空气潜孔锤
大直径双动力头空气潜孔锤施工工法(2)
大直径双动力头空气潜孔锤施工工法大直径双动力头空气潜孔锤施工工法一、前言大直径双动力头空气潜孔锤施工工法是一种用于大直径基础桩的施工方法。
该工法利用空气潜孔技术和双动力头技术，能够快速、高效地完成大直径桩的打入。
二、工法特点1. 高效：该工法采用了空气潜孔和双动力头技术，提高了施工速度和效率，能够显著缩短施工周期。
2. 安全可靠：工法采用的双动力头设计，可以减小施工过程中的冲击力和振动，降低了对周围环境和结构物的影响。
3. 环保节能：与传统大直径桩的施工方法相比，该工法不需要水泥浆或钻孔液，减少了对环境的污染，并降低了施工成本。
4. 适应性强：该工法适用于各种地质情况和土层条件，包括软土、粉土、砂土和砾石层等。
5. 施工质量高：工法采用了双动力头设计，具有良好的桩身质量和稳定性，能够满足大型基础桩的设计要求。
三、适应范围该工法适用于大型基础工程，如大型建筑物、桥梁、码头等的基础桩施工。
四、工艺原理工法利用空气潜孔技术将空气压力传导至潜孔锤，通过双动力头施加冲击力将桩打入地下。
具体分析如下：1. 施工工法与实际工程之间的联系：工法采用了双动力头设计，通过空气潜孔技术将空气压力传至潜孔锤，从而使双动力头产生冲击力将桩打入地下。
2. 采取的技术措施：工法通过调整空气潜孔压力和双动力头的冲击力，使其更好地适应土层的不同情况，确保施工安全和桩质量。
五、施工工艺1. 地面准备：根据设计要求进行场地平整和安全防护。
2. 潜孔锤调试：利用空气潜孔装置对潜孔锤进行调试，确保其正常工作。
3. 潜孔施工：根据设计要求确定潜孔位置，并进行潜孔施工。
通过调整空气潜孔压力和工法参数，适应不同土层和地质情况。
4. 双动力头打桩：将双动力头固定在潜孔锤上，调整冲击力和冲击频率，进行桩的打入和冲击。
5. 桩顶修整：通过修整工具对桩顶进行修整和整平，使其符合设计要求。
六、劳动组织工法需要合理组织施工人员，确保施工过程的协调和安全。
空气潜孔锤
1．概述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。
2.设备及钻具空压机：XHP-750-CAT型，XHP－760－CAT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。
空气潜孔锤在矿区充填孔施工中的应用
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!收稿日期!"#$ "( #% !作者简介张峰'#*$';("男"山东禹城人"工程师!安全生产标准化评审员!国家注册安全工程师"主要从事设备设施安 全技术与安全管理工作"<=>+"&'#;)%%#&!!&"?97@A>+)#$%!'$("BB0CD7%
全吻合钻探施工工艺精细化的要求-).%
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以上两点结论为今后地质岩心钻探用泥浆泵的 流速等参数"尽量避免#憋泵$等高泵压钻进现象%高泵
改进优化提供方向参考%变频调速技术在能耗!调 压钻进会影响管路密封性"增大安全隐患"加速丝扣水
速特性!控制方式等方面具有较大优势"能够实现泥 力损坏"造成冲洗液泄漏"进而导致发生#烧钻$事故%
/!施工工艺 矿区上部回填段及第四系层段'("7(拟采用回
转钻进工艺"采用泥浆护壁牙轮钻头钻进"下入)(!) 77U$77!)'%%77U$77 螺旋钢管护壁"下部 井段采用)'!&77 气动潜孔锤钻进工艺施工% (0#!钻进技术参数 (0#0#!牙轮钻进
钻压和转速既决定着钻头破碎岩石的效率"又 影响到钻头牙齿!轴承的磨损%软地层"钻头以剪切 作用为主"一般采用高转速!低钻压*中硬地层"钻头 产生剪切!冲击!压碎综合作用"一般采用中等转速 和中!高钻压*硬地层"钻头以压碎!冲击为主"一般 采用较高钻压!低转速% (0#0!!气动潜孔锤钻进
空气潜孔锤在复杂地层中的钻进
空气潜孔锤在复杂地层中的钻进【摘要】本文介绍了空气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】空气潜孔锤；钻进工艺；复杂地层1. 空气潜孔锤钻进的原理空气潜孔锤钻进的原理，是用地面的钻机通过钻杆对孔底施加压力和扭矩，用压缩空气驱动潜孔锤对岩石进行冲击碎岩，实现冲击回转钻进，同时利用压缩空气冷却钻头，并将孔底岩屑排出地表。
2. 复杂地层分类（1）钻进过程中，孔内经常出现各种复杂情况，如涌水、岩石破碎、孔壁坍塌、钻孔直径扩大或缩小等，使钻进工作不能正常进行，严重的会导致孔内事故，被迫停钻，甚至造成钻孔报废。
容易出现上述情况的地层称为复杂地层。
