空气潜孔锤在复杂地层中的钻进

潜孔锤钻进在复杂地层中应用蒋荣庆殷琨辜华良摘要：在潜孔锤的结构形式、钻具匹配、钻头类型、钻凿工艺等方面研究的基础上，对潜孔锤套管隔离护孔法钻进；贯通式潜孔锤用于复杂地层钻进；大直径潜孔锤在孤石、漂石地层中钻进等实际应用方法和效果作了简明介绍。

关键词：贯通式潜孔锤同步跟管复杂地层DOWNHOLE HAMMER DRILLING IN COMPLEXFORMATIONJiang Rongqing,Yin Kun,Gu Hualiang Abstract：On the basis of studying downhole drills' structure,bit type and drilling technology,such technology as casing drilling with downhole drills',hollow-through downhole drills in complex formation,large diameter downhole drill in isolated big pepple formation are presented in this paper.Key words：hollow-through downhole drill,casingdrilling ,complex formation▲所谓复杂地层是指因受成因、构造运动及风化作用和地下水作用等影响，使地层岩石节理、片理、裂隙发育；软硬互层、破碎，胶结性、稳定性、强度等极差，或是遇水膨胀。

在这类地层中施工，一旦被钻孔钻穿后，其原来的相对稳定或平衡状态被破坏，使钻孔孔壁失去约束而产生不稳定。

常见现象是孔壁坍塌、掉块、漏失、涌水、缩径、超径等。

在上列地层中钻孔时孔壁不稳定产生护壁困难；地质岩心钻探时岩心被破碎、冲蚀、溶解，岩矿心采取又成为一个难题；在砂砾石层中含有孤石、漂石，风化层含有风化球、风化核，或岩石软硬不均，钻进时不仅效率低，而且很难按设计轨迹成孔，即防斜或提高钻速又成为一突出问题。

综述276 2015年5期关于气动潜孔锤在地质勘探中的应用高明辉河南省煤田地质局四队，河南平顶山 467000摘要：气动潜孔锤钻进技术以其钻进效率高、钻孔质量好等一系列优点已被广泛应用于地质勘探工程领域，为使这一技术能够更好的应用，本文介绍了气动潜孔锤钻进技术在粘土层、破碎坍塌地层以及河床卵砾石地层中的钻进工艺。

关键词：气动潜孔锤；钻进工艺；复杂地层中图分类号：TD421 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)05-0276-011 钻进技术根据施工区域的地质情况，钻孔机常采用四种主要的钻孔方法气动或液压驱动的旋转动力头与冲击设备结合，通过钻杆的顶部传输旋转和冲击能量，通过钻杆中的冲击波传递能量给钻头进行钻孔。

仅限于小孔径和深度浅的作业，一般常用于采石场，建筑工地和地下采矿作业。

潜孔锤（以下简称DTH）位于钻柱的底部，压缩空气通过钻柱进入DTH，驱动活塞往复运动直接冲击钻头，向岩石传递冲击能量。

系统功率损耗不大，特别适用于深孔、直孔和中硬岩石。

反循环（RC）钻孔是采用DTH从钻头面收集并输送岩石样品的一种形式，通过DTH的中心管将干燥和未被污染的岩屑装入样品收集装置，为地质分析作准备。

由液压或电动马达驱动的齿轮箱形成旋转的动力头，通过钻架上上下移动的进给系统和厚壁钻杆产生下拉力给三牙轮钻头施加足够的进给力。

用于较软岩石或强节理硬岩石。

2 气动潜孔锤跟管钻具系统一般主要由潜孔冲击器、导向钻头、环状钻头、扩孔钻头、套管靴及套管组成管钻具由钻机提供回转扭矩及推进动力，空压机提供高压空气通过钻杆进入潜孔冲击器使其工作。

冲击器冲击跟管钻具的导正器并将冲击波及钻压传给中心钻头及环状钻头破碎孔底岩石。

同时钻机带动钻杆回转，钻杆将回转扭矩传递给冲击器带动导正器转动使偏心钻头张开，使扩孔钻头及中心钻头跟随导正器旋转，钻出大于套管外径的孔，使套管在自重作用下随钻头跟进。

当自重小于套筒外壁的摩擦阻力时，内层跟管钻具继续向前破碎岩石，直至导正器上的凸肩与套管靴的凸肩接触，导正器将部分钻压和冲击波传递给套管靴，迫使套管靴带动套管与钻具同步跟进。

