气动潜孔锤钻进技术

气动潜孔锤钻进技术
气动潜孔锤钻进
气动潜孔锤钻进技术
一. 气动潜孔锤的概况 二. 气动潜孔锤分类及特点 三. 潜孔锤多工艺钻进技术 四. 钻进技术参数及操作方法 五. 潜孔锤用于水文水井钻凿
气动潜孔锤钻进
一. 气动潜孔锤的概况
十八世纪中叶(1857年)意大利工程师巴特里特首次发明 了以压缩空气做为动力介质的世界第一台风动凿岩机，开创 了潜孔锤钻进的新纪元。
气动潜孔锤钻进
5．爆破孔施工 包括矿山采矿、水电、交通等建设中的爆破孔以及人工地震的震源孔，
都广泛采用潜孔锤钻进。 6．锚固与注浆工程施工
用潜孔锤施工各种用途的锚固孔与注浆孔都比普通回转钻进方法优越的 多，特别在某些滑坡治理和挡土墙锚固孔施工时往往忌用液体介质。 7．基础工程施工
主要指用潜孔锤施工钻孔灌注桩(特别是嵌岩桩)和地下连续墙。除用单 体潜孔锤外，大断面基础工程可用组合式潜孔锤施工。 8．矿山竖井施工
气动潜孔锤钻进 1 — 螺纹保护套； 2 — 上接头； 3 － 调整垫圈； 4 — 碟形弹簧； 5 — 节流顺； 6 — 阀盖； 7 — 阀片； 8 — 阀座； 9 — 活塞； 10— 外缸； 11— 内缸； 12— 衬套； 13— 柱销； 14— 弹簧； 15— 花键套； 16— 钢丝； 17— 圆键； 18— 密封圈； 19— 止逆阀； 20— 弹簧； 21— 磨损片； 22— 配气杆； 23— 钻头； I — 防空打孔； II— 内外缸环形腔； III— 衬套沟槽
风动潜孔锤20世纪60年代引入我国，70年代我国技术人 员已经自行设计研制风动潜孔锤，应用领域主要是矿山爆破 孔，完成的工作量愈年增加。风动潜孔锤钻进以其很高的钻 进效率、很长的钻头寿命、较低的钻孔成本、并不需配制洗 井介质、适合全天候施工作业等显著特点，在各钻孔领域展 现出巨大的应用前景。
自70年代始风动潜孔锤逐渐扩大其应用领域，发展到水 文水井钻凿，其硬岩钻进效率较常规钻进方法(硬质合金钻进、 钢粒钻进)效率提高5～8倍，风动潜孔锤钻凿水井做为一项高 新技术当时被广为应用。
气动潜孔锤钻进
上世纪80年代国外已将风动潜孔锤拓宽应用到地质岩 芯勘探领域，将潜孔锤施工爆破孔几米至十几米深延伸到勘 探钻孔的几百米深，将潜孔锤爆破孔只成孔不取芯发展到取 芯取样钻进，并由普通正循环钻进发展为中心取样钻进，即 CSR(Center Sample Recovery)钻进方法。
80年代开始，随着潜孔锤应用于勘探领域，国外钻探 技术人员开始研究贯通式潜孔锤及反循环钻进技术。时值我 国七·五计划开始，原地质矿产部瞄准国际前沿，也将贯通 式潜孔锤及反循环钻进技术列为重点科技攻关项目，由原长 春地质学院承担研究工作。
气动潜孔锤钻进
气动潜孔锤钻进
气动冲击器，从使用的观点出发，它应具有 以下一些要求。 1．结构简单、便于制造与维修； 2．工作稳定可靠，防空打机构灵活，潜入深水密 封性好； 3．孔底岩屑排除效果好； 4．深孔钻进用冲击器在高背压条件下应有良好的 工作基础； 5．有良好的能量恢复作用，能耗较小； 6．有较高的钻进速度和使用寿命。
气动潜孔锤对容易孔斜的岩层，如片理、层理发育，或者 软硬不均匀以及多裂隙的岩层等，能有效防止或者减少孔斜。
气动潜孔锤还能克服某些卵砾石层、漂砾层钻进困难。
气动潜孔锤钻进
气动潜孔锤钻进的应用领域：
1．固体矿产勘探 在地质设计允许用岩屑取代岩心时均可采用潜孔锤钻进，以大幅度提
高钻进速度。自从出现贯通式潜孔锤和取心潜孔锤(在港孔捶下部接岩心管) 之后，很大程度扩展了其在固体矿产勘查领域的应用。 2．砂矿床勘查
2. 无阀式气动潜孔锤
气动潜孔锤钻进
（嘉兴JG150型）
气动潜孔锤钻进
嘉兴潜孔锤类型和技术参数
型号
风压 耗风量 冲击功 （MPa） （m3/s） （J）
JG-80 1.05
4
1Fra Baidu bibliotek1
JG-80B 0.63
0.1
108
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1. 阀式气动潜孔锤
属于这类冲击器在我国使用最多的为J系列冲击器（如 J—80、J—100、J—150、J—200、J—250）和CZ系列冲击 器等。
（嘉兴J200型）
J系列冲击器结构如图所示。 冲击器工作时，压缩空气由接头2 压开止逆阀19进入缸体。进入缸 体的压缩空气分成两路，一路是 直吹排粉气路，经阀座8、配气杆 22、活塞9的中孔通道以及钻头23 的中心孔进入孔底，直接用来吹 洗孔底岩屑；另一路是气缸工作 的配气气路，压缩空气进入具有 阀片7的配气机构，并借助活塞9 与配气杆22、内缸11上的孔及衬 套12上的槽进行配合，使阀片翻 转，实现上、下进排气的转换， 推动活塞往复运动。
某些矿产（如金矿）很多为砂矿床，并且往往赋存在卵砾石层以及含 漂砾的沉积层中，用潜孔锤结合反循环取样效果甚佳。 3．工程地质勘查
工程地质勘查包括陆地和水域，一般多在第四系覆盖层中钻进。当遇 到卵砾石层或漂砾时亦用潜孔锤钻进。 4．水井钻凿施工
这方面应用潜孔锤甚广，既能快速施工，又能提高成井质量，凡是在 基岩井施工设计时都首先考虑采用这种方法钻进。
包括矿山采矿用竖井、通风井、充填井、诽水井等，亦用于大型多方 向反向井施工(Raise Drilling)和高垂直度的冻结孔施工。 9．其他应用领域
如地下坑道用管棚法施工时打水平孔，铺设地下管线和栽埋线杆施工 等。
气动潜孔锤钻进
二. 气动潜孔锤的分类及特点
按其配气类型分：有阀及无阀两种； 按其结构类型分：贯通式及非贯通式两种； 按其工作压力分：低风压、中风压、高风压。
我院自主研发的贯通式潜孔锤及反循环钻进技术、大直 径湿式反循环钻进潜孔锤技术相继研究成功，经生产性野外 试验，取得了良好的效果。
气动潜孔锤钻进
应用领域
气动潜孔锤钻进适用的地层几乎可包括所有火成岩和变质 岩以及中硬以上的沉积岩。对于硬岩和坚硬岩层来说，使用潜 孔锤钻进更为有利。因为硬岩和坚硬岩层的脆性大，在冲击载 荷作用下，除局部岩石直接粉碎外，在钻头齿刃接触部位岩石 将产生破裂形成一个破碎区，并产生较大颗粒的岩屑，因而钻 进速度大大高于单纯回转钻进。