（2）在工程地质及水文地质钻探中，经常遇到的复杂地层主要有：粘土地层、破碎坍塌地层和卵砾石地层。
3. 在粘土地层中的钻进（1）粘土及粘土质页岩地层为高水敏性地层，岩石松软，吸水后膨胀，钻孔缩颈。
目前钻进此类地层，大多应用回转钻进的方法。
潜孔锤遇此类地层极易出现糊钻，形成泥包或泥环，以致造成卡埋钻事故。
通常岩芯钻探对付此类地层的方法为加入各种冲洗液添加剂，如水玻璃、PAM、PHP低固相泥浆等，意在采用优质泥浆护壁，以降低失水。
（2）实践表明：空气潜孔锤钻进粘土层时，进尺仍然很快，但为了避免缩颈造成的提钻困难，应采用减压钻进，且进尺一定深度后应反复上下串动钻具，进行扫孔，等粘土应力基本释放，不再缩颈为止。
若一旦发生因缩颈引起的提钻困难，则应采取以下措施：一是提钻，用动力头把钻具提到最高点；二是钻磨，让动力头带动钻具不停地转动；三是上下串动钻具，在原地转动约10分钟后，用动力头上下串动约1分钟。
为有效地解决或避免泥包和泥环，防止事故，期间应向孔内加入泡沫，因其比重小，含水少，润滑作用好，可有效地减少粘土对钻具的夹持作用。
4. 在破碎坍塌地层中的钻进（1）通常岩芯钻探中遇到破碎坍塌地层时，除减压钻进、适当降低转速外，着重从护壁材料入手，力图保持孔壁稳定。
潜孔锤工作原理
潜孔锤工作原理潜孔锤是一种常用的地质工程工具，它主要用于岩土层中的孔洞开凿和取芯工作。
潜孔锤的工作原理是利用压缩空气或液压力将钻头或凿岩器具有高频率的冲击力，从而实现对岩土层的破碎和取芯。
下面将详细介绍潜孔锤的工作原理。
首先，潜孔锤的工作原理是基于冲击力的传递。
当潜孔锤接通压缩空气或液压力源后，压缩空气或液压力会驱动潜孔锤内部的活塞做往复运动，从而产生高频率的冲击力。
这种冲击力会通过潜孔锤的钻杆传递到钻头或凿岩器上，进而对岩土层进行冲击破碎或取芯。
其次，潜孔锤的工作原理还涉及到空气或液压力的控制。
潜孔锤内部的压缩空气或液压力源通过控制阀门的开合来实现对活塞的往复运动控制，从而控制冲击力的产生。
通过合理的控制阀门的开合时间和频率，可以实现对冲击力的精确控制，以适应不同岩土层的工作需求。
此外，潜孔锤的工作原理还包括对钻头或凿岩器的设计和选择。
钻头或凿岩器的设计和选择直接影响了冲击力的传递效果和工作效率。
合理的钻头或凿岩器设计可以增加冲击力的传递效率，提高工作效率和质量。
最后，潜孔锤的工作原理还与岩土层的物理性质有关。
不同的岩土层具有不同的硬度、韧性和断裂特性，因此需要根据具体的工程要求选择合适的潜孔锤工作参数和钻头或凿岩器类型，以实现最佳的工作效果。
综上所述，潜孔锤的工作原理是基于冲击力的传递，通过控制压缩空气或液压力源和钻头或凿岩器的设计和选择来实现对岩土层的破碎和取芯工作。
这种工作原理在地质工程中得到了广泛的应用，为岩土层的工程开挖和取芯提供了高效、精准的技术支持。
空气（泡沫）潜孔锤钻进工艺在王家岭煤矿紧急避险孔中的应用
空气（泡沫）潜孔锤钻进工艺在王家岭煤矿紧急避险孔中的应用赵福森;谭家政;杨晨;张凯【摘要】空气（泡沫）潜孔锤钻进工艺在王家岭煤矿紧急避险孔钻进中，有效解决了钻孔垂直度要求高、地层漏失等施工难点，实现了高质量快速成孔。
该工艺平均机械钻速高达7.99 m／h，终孔水平位移仅为0.48 m，二开孔段每米综合成本504.8元。
邻孔SW1水文补勘孔以泥浆作为循环介质、采用牙轮回转正循环钻进工艺，平均机械钻速为0.86 m／h，二开孔段每米综合成本为820.5元。
前者平均机械钻速约是后者的9倍，较后者节约成本38.5％。
与邻孔泥浆正循环牙轮回转钻进工艺相比，该工艺不仅解决了紧急避险孔施工难点，还提高了孔身质量、节约了工期、降低了成本，达到降本增效的目的，值得类似工程借鉴。
%Air foam DTH hammer drilling technology was used in the emergency refuge hole drilling in Wangjialing coal mine, by which the high verticality requirement of the borehole was met and formation leakage was effectively controlled to realize quick drilling.The achieved average penetration rate was as high as 7.99 m/h and the final hole horizontal displace-ment was only 0.48m with the second stage comprehensive cost 504.8RMB per meter.The mud was used as circulation