关于复杂地层钻进技术的探讨摘要：采矿工作在露天或地下采场。

劳动量大，工作条件差，安全性差，不易实现综合机械化和自动化，故需特别重视改善劳动保护和环境条件。

在地质条件复杂、地层破碎的矿区，存在一些勘探难题，采用贯通式潜孔锤反循环连续取芯(样)钻进技术进行探矿施工，取得了良好的效果。

该方法具有钻进效率高、岩矿样采取率高、钻孔质量好等优点，有效地解决了破碎漏失地层的钻孔问题。

关键词：复杂地层；钻进技术；探矿abstract: mining jobs in the open air and underground mining. labour is big, bad working conditions, poor safety, not easy to realize comprehensive mechanized and automation, reason need to pay special attention to improve labor protection and environmental conditions. in the complex geological conditions, the strata broken mining area, there are some exploration problem, the breakthrough type dth hammer reverse circulation continuous core (sample) drilling technology prospecting construction, and have achieved good effect. this method has high drilling efficiency, rock ore samples taken rate is high, drilling quality advantages, which can effectively solve the problem of the mall broken strata drilling.keywords: complex formation; drilling technology;prospecting中图分类号：tu74文献标识码：a文章编号：近年来随着生产规模的逐年扩大，原有的地质勘探资料勘查网度稀，可靠性差，工程揭露矿体与地质详勘阶段探明矿体存在较大差别，已不能有效地指导生产。

气动潜孔锤钻进技术在钟祥市体育馆地源热泵工程中的应用（武汉地质工程勘察院）摘要：以钟祥市体育馆地源热泵工程项目为例，简单介绍气动潜孔锤钻机的工作原理、钻进工艺及性能参数，探讨了气动潜孔锤钻机在复杂地层（土层、卵砾石层、岩层、破碎带、有水钻进）钻进及气动潜孔锤钻机拔管的方法和注意事项。

关键词：地源热泵潜孔锤复杂地层钻进拔管Abstract：Taking the city of Zhongxiang stadium ground source heat pump project as an example, introduces a pneumatic DTH hammer drilling works, drilling technology and performance parameters, discussed the pneumatic down-the-hole hammer drilling in complicated formation ( soil, gravel, rock, fracture zone, drilling with water ) drilling and pneumatic DTH hammer drilling rig extubation method and matters needing attention.Key words:ground-source heat pump， submerged hole hammer ，drilling in complicated stratum， extubation一、工程概况钟祥市体育馆广场工程位于钟祥市莫愁湖畔，南临北湖路、西临校场路，总建筑面积13733㎡，建筑占地面积12616㎡，建筑高度20.55m。

项目中央空调系统夏季设计冷负荷770KW，冬季空调设计热负荷600KW，采用地埋管地源热泵系统。

地源测布置换热孔169个，钻孔直径150mm，钻孔深度100m，垂直换热管为De25的PE100双U管，水平管采用同程式布置，分两个回路。

风动潜孔锤钻探工艺在岩土工程中的应用风动潜孔锤钻探工艺是以压缩空气作为动力带动孔内冲击器工作，钻头以冲击一回转破碎岩石，同时利用高压气流作为携粉介质。

这种方法克服了常规钻进中单一的切削破碎缺陷及泥浆携粉带来的漏失及孔壁坍塌等缺点，具有钻进效率高、成孔质量好且成本较低的优势，是破碎坚硬岩石层及松散的漂卵石地层的首选钻探工艺。

然而，风动潜孔钻探工艺的效率，受关键设备——空压机的风量、风压——制约较大，且破碎地层漏风、塌孔、返渣率低，因而必须因地制宜，采用本文所介绍的工艺方法以提高风动潜孔锤在复杂地层中的钻进效率。

1．岩土工程施工常用的潜孔锤钻具组合和钻进参数1．1钻具组合Φ50(Φ73)变通钻杆+Φ90-110冲击器+Φ110-Φ130球齿冲击钻头。

1．2钻进参数风量：9—12m3／min风压：0．5—0．7Mpa转速：25-30r／min钻压：300—500N2．偏心潜孔锤跟管钻进工艺在松散破碎复杂地层钻进，尤其是锚杆土钉类水平孔钻进中，塌孔卡钻一直是造成钻效低甚至钻孔钻具报废的难题，我们通过实践研究采用偏心潜孔锤跟管钻进工艺较好地解决了这个难题。

