圈；*"密封墊圈；+"進氣座；,"內(nèi)缸；-"外缸；%’"噴嘴；%%圖!"#$"%&"#’’型潛孔錘結(jié)構(gòu)圖"活塞；%#"隔套；%)"導向套；%!"圓鍵；%$"下接頭；%*"鉆頭第四篇勘探工程技術(shù)·$&))·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#$#$#!無閥潛孔錘工作原理!%!!&型無閥潛孔錘結(jié)構(gòu)見圖’%!"%!。無閥潛孔錘是利用布置在活塞和氣缸壁上的配氣系統(tǒng)控制

5、活塞往復運動，即活塞運動時自動配氣。它減少了配氣裝置，防止因閥片磨損而失效的現(xiàn)象，這是潛孔錘設計的一項大的改革?，F(xiàn)以!%!&&型潛孔錘為例說明其工作原理。壓縮空氣由鉆桿進入潛孔錘后，止逆閥’被打開。壓縮空氣進入潛孔錘的內(nèi)腔，沿內(nèi)缸(與外缸)之間的環(huán)狀間隙，經(jīng)活塞的環(huán)腔進入下氣室，推動活塞上行。當活塞上行至下段活塞"點封閉內(nèi)缸下口#后，壓縮空氣即停止向下氣室進氣。這時活塞靠下氣室內(nèi)壓縮空氣的膨脹，繼續(xù)推動活塞上行。當活塞的上段$點超過缸的%點以后，由于活塞的中間環(huán)腔與內(nèi)缸的上氣室連通，壓縮空氣就進入氣缸的上氣室，此時活塞已接近上死點，靠慣性再向上移動。上氣室聚集很大能量，以很大的動力驅(qū)動活塞

6、迅速下行，將最大的沖擊能量施加于鉆頭，開始作功。!"#$#!潛孔錘鉆進的主要優(yōu)點潛孔錘鉆進有以下優(yōu)點：（$）鉆進效率高。在堅硬巖層采用潛孔錘鉆進比普通金剛石回轉(zhuǎn)鉆進效率提高幾倍到十幾倍。其機械鉆速可達(*’&+,-，臺月效率達千米以上。（!）鉆頭壽命長。一個直徑!!&++球齒鉆頭在花崗巖地層可鉆進"&&+，在石灰?guī)r地層可鉆進$&&&+。一臺風動沖擊器鉆具可鉆進數(shù)千米。（.）水文水井鉆進中，成井質(zhì)量高，出水量大。其出水量比其他工藝方法（如清水或泥漿循環(huán)）提高.&&左右。（’）需要鉆壓和轉(zhuǎn)數(shù)較低，能改善鉆桿扭矩和鉆具工作條件。如直徑!!&++的潛孔錘只需鉆壓$.*$/01即可達到很好的鉆進效果

7、。（"）防斜效果好。由于鉆壓和轉(zhuǎn)速低，潛孔錘鉆進，一般情況下，每百米孔斜均小于$。!"#$#.應用范圍可廣泛用于基巖特別是堅硬的巖層鉆進、第四系卵礫石層和水文水井鉆進。在水利水電施工中應用于錨索孔、錨固孔、錨樁孔、爆破孔、排水孔鉆進。在松散地層和卵礫石層鉆進可采用潛孔錘跟套管鉆進與潛孔錘相結(jié)合的擴底鉆進并同步跟下套管的鉆進技術(shù)，解決了多年來難以解決的鉆進卵石層的老大難問題。這是潛孔鉆進漂卵石層的一大突破。在水文水井鉆進和