medium with cone rotary positive circulation drilling technology in the adjacent SW1 additional hydrological exploration hole, the average ROP was 0.86 m/h with the second stage comprehensive cost 820.5RMB per meter.The average me-chanical drilling rate of the former is about 9 times of the latter and is more economical than the latter by 38.5%.Com-pared with the cone rotary positive circulation drilling usedin the adjacent well, by the use of air foam DTH hammer drilling technology, the difficulties in the emergency refuge hole drilling were solved with higher borehole quality, shorter construc-tion period and lower cost to increase efficiency by reducing cost.【期刊名称】《探矿工程-岩土钻掘工程》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】5页(P25-29)【关键词】空气泡沫潜孔锤;紧急避险孔;钻进工艺;王家岭煤矿【作者】赵福森;谭家政;杨晨;张凯【作者单位】中国煤炭地质总局第一水文地质队，河北邯郸056000;中国煤炭地质总局第一水文地质队，河北邯郸056000;中国煤炭地质总局第一水文地质队，河北邯郸056000;中国煤炭地质总局第一水文地质队，河北邯郸056000【正文语种】中文【中图分类】P6340 引言2012年初我队受王家岭煤矿委托，负责设计施工王家岭煤矿某盘区紧急避险孔，用于连通地面和井下避难硐室，为发生矿难时井下避难人员持续地输送氧气、实现通讯，争取宝贵的救援时间。
空气潜孔锤取心跟管钻进技术
空气潜孔锤取心跟管钻进技术一、基本概况空气潜孔锤取心跟管钻进技术针对河床、滑坡、等堆积地层，采用空气钻进而研发的一种钻探新方法，具有钻进速度快、取心质量好、不破坏植被和不影响地层稳定性等优势；主要用于浅部地质钻探（绿色钻探、砂卵砾石层钻探等），水利水电、滑坡等工程地质勘察领域。
该技术通过“优质、高效”的途径，解决了各种堆积地层的岩心质量较差和钻进效率较低等问题；可“以钻代槽”，避免槽探对植被的破坏。
二、技术主要内容空气潜孔锤取心跟管钻进技术采用风动钻进原理，将基础工程中的潜孔锤跟管钻进与岩心钻探领域的回转取心钻进组合，通过优化结构，优势互补，形成一种取心质量好、钻进速度快的钻进新方法，为工程地质勘察提供有效的技术手段。
其核心技术是潜孔锤取心跟管钻具。
图1 空气潜孔锤取心跟管钻具空气潜孔锤取心跟管钻进技术主要由中心取心钻具、套管靴总成组成。
前者执行取心钻进任务，并随钻带动后者跟进套管；后者执行推动套管随钻向孔底延伸，实现随钻跟管钻进。
整套钻具结构简单，使用简便。
中心钻具属于可提升部分，完成取心钻进回次后，可随钻杆被提到地表。
套管靴总成由套管钻头等三个零件组成。
该总成直接连接在套管下端，由中心钻具带动套管钻头旋转，承担跟管任务，钻孔施工期间，始终留在孔内隔离孔壁。
空气潜孔锤取心跟管钻进技术钻进原理：回转取心钻具，进行冲击取心钻进；同时，通过传扭副带动套管钻头回转，使其保持同步冲击回转钻进，并靠承传压付使套管向孔底延伸，而套管不回转。
钻进回次结束，直接将中心取心钻具提到地表进行取心，而管靴总成仍留在孔内；加长套管后，再将钻具下到孔底并与套管靴总成自动连接，可进行下一回次钻进。
表1 潜孔锤取心跟管钻具规格及其主要技术指标钻具名称 Φ127取心跟管钻具Φ146取心跟管钻具Φ168取心跟管钻具钻具规格/mm Ф127 Φ146 Ф168钻孔直径/mm Φ132 Φ152 Ф176岩心直径/mm Ф54.5 Φ67 Ф75跟进套管/mm Ф127 Φ146 Ф168钻头类型 球齿合金钻头 球齿合金钻头 球齿合金钻头钻具长度/mm 1570（外管1米）2570（外管2米）1525（外管1米）2525（外管2米）1710（外管1米）三、重要意义及应用情况1、成果的重要意义现阶段及相当长时间，我国高原等植被脆弱地区地质勘探，铁路等基础设施，水利水电和滑坡等工程地质勘察，其各种堆积地层钻探工作量巨大；“一带一路”向外延伸沿线的铁路、公路等基础设施建设，也将有巨大的工程地质勘察工作，该技术具有巨大市场，应用前景非常广阔。