偏心潜孔锤跟管钻进是利用偏心潜孔锤在破碎地层跟管钻进克服所遇到的塌孔、卡钻、漏气等问题，使返渣效率大幅度提高而空压机耗风较少，因此，钻孔质量高，钻进效率大幅度提高。

如我院在某导弹试验区高边坡治理锚索工程施工中，钻孔所遇地层0-15m 为中等风化花岗岩，岩体破碎，节理裂隙发育，用Φ90冲击钻配Φ110偏心钻头，跟Φ16 8护壁套管，钻进时速在3-5m／h而相同地层未用偏心潜孔孔锤，出现塌孔、卡钻，每孔钻探时间少则一个班，多达几天，钻进效率极低，且钻探事故频繁，经常出现卡钻，导致钻孔钻具报废。

3．螺旋钻杆用于潜孔锤钻进工艺潜孔锤钻探工作的效率高低，取决于关键设备——空压机的性能好坏。

一般来说，钻孔深度、孔径愈大，岩土体愈破碎，则要求空压机的风量和风压愈大，然而，一般单位多数有6-12m3／min高压空压机，在施工深度大于20m的破碎岩土体中，常出现上返气流小、大颗粒吹不上来、重复破碎、加杆困难、埋钻等事故，利用两台或多台空压机并取送风，其管路连接复杂，而且不经济。

在不同地层中气动潜孔锤钻进技术探讨目录一、前言 (2)二、气动潜孔锤的工作原理 (2)三、气动潜孔锤的分类 (3)3.1 有阀式潜孔锤 (3)3.2 无阀式潜孔锤 (3)四、潜孔锤钻进工艺方法 (4)4.1 潜孔锤正循环钻进 (4)4.2 潜孔锤反循环钻进 (4)五、气动潜孔锤的钻进方法 (5)5.1 土层中气动潜孔锤的钻进方法 (5)5.2 卵砾石层中气动潜孔锤钻进方法 (5)5.3 硬岩地层和基岩地层中气动潜孔锤钻进方法 (5)5.4 复杂地层中气动潜孔锤钻进 (6)5.4.2 同步跟管钻进法 (7)5.4.3 贯通式气动潜孔锤反循环钻进法 (7)5.4.4 泡沫钻进法 (7)六、结语 (8)一、前言气动潜孔锤钻进广泛应用在露天开采和采石工作水井钻进、矿物勘探、桩孔钻进、现场勘察、岩层加固、桩墙钻进、地层锚固、特殊的地下钻进、地热孔钻进、通讯孔钻进、浅孔钻进、排水管和接地杆的安装等。

