空气潜孔锤跟管钻进技术(赵建勤)

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1、中国地质科学院探矿工艺研究所赵建勤（Tel:13908196468）2013年11月空气潜孔锤跟管钻进技术1、概述2、空气潜孔锤跟管钻进工作原理3、空气潜孔锤跟管钻进国内外现状4、空气潜孔锤跟管钻进配套机具5、空气潜孔锤跟管钻进工艺1概述空气潜孔锤跟管钻进技术是以压缩空气作为动力，跟管钻具在空气潜孔锤和钻机扭矩作用下进行冲击回转钻进并实现同步跟进套管，终孔后跟管钻具从套管中提出，套管用于护壁的一种钻进新技术。1.1空气潜孔锤跟管钻进特点主要用于难于成孔的破碎地层，如卵砾石层、流砂层、覆盖层、坡积层等；

2、钻进速度快、效率高，一般可达到5m/h；干式（空气）钻进，对缺水地区、不能用水的滑坡施工等有重要意义；套管能回收，重复使用；1.1空气潜孔锤跟管钻进特点单级跟管钻进孔深一般为40m，有的可达到80m以上；地层含泥量很高时易堵气孔；钻机要求低转速（50转/分以下）、大扭矩，最好是长行程的多功能钻机、水井钻机等，若地质钻机要能降速。1.2空气潜孔锤跟管钻进应用领域地质勘探地灾治理、应急抢险（重庆武隆滑坡抢险工程）水井钻进（云南抗旱打井工程、山东抗旱打井工程）水电站建设（云南小湾水电站高边坡抢

3、险工程）城市高层建筑地基处理高速公路、铁道建设工程隧道管棚施工石油物探钻孔等。滑坡勘察取芯GK13GK4GK13现场GK4现场GK-4孔岩芯（局部）GK-13孔岩芯（局部）地灾防治锚固工程云南小湾水电站滑坡抢险水电站高压旋喷工程地铁降水井隧洞管棚支护地质钻机--地灾治理深基坑抗浮锚索深基坑护壁锚索深基坑护壁锚索---小型钻机2空气潜孔锤跟管钻进工作原理跟管钻进现场跟管钻具结构类型空气潜孔锤跟管钻具是进行跟管钻进最主要的器具，目前国内外有很多种结构类型，主要有偏心、同心、对心、取芯跟管钻具四类，结

4、构不同其工作原理也不一样。2.1空气潜孔锤偏心跟管钻进原理偏心跟管钻具要有二种功能：能实现扩底钻进同步跟进套管钻进状态收拢提升状态排渣路线图2.2空气潜孔锤同心跟管钻进原理同心跟管钻具要有二种功能：能实现扩底钻进同步跟进套管钻进状态收拢提升状态2.3空气潜孔锤对心跟管钻进原理钮矩：钻机--钻杆--冲击器--中心钻头凹槽--环形钻头凸肩；环形钻头与管靴之间通过卡簧实现环形钻头转动而管靴和套管不转动的目的。2.4空气潜孔锤取芯跟管钻进原理主要由中心取芯钻具、套管靴总成组成。钻具设置了实现具体功能的超前

5、钻进机构、空气分流机构、传扭机构、传压机构、分动机构、取芯装置。2.4空气潜孔锤取芯Φ168套管外管跟管钻进原理中心取样钻具钻进时，取芯跟管钻具实现冲击回转钻进，岩芯随传扭花键付钻孔孔壁钻进入岩芯管；套管同步岩心跟进。高压通气孔套管靴总成钻进回次结束，中心钻具传压凸台直接被提到地表取岩芯，中心钻头套管则留在孔内。套管钻头3空气潜空锤跟管钻进国内外现状3.1国内外用于空气潜孔锤跟管钻进的钻机很多，根据不同钻机其工艺分为：单动力头跟管钻进--常用双动力头跟管钻进—增加钻孔深度反循环跟管钻进--双壁钻杆单

6、动力头单动力头双动力头反循环钻机3.2国外跟管钻具阿特拉斯柯普科公司Odex钻进法Top公司偏心跟管钻具三菱公司同心跟管钻具Top公司同心跟管钻具力骏公司同心跟管钻具Top公司同心跟管钻具对心跟管钻具德国斯坦威克公司的双动力头跟管钻进系统3.3国内跟管钻具我国最早开展空气潜孔锤跟管钻进技术研究单位有多项国家专利SP型偏心跟管钻具SD型偏心跟管钻具DP型偏心跟管钻具同心跟管钻具同心跟管钻具同心跟管钻具同心跟管钻具同心跟管钻具取芯跟管钻具反循环跟管钻具4空气潜孔锤跟管钻进配套机具4.1空压机（风压和风量）

7、4.1.1首先要满足潜孔冲击器所需的最小风压和风量的需要---潜孔冲击器能正常工作；90型冲击器110型冲击器350型高风压冲击器380型高风压冲击器4.1.2满足最低清孔、排渣的需要，即要求上返风速≥10m/s。在施工现场，由于受输气管线距离长短、管线接头连接尺寸以及钻进中地层裂隙的漏失等因素影响，在理论计算值的基础上应留有余地。要以能满足正常钻进工艺循环为原则，在条件允许的情况下应尽量选用能力较大的空压机。4.2钻机钻孔直径钻机扭矩起拔能力钻孔深度钻机钻机动力头行程参钻工艺方法（地层复杂程度）通孔能力

8、数机选动力头形式能择力地形、地貌特征钻机质量大小依据工程工期性能价格比钻机选型原则低转速、大扭矩钻机能力宜大不宜小。选用能力较大的钻机对提高工程施工效率有积极作用,尤其是在一些复杂地层、钻进过程中容易出现坍孔、卡钻、埋钻等异常事故的地区。90型钻机4.3钻杆钻杆的选用首先要有足够的强度以防扭断，同时要综合钻机能力和清孔排渣的需要。经验表明,选用直径较粗的外平式钻杆效果较好。4.4潜孔锤潜孔锤的选用要与空压机的能力相匹配，也