空气潜孔锤钻进工艺
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！。
空气潜孔锤灌注桩施工工艺及方法
空气潜孔锤钻进技术完成灌注桩施工工艺及应用实例摘要: 利用空气潜孔锤钻进技术成孔进行灌注桩是桩基施工中的一种常见的施工工艺，本文结合工程实例，对该工艺进行了较为详细的介绍。
关键词: 空气潜孔锤；灌注桩施工；工艺流程一、基本情况空气潜孔锤钻进工艺能够大幅度提高钻进效率，保证工程质量，降低施工成本，具有显著的技术经济效益。
采用无循环干式作业，空气既作为动力又作为排渣介质，不污染环境。
钻具对孔壁的碰撞机会较少，潜孔锤以高频对孔底冲击，避免了对岩石或倾斜地层产生孔斜的影响，从而可提高钻孔的垂直度，同时也可减少孔壁岩石坍塌。
塘朗车辆段工程是深圳地铁5号线项目的重要组成部分。
本工程总占地面积37.82公顷，基础采用独立桩基承台，桩型多选用Φ1000钻（冲）孔灌注桩，根据详勘及补勘资料分析，场地岩面高低起伏，且在残积层、全、强、中等风化岩中夹有微风化岩球状风化体，直径达2-3米，且垂直分布有多层。
面对这种工程量大，地质存在坚硬孤石的施工情况下，如采用传统冲孔桩施工工艺，将严重滞后施工工期，因此在灌注桩的施工中采用了空气潜孔锤钻进技术。
生产实践证明采用潜孔锤灌注桩工艺钻进效率高，成孔质量好，保证了施工的工期与质量要求，取得了理想的效果，现结合本工程对空气潜孔锤灌注桩施工工艺进行详细介绍，希望能对其它类似工程的施工提供借鉴。
二、施工工艺选型及原理1、施工工艺选型根据工程设计要求及场地工程地质条件，冲孔灌注桩桩机选用150PW型双回旋钻机，配370型风动潜孔锤冲钻成孔。
因其在各种软硬地层、碎石层、卵石层及岩层等复杂条件下均可轻松施工钻孔成桩，且由于外钻套保护，可实现干法成孔新工艺，孔径、孔壁形状质量好、垂直度精度高，施工速度快等优点而广泛用于桩基工程施工中。
在施工过程中因基岩上部土层松软、松散，极易产生缩径塌孔等现象，为防止桩孔缩径及塌孔等现象发生，基岩上部土部采用跟管钻进，即冲钻孔过程中采用外径为82.4cm、壁厚为1.6cm的无缝钢管跟进护壁。
孔底动力回转空气潜孔锤研究进展
钻探工程Drilling Engineering第50卷增刊2023年9月Vol. 50 Sup.Sep. 2023：32-37孔底动力回转空气潜孔锤研究进展岳永东，谭春亮，渠洪杰，冉灵杰，林广利（北京探矿工程研究所，北京 100083）摘要：孔底动力回转空气潜孔锤钻进技术在改善气体钻进条件下钻杆柱受力情况、提高定向钻进施工效率等方面具有广阔的应用前景。
孔底动力回转空气潜孔锤可分为自回转式空气潜孔锤及气动螺杆驱动式空气潜孔锤两类，本文分别介绍了其发展现状、工作原理、技术特点、试验应用等情况，并分析了当前研究存在的不足，以期为进一步开展技术攻关提供参考。
关键词：空气潜孔锤；气动螺杆；孔底动力；定向钻进中图分类号：P634.3;TE924 文献标识码：A 文章编号：2096-9686（2023）S1-0032-06Research progress of downhole power rotary pneumatic DTH hammerYUE Yongdong ，TAN Chunliang ，QU Hongjie ，RAN Lingjie ，LIN Guangli(Beijing Institute of Exploration Engineering, Beijing 100083,China )Abstract ：The downhole power rotary pneumatic DTH hammer drilling technology has broad application prospects in improving the force situation of the drill pipe string under the condition of gas drilling and improving the efficiency of directional drilling. Two types of downhole power rotary pneumatic DTH hammers exist namely the pneumatic DTH hammer with self‑rotation bit and the pneumatic DTH hammer driven by screw motor. This paper introduces their