这样会遇到各种不同的地层情况。

二、气动潜孔锤的工作原理在气动潜孔锤钻进过程中，高压空气驱动冲击器内的活塞作高频往复运动。

并将该运动所产生的动能源源不断的传递到钻头上，使钻头获得一定的冲击功。

钻头在该冲击功的作用下，连续的对孔底岩石施行冲击。

岩石在该冲击功的作用下，形成体积破碎。

同回转钻进相比，该工艺是以钻头冲击破碎岩石取代了切削岩石；以动载冲击代替了静载研磨，以岩石的体积破碎代替了研磨剪切破碎。

在潜孔锤钻进的同时，一部分被体积破碎下来的岩屑被具有一定压力及速度的空气吹离孔底，并排出孔口、减少了岩石重复破碎的机会。

所以气动潜孔锤有较高的钻进效率。

气动潜孔锤的选择主要涉及其性能参数（冲击功、冲击频率、冲击能量以及压缩空气耗用量）、钻进规程（风量、风压、钻压、转速）和钻头。

实际上良好的冲击器应达到两个指标：及有较高的破碎岩石效率和较长的钻具寿命。

三、气动潜孔锤的分类气动潜孔锤按配气类别分为两大类：有阀式潜孔锤和无阀式潜孔锤。

空气潜孔锤钻进工艺嘿，咱今天就聊聊这空气潜孔锤钻进工艺。

这玩意儿可厉害啦！就像个超级战士，在地下世界冲锋陷阵。

空气潜孔锤钻进，那可是个充满挑战和惊喜的过程。

想象一下，一个巨大的钻头，像一头凶猛的野兽，狠狠地咬进大地的怀抱。

而空气潜孔锤呢，就像是这野兽的心脏，不断地跳动，为钻头提供强大的动力。

它的工作原理其实并不复杂。

压缩空气通过钻杆进入潜孔锤，推动锤头高速冲击岩石。

这冲击的力量，那可真是惊人！就好像无数个小锤子，不停地敲打，把坚硬的岩石一点点地打碎。

这过程，不就像一个勇敢的战士，拿着武器，与敌人展开激烈的战斗吗？在实际应用中，空气潜孔锤钻进工艺有很多优势。

首先，它钻进速度快。

那速度，简直就像火箭一样，嗖的一下就钻进了地下。

相比传统的钻进方法，它能节省大量的时间。

这对于那些着急完成工程的人来说，可真是个大宝贝。

其次，它对地层的适应性强。

不管是硬岩还是软岩，它都能轻松应对。

就像一个万能的工具，不管遇到什么难题，都能找到解决办法。

这一点，可让很多工程师们省了不少心。

而且，空气潜孔锤钻进工艺还能提高钻孔的质量。

钻出的孔壁光滑，直径均匀，就像用尺子量过一样。

这对于后续的工程施工来说，可是非常重要的。

不过，空气潜孔锤钻进工艺也不是完美无缺的。

它对压缩空气的要求比较高。

如果压缩空气的压力不够，或者质量不好，就会影响钻进的效果。

这就像一个运动员，如果没有足够的氧气供应，就无法发挥出自己的最佳水平。

还有啊，操作空气潜孔锤钻进设备也需要一定的技术和经验。

如果操作人员不熟练，就容易出现问题。

这就像开车一样，新手司机和老司机的水平肯定不一样。

但是，这些问题都不能阻挡空气潜孔锤钻进工艺的发展。

随着技术的不断进步，这些问题都在逐渐得到解决。

现在，越来越多的工程都开始采用空气潜孔锤钻进工艺，它的应用前景一片光明。

总之，空气潜孔锤钻进工艺是一种非常有前途的钻进方法。

它就像一颗闪亮的星星，在地下工程领域绽放着光芒。

让我们期待它在未来能为我们带来更多的惊喜吧！。

00001．概述0000空气潜孔锤钻进工艺，以其优质、高效享誉全世界。

我院在部、局领导下，为解决山西老区、山西人畜吃水及工业用水问题，从1994年开始应用此项新工艺打井，截止1997年底共成井16眼，进尺7220.15m,，总涌水量1800t/d,，单孔最深进尺712m，最大终孔直径250mm，最高台月效率1626m/台月，最高回次进尺220.11m，平均时效4.05m/h，最高时效42.03m/h，实现产值705万元，获得很好的经济和社会效益。

例如：河津下华乡周家湾村、杜家湾村由于多年缺水，人畜吃水每担水（约30L）1.5元，几个乡镇煤矿常年吃矿井水及雨水，成井后，几个自然村、学校及煤矿均能吃上优质的地下水，人们奔走相告，自动云集到井场庆贺，村委会给钻机工人发奖金5000元，并赠锦旗以表谢意，乡宁县光华镇西坡村、土窑村过去吃的是雨水和河里的污染水，成井后，人们载歌载舞高开庆功会，现已建成一座焦化厂，井水能保证生产、生活用水；中条山有色金属公司篦子沟矿，3000余名职工几十年来一直没有从根本上解决吃水问题，我院选择了一个裂隙发育地段打基岩井一眼，水质优良，出水量大，从此解决了他们的吃水问题；晋东南壶关县多年吃水困难，我院设计施工两眼700多米深的基岩水井，解决了人畜吃水问题，同时乡镇企业也焕发了新的生机；乡宁县冶炼总公司、永鑫冶炼公司、振兴焦化厂的生产生活用水，全部由我院采用潜孔锤钻进工艺所打水井供水，他们1997年产值突破1亿元。

0002.设备及钻具0000空压机：XHP-750-CA T型，XHP－760－CA T型，单机风量21.3m/min，最大风压2.1MPa；钻机：SPJ-300型（带水刹车），ZJ150－1型改装成水井钻机，最大扭矩23kN?m,最小转速15r/min；泡沫泵；BW250/50型(去掉两个缸);排尘鼓风机:4-72/4.5A,风量2328m/h;动力机:4135柴油机,75kW发电机组.89mm钻杆;气动潜孔锤:J350,J250-B;J200-B;DH6-10A。