development status ， working principles ， technical characteristics ， experimental applications ， and analyzes the shortcomings of current research in hope to provide reference for further technical research.Key words ： pneumatic DTH hammer; Pneumatic screw motor; downhole power; directional drilling0 引言空气潜孔锤钻进工艺以冲击回转方式碎岩，有利于岩石产生体积破碎，提高机械钻速，尤其适用于硬岩、卵砾石层、破碎地层等，此外还具有适合缺水地区施工、绿色环保、可保护有益储层等优点，是提高钻探施工效率、降低施工成本的最佳方法之一［1-2］。
空气潜孔锤跟管钻进技术(赵建勤)
4 空气潜孔锤跟管钻进配套机具
4.1 空压机（风压和风量）
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≥10 m/ 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
钻孔深度 钻
机
参
工艺方法（地层复杂程度）
数
选
择 地形、地貌特征
依
据
工程工期
性能价格比
钻机扭矩起拔能力
钻机动力头行程
通孔能力
钻
机
动力头形式
能
力 钻机质量大小
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。
Φ168套管
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。
钻进回次结束，中心钻具 直接被提到地表取岩芯， 套管则留在孔内。
高压通气孔 中心钻头
套管靴总成 传压凸台
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：
立轴钻机行程0.4～0.6m，为了增加1.5m长的套管，必须搭 建平台，其高度与钻机行程之和必须大于1.5m。
潜孔锤的工作原理
潜孔锤的工作原理
潜孔锤是一种用于在地下进行钻探的工具。
它的工作原理如下：
1. 压缩空气进入潜孔锤：潜孔锤通过一个入口将压缩空气引入其中。
这个压缩空气可以来自于压缩机或者其他空气供应系统。
2. 压缩空气驱动活塞：一旦压缩空气进入潜孔锤，它会推动一个活塞向下运动。
这个活塞的运动是由压缩空气的能量驱动的。
3. 活塞撞击钻头：活塞在向下运动的过程中，会撞击连接在其底部的钻头。
这个撞击力会使钻头产生高频率的震动，并向下穿透地层。
4. 钻头切削地层：钻头在震动的作用下，利用其尖锐的表面切削地层。
钻头有助于改变地层的结构，并将土壤或岩石碎片从钻孔中排出。
5. 不断重复：上述过程会不断重复，使钻孔向下延伸。
潜孔锤的连续震动和切削作用可以迅速地进行钻探工作。
潜孔锤工作原理的重点是利用压缩空气的能量通过活塞撞击钻头，产生震动和切削作用。
这种机制适用于不同类型的地层钻探，包括土壤和岩石。
气动潜孔锤技术
• 气动潜孔锤技术概述 • 气动潜孔锤的类型与选择 • 气动潜孔锤的优缺点分析 • 气动潜孔锤的工艺流程与操作要点 • 气动潜孔锤技术的发展趋势与展望
01
气动潜孔锤技术概述
定义与特点
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
定义
气动潜孔锤技术是一种利用压缩 气体驱动的钻孔技术，通过冲击 破碎岩石或土层，实现地下钻孔 的目的。
智能化控制
引入先进的传感器和控制系统，实 现对气动潜孔锤的实时监测和智能 控制，提高钻孔精度和安全性。
环保节能技术
研发低能耗、低噪音、低排放的气 动潜孔锤，降低钻孔作业对环境的 影响。
应用领域的拓展
矿业开采
气动潜孔锤技术在矿业开采领域的应用不断拓展，尤其在 中小型矿山的开采中，气动潜孔锤钻孔效率高、成本低的 优势得到充分发挥。
提高钻孔精度
研究和发展新型的气动潜孔锤技 术，以减少钻孔过程中的震动， 提高钻孔精度。
优化气动系统
改进压缩空气的供应和调节系统， 提高压缩空气的压力和流量，从 而提高气动潜孔锤的钻孔效率。
04
气动潜孔锤的工艺流程与操作要 点
工艺流程
钻孔
使用气动潜孔锤钻机在岩石或土 层中钻孔。
扩孔
将钻孔扩大以适应潜孔锤的安装 和操作。
回转式气动潜孔锤的钻孔效率较高，钻孔质量较好，且钻孔 深度较大。
振动式气动潜孔锤
振动式气动潜孔锤是利用压缩空气驱动钻头产生振动进行 工作的。其结构简单，工作可靠，适用于各种硬岩和软岩 的钻孔作业。
振动式气动潜孔锤的钻孔效率较高，钻孔质量较好，且钻 孔深度较大。
选择依据
根据钻孔深度、钻孔直径、岩石硬度、岩石类型等因素综合考虑选择合适的气动 潜孔锤类型。
空气潜孔锤在水文水井钻探中的应用
[1] 杨 富 春 . 空 气 潜 孔 锤 在 大 口 径 水 文 水 井 钻 探 中 的 应 用 [J]. 西 部 探 矿 工 程 ,2009,21(6):48-50.
[2] 赵鸿杰 , 孙智杰 . 空气潜孔锤与气举反循环钻进组合工艺在水文水井钻探中 的应用 [J]. 探矿工程 - 岩土钻掘工程 ,2006,33(11):52-53.
（4）当钻孔遇到破碎层，且不是含水层时，尽可能在破碎层 中多钻进一定深度，直至无法钻进时，提出钻具，灌注水泥浆，
待水泥渗入裂隙中将破岩固结后，再用潜孔锤将钻孔渗透，继续 以原孔径钻进。
（5）每钻进 100 m 左右，应对钻具和潜孔锤进行提钻检查， 同时通过上下钻具，对磨孔壁进行吹扫和修理，防止长时间不提 钻，遇到缩径地层不提钻的现象。
5 结语 空气潜孔锤以及气举反循环结合钻进施工工艺具备成井时间
较短、成井品质较好、施工节省水等特点，纵然早期投资大、技术 水平较高，但面临目前恶劣的市场竞斗，它已充足展示出其显赫 的竞斗力。该结合钻进工艺不仅仅适合应用作水文水井钻探，而 且还适合应用于空气潜孔锤钻进工艺 ：用作某种不允许用水施工 的工程孔中，比如正在开挖的煤矿井眼、通气孔、电缆孔、送料孔 等 ；用作已明确地层岩性不需取心的钻孔，可较大提升工作率度， 减少工期，如灌浆孔施工等 ；用作岩土工程整顿中的滑坡段的锚 固孔施工，假如使用水钻工艺钻孔，可能影响滑坡复苏或运动加 大，乃至危害施工期间中现场工作人员的人身安全。
①进入隧道前，必须调查场地是否平坦。便于移动桩机，然 后对局部易损件进行装药，保证矿山钻孔场地的稳定，作业时不 发生位置移动。② 接收钻孔测量把控点、基准线、水平点等有关 信息，与工作人员一起测量准确度。设测点前，做好行业筹备工 作，对机械设备进行校正，制定钻井施工方案。③ 安装并测试 内置机器。钻机就位后，用液压系统将水平仪调整到水平尺。设 备就位后，将钻头对准木桩位置，使立柱端部与立柱中心一致， 使桩机平整，保证孔不移动。④ 手动。桩座就位后，将锤击与桩 位对齐，调整垂直度。在拔孔过程中，控制锤的沉降速度，检查 钻头是否扭曲，了解异常状况的因素，快速采取对策。⑤ 清除 孔时，要使用空气潜孔锤发生的压缩空气用为清洗介质，将锤击 零碎的岩屑带进孔内摆放。派专人清理洞口，清除的岩屑是可以 运到外面的颗粒。⑥ 人工穿透坚硬矿层，人工认真察看钻孔速 度和孔隙岩屑释放量，按施工需求，按人工深度把控人工标高方 位。当人工施加预应力时，应停止人工钻孔，设备运转正常，并 进行锤击和旋转，使洞内岩屑顺利排出。
空气潜孔锤操作方法
空气潜孔锤操作方法
空气潜孔锤是一种用于地下爆破工作的工具，下面是它的操作方法：
1. 准备工作：
- 确保潜孔锤和气动系统工作正常，充足的气源供应。
- 检查潜孔锤的工作面是否完好，切勿使用损坏的工具。
- 确保爆破操作区域的安全，人员和设备都要远离爆炸区域。
2. 设置潜孔锤：
- 将潜孔锤插入已经打好的孔洞中，确保锤具与孔洞良好贴合。
- 使用夹具或夹钳将潜孔锤固定在孔洞上。
3. 连接气源：
- 将空气管连接到潜孔锤的气源入口。
- 开启气源供给，确保有足够的气流进入潜孔锤。
4. 开始操作：
- 轻按或短按击锤，使其开始工作。
保持一定的频率和力度。
- 在击锤下沉时，适当调整击锤的角度和位置，以便碎裂岩石。
5. 撤离潜孔锤：
- 在爆破工作完成后，关闭气源供给。
- 将潜孔锤从孔洞中取出，并确保没有残留的爆破物或碎石。
需要注意的是，在操作潜孔锤时，必须要掌握安全措施，正确使用个人防护装备。
此外，操作人员应该熟悉潜孔锤的使用方法，并遵守相关的操作规程。
如果对操作过程不熟悉或存在安全隐患，应该及时咨询专业人士或相关技术人员。
气动潜孔锤技术
上行，当底端面越过衬套上径向排气孔后，前 气室开始排气，经衬套内孔直接排到下部环槽， 此时前气室为排气行程。当活塞上环面越过内 缸环槽后，压气开始进入后气室，后气室处于 进气行程，活塞作减速运动，直至速度为零而 停止运动，即完成了活塞的回程运动。活塞冲 程时前后气室经历的过程相反，前气室依次经 历排气行程，压缩行程和进气行程，后气室依 次经历进气行程、膨胀行程和排气行程。经潜 孔锤作功后的废气内衬套下环槽经外缸径向孔 排至外缸与外套管之间的环状通道，再经上接 头右侧排气孔及专门排气管排出外，压气在孔 内形成完全的封闭循环。
2、设备研制成功空气反循环钻进用“WP”系 列双壁钻具（Ф114、Ф89、Ф73）三牙轮钻头， 双通道水龙头，主动钻探及岩样接收装置等， 并研究总结了一套空气反循环钻进工艺。
3、气举反循环双壁取样器具和工艺
设计研制成功SHB系列气举反循环钻进双壁钻 杆（Ф114、Ф12、Ф140、Ф168mm），各型钻 头、气液分离和岩样接收装置等，并研究总结 了一套取样判层和钻进工艺。
（五）非开挖地下管线施工中潜孔锤钻进，它 是一种机构简单，使用广泛，费用低的非开挖 铺管施工设备。
空气潜孔锤是以压缩空气为功力的一种风动冲击工 具。它所产生的冲击功和冲击频率可以直接传给钻 头，然后再通过钻机和钻杆的回转驱动，形成对岩 石的脉动破碎能力，同时利用冲击器排出的压缩空 气，对钻头进行冷却和将破碎后的岩石颗粒排出体 外，从而实现了孔底冲击回转钻进的目的。因此， 冲击器的结构、性能是实现风动钻进的重点。
4、空气钻进用泡沫剂和钻进工艺
共研制成功四种泡沫剂（ADF－1、CDT－182、 CDT－183）和一种清泡剂（DX），其性能达 到或超过国外同类产品水平。
5、多功能空气钻进用钻机和各类监测系统，为 发展多工艺空气钻进技术装备创造了条件。
空气潜孔锤钻井工艺在煤层气井中的应用
钻头 回转 速度 ，ｒｍ； ｐ 切削 具 冲击 间距 （ 一Ⅷ ：Ｓ＝８ １ Ⅶ ．４
ｍｍ ； Ｉ — ＸＩ Ｓ ：５ ～ ８ Ｘ ： ｍｍ 、
（）钻 进效 率高 。潜孔 锤是 在孔 底工作 ，其 冲 １ 击 力不会 被孔 内一 连 串钻杆所 吸 收 ，对 实 际孔 深 没 有 限制 ，功 率 损 耗 少 ；钻 进 时钻 头 底 部 排 出 的气 体 ，既冷 却 了钻头 又清洗 了孔 底 ，孔低 干净 ，减少 了岩石 的重 复破碎 ，提 高 了钻 进效 率 。并根据 地层 和 岩性 的不 同 ，选 择不 同的钻 具组合 方 法 ，充 分有 效 的提高 钻进 效率 。 （）所 需 钻 压 小 。潜 孔 锤 主 要 以 冲 击 碎 岩 为 ２ 主 ，钻压 只需 满足 冲击 器工作 时反 弹 的压力 即可 。 （）钻孔垂 直度 好 。 由于潜孔锤 钻进 所需 钻压 ３ 较 小 ，潜 孔锤 内的冲击 器活 塞行程 也较 小 ，所 以对 破 碎地层 或倾 斜地 层影 响也 小 ，钻 孔不 易偏斜 。 （）设 备损 耗 小 。与 回转 钻进相 比 ，潜 孔 锤 钻 ４ 进 所需扭 矩 较小 ，因为 钻进 时扭矩 的作 用主要 是 为 克 服钻 头与 岩石 间的摩 擦力 ，使钻 头凿 岩 的位置得 到不断 改变 ，而且 回转 速度 也低得 多 ，这样对 设备
率以外 ，还能降低煤储层的污染 ，有利于提高煤储 层的产气率 ，在煤层气地面抽采井 中的应用推广 ， 将大 大加 速煤层 气 的开发 利用 。
１ 空气潜孔锤钻井工艺原理
空气潜孔锤钻进是以压缩空气作为动力 ，推动
作者简 介 姬玉平 ，男 ，副总经理 ， 从事煤层气钻井工作。
第３ 期
第 ９卷 国煤 层气
Ｃ ＮＡ Ｃ Ⅲ ０ ＢＥ Ｄ Ｍ册 Ａ ＮＥ
空气潜孔锤灌注桩施工工艺及方法
空气潜孔锤灌注桩施工工艺及方法空气潜孔锤钻进技术完成灌注桩施工工艺及应用实例摘要: 利用空气潜孔锤钻进技术成孔进行灌注桩是桩基施工中的一种常见的施工工艺，本文结合工程实例，对该工艺进行了较为详细的介绍。
关键词: 空气潜孔锤；灌注桩施工；工艺流程一、基本情况空气潜孔锤钻进工艺能够大幅度提高钻进效率，保证工程质量，降低施工成本，具有显著的技术经济效益。
采用无循环干式作业，空气既作为动力又作为排渣介质，不污染环境。
钻具对孔壁的碰撞机会较少，潜孔锤以高频对孔底冲击，避免了对岩石或倾斜地层产生孔斜的影响，从而可提高钻孔的垂直度，同时也可减少孔壁岩石坍塌。
塘朗车辆段工程是深圳地铁5号线项目的重要组成部分。
本工程总占地面积37.82公顷，基础采用独立桩基承台，桩型多选用Φ1000钻（冲）孔灌注桩，根据详勘及补勘资料分析，场地岩面高低起伏，且在残积层、全、强、中等风化岩中夹有微风化岩球状风化体，直径达2-3米，且垂直分布有多层。
面对这种工程量大，地质存在坚硬孤石的施工情况下，如采用传统冲孔桩施工工艺，将严重滞后施工工期，因此在灌注桩的施工中采用了空气潜孔锤钻进技术。
生产实践证明采用潜孔锤灌注桩工艺钻进效率高，成孔质量好，保证了施工的工期与质量要求，取得了理想的效果，现结合本工程对空气潜孔锤灌注桩施工工艺进行详细介绍，希望能对其它类似工程的施工提供借鉴。
二、施工工艺选型及原理1、施工工艺选型根据工程设计要求及场地工程地质条件，冲孔灌注桩桩机选用150PW型双回旋钻机，配370型风动潜孔锤冲钻成孔。
因其在各种软硬地层、碎石层、卵石层及岩层等复杂条件下均可轻松施工钻孔成桩，且由于外钻套保护，可实现干法成孔新工艺，孔径、孔壁形状质量好、垂直度精度高，施工速度快等优点而广泛用于桩基工程施工中。
在施工过程中因基岩上部土层松软、松散，极易产生缩径塌孔等现象，为防止桩孔缩径及塌孔等现象发生，基岩上部土部采用跟管钻进，即冲钻孔过程中采用外径为82.4cm、壁厚为1.6cm的无缝钢管跟进护壁。
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1．概述
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。
2.设备及钻具
空压机：XHP-750-CAT型，XHP－760－CAT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。
3.地质条件及水井井身结构
⑴地质条件
上部为第四系松散层,岩性以砾石、漂石、砂土为主，夹有亚粘土、粘土层，厚度20～50m。
中部为石炭系地层夹有多层煤层，岩性以砂岩为主，研磨性强，煤层最大厚度6m。
下部为奥陶系灰岩，岩性以灰岩为主，部分地区夹有厚层泥质灰岩，易坍塌、掉块，个别地区（如壶关）泥灰岩呈流塑状，富水。
3．2井身结构
所施工水井井身结构大致可以分为两类：⑴基岩含水层稳定：松散层下入钢管，基岩井段裸眼成井；⑵基岩含水层不稳定；全井下入钢管，含水层部分下光花管（打眼直径6～10mm）。
在确定井身结构时，尽量避免变径过大，级差大，以防止上返风速在变径处发生变化，造成岩屑淤积，引起埋钻事故。
4 钻进技术
4．1 机场布置及钻具连接
空压机离钻机15～20m，压缩空气通过手动阀、逆止阀、高压胶管、四通，水龙头、主动钻杆、钻杆进入潜孔锤使其工作。
破碎岩屑在风的带动下上返至井口，排渣鼓风机进风口通过排渣胶管在井口管处产生负压，岩粉屑通过排渣管进入集渣箱，混合空气在集渣箱中产生涡流，将岩粉分选出来沉积，一个回次结束后，打开集渣箱门，将岩屑清除干净。
如果井深或岩粉潮湿时，岩屑不能仅靠空气顺畅排出，需加入泡沫溶液，在高压空气携带下进入井底发泡，起到携带岩粉岩屑的作用。
设在四通处的压力表能准确反映系统内压缩空气的压力。
4．2 钻进参数
⑴钻具转速：根据钻头直径（D）、钻头上硬质合金柱直径（d）、潜孔锤冲击频率（∫）来确定转速（n）。
n=fd/∏l我们一般控制在15～20r/min.
⑵钻压：一般控制在8～15kN之间。
⑶风量：全风量31.3m/min。
⑷泡沫剂加量：勘探技术研究所生产的ADF－1型泡沫剂，浓度4‰～6‰。
并深超过200m后，适当提高浓度，可达1％，
泡沫剂溶液送量30L/min。
4．3 操作方法及注意事项
⑴保持钻具内孔清洁，以防将潜孔锤活塞卡住而不能工作，防止过快磨损内缸套和活塞。
⑵钻具接近井底0.3m时送风，待风返回井口后再开车转动钻具，扫到井底，潜孔锤工作正常后方可按正常参数钻进。
⑶加钻杆时把钻具提离井底，主动钻杆出井口后方可停风、加钻杆。
⑷加钻杆后，先探明井底内沉渣，如超过0.5m时，要先送风清渣，然后再正常钻进。
⑸若井深超过100m，孔径在200mm以上，每进尺6～9m至少要专门清渣一次，观察返上来的岩屑数量，确定岩粉全部返出后，方可进尺，以防井壁储存过多岩屑，造成埋钻事故。
⑹当井深超过300m时，泡沫剂溶液送量如超过30L/min，就会影响潜孔锤正常工作，应采取分段清渣法。
即每进尺3m左右，将钻具提离井底，潜孔锤停止工作，加入泡沫剂溶液，待岩屑清除后，再少送泡沫剂溶液，转入正常钻进，以此循环。
⑺若井径超过300mm，风量严重不足，加入泡沫剂也清除不了岩屑，要在潜孔锤上部加带取粉管，以取粉管的容积大小来确定回次进尺深度，另外一种办法是两台空压机并联使用清渣，这样效果很好。
⑻泡沫钻进时，先送风，再泵入泡沫溶液，以防循环系统堵塞时泡沫剂溶液进入空压机内部造成设备事故。
⑼当地层以砂岩为主且厚时，一个潜孔锤钎头就很难钻进到预计井深，需用两个以上相同规格的钎头交替使用，以防止经磨损外径相差较大时，新钎头下不到井底。
⑽如空气潜孔锤钻进过程中遇大厚度塑状泥灰岩（如壶关井在420～443m遇大厚度塑状泥质灰岩），先用葫芦钻头打穿泥灰岩，再下井管使其坐到泥灰岩上部，然后再用潜孔锤正常钻进，这时在钻进过程中井管自然下行到硬岩处。
⑾每回次结束，要及时检查潜孔锤，如丝扣连接部位及钻头卡销等关键部位，以防潜孔锤零部件脱落井内。
5 结语
空气潜孔锤钻进不但成井质量好（井孔垂直），判层准确，钻杆不易磨损，能快速穿过坍塌掉块等复杂地层，设备故障少，不易堵塞含水层通道，根据背压大小能准确判定涌水量，而且在工程地质堪察（遇卵石层）和基岩采空区桩基工程方面更显威力。
如我院1995年在乡宁县七郎庙桥工程地质堪察、恒曲县粮贸集团公司工程地质堪察均遇卵石层，采用潜孔锤钻进技术顺利完工。
在荫营煤矿基岩采空区桩基施工中采用空气潜孔锤钻进技术也取得很好的经济效益和社会知名度。
山西地处黄土高原，山区、丘陵区占全省面积约72％，而且缺水地区很多，空气潜孔锤钻进工艺在山西应用前景广阔。