大直径贯通式潜孔锤局部气举反循环钻进工艺的试验研究

摘
要： 本次试验在 厂 内 ５ ０ ｍ试验 井进行 ， 试制 Ｓ Ｈ２ ５ Ｈ 液压 风动冲 击钻 机 ， 配置 可伸 缩式钻杆 保证 连续 进尺 ， 采 用大直径 贯通 式气动潜孔锤 组合局部 气举 反循环 钻进 ＿ ７ ７ － 艺。试 验表 明钻进 效 率和钻孔 质量 显著 提高 ， 为
多工 艺冲 击 回转钻进技 术增砖添 瓦。
得 了显 著 的效果 。
１ 局 部气 举 反循环 工艺原 理
图１ Ｓ Ｈ ２ ５ Ｈ液压 风动冲击钻机局部气 举反循环钻具 系统
１ 一外接空压机 ； ２ 一车 载空压机 ； ３ 一可伸缩 式摩wk.baidu.com阻钻杆 ； ４ 一进
气管 ； ５ 一 回气 管 ； ６ 一排渣 口； ７ 一捞 渣 筒 ； ８ 一反渣通道 ； ９ 一风管
关键词 ： 气举反循 环 ； 贯通 式潜孔锤 ； 冲击钻机 ； 可伸缩式钻杆
中 图分 类 号 ： Ｐ ６ ３ ４ ． ４ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ９ —２ ８ ２ Ｘ（ ２ Ｏ １ ３ ） Ｏ ｌ 一０ ０ ３ ３ —０ ４
灌 注桩 孔嵌 岩 钻进 技术 亦 即大直 径钻 孔硬 岩 钻
（ ３ ） 冲击器 ： Ｆ Ｃ１ ５ Ｆ型 冲 击 器 （ 图 ３ ） ， 结 构 尺 寸
作者简 介 ： 易振华 （ １ ９ ７ ８ 一） ， 男 ， 湖北江 陵县 人 ， 学士， 副 主任工程 师 ， 国家注册土木工程师 （ 岩土 ） ， 从事 岩土工程勘察 、 设 计、 咨询等工作 ， Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｙ ｉ ｚ ｈ ｅ ｎ ｈ ｕ ａ １ ９ ７ ８ Ｏ ７ ２ ９ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｍ； 何龙飞（ １ ９ ８ ３ 一） ， 男 ， 拉祜族 ， 云南景谷人 ， 工程 师 ， 地质工程专 业 ， 从
如 图 １所 示 ， 外 接 空 压 机 产 生 的压 缩 空 气 经 过 输 气胶 管 、 可 伸缩 式 钻 杆 、 进气 管 进 人 冲 击器 内部 ， 驱 动 冲击 器活 塞产 生 往 复 运 动 冲击 花键 轴 ， 并 将 冲 击 能量 传 递 到钻 头 底 部 从 而 破 碎 岩 石 。同 时 ， 车 载 空压 机产 生 的压缩 空 气经 输气 胶 管 、 可伸 缩 式钻 杆 、 风管及 气 液混 合 器 ， 并 在 反 渣 通 道 内形 成 无 数 小 气
进 技术 是 国 内外钻 孔 工程 界极 为关 注 和竭 力研 究 的
而 引起反 循 环流 动 ， 上 返 的岩 屑 通 过 排 渣 口排 出落 到捞 渣筒 内沉积 ， 待筒 内沉渣 满 后提 出钻 具 ， 并通 过 动力 头 上移 拉起 捞渣 筒 外筒 后清 除 岩屑 。
难 题之 一 。大 直径 潜孔 锤 是解 决 此难 题 的行 之有 效 的方法 ， 钻 进 工艺 目前 主要 为 ： ① 空气 正循 环 全套 管 钻 进 ②贯 通式 潜孔 锤 组合 泥 浆正 循环 钻 进③ 气举 反 循 环 钻进 。钻 进效 率 低下 和 难 以清 除孔底 岩 粉沉 渣
响。
通过 理论 计算 与试 验证 明 ：
（ １ ） 本 次试 验创 新 性地 在 旋 挖 钻 机 的基 础 上 应
用 大 直径 贯通 式气 动潜 孔锤 结 合局 部气 举反 循环 排
是 目前 国 内外 研 究 的难 题 。Ｓ Ｈ２ ５ Ｈ 液 压 风 动 冲击
钻机 是上 海 金泰 工程 机 械有 限公 司 自主 研发 的以钻 进 中硬 以上 岩层 为 主 的新 型 桩 基 础 施 工 设 备 ， 多 年 来在 拥有 大 直径 贯通 式 气动 潜孔 锤 和 主机 机 电液一 体化 技术 前 提下 ， 研 究 多种 钻进 工 艺 ， 经 过 多年 的探 索， 创新 性 提 出大直 径 贯通 式 潜 孔 锤 组 合 局 部 气 举 反循 环 钻进 工艺 ， 并 于 厂 内试 验 井做 了实钻 试 验 ， 取
２ ０ １ ３ 年２ 月
地 质 装备
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大 直 径 贯 通 式 潜 孔锤 局 部气 举 反 循 环 钻 进 工 艺 的试 验 研 究
易振华 ， 何龙 飞 ， 胡志海
（ １ ． 中船勘察设计研 究院有 限公 司 ， 上海 ２ ０ ０ ０ ６ ３ ； ２ ． 上海金泰 工程机械有 限公 司 ， 上海 ２ ０ １ ８ ０ ５ ）
事岩土工程勘察 、 岩土钻凿工艺与机具研发 ， Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： １ ５ ８ １ ３ １ ８ ８ ０ ＠ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｒ ｎ ．
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５ 结 论
易 振华： 大直径贯通式潜孔 镤局 部气举反 循环钻进工艺的 试验研究 第１ ４ 卷 第１ 期
注 气压 力为 ０ ． ４ ３ ＭＰ ａ ， 实践证 明计 算 科学 合理 。 （ ３ ） 由于贯 通式 潜孔 锤工 作性 能不 受孔 深 限制 ， 结 合局 部气 举反 循环 清 渣效果 随 孔深 增加 而加 强 的 特点 ， 从根 本上 消 除 了孔 深 对 潜 孔 锤 工 作 性 能 的影
泡， 气 泡一 面沿反 渣 通 道 上 升 ， 一面膨胀 ， 由于 压 缩
及气液混合器 ； １ ０ －Ｆ Ｃ １ ５ Ｆ型 贯通 式潜孔 锤 ； １ １ －￣８ ０ ０反 循环
球 齿 钻 头
２ 设 备组 成
（ １ ） ｓ Ｈ２ ５ Ｈ 液压 风动 冲击 钻机 （ 图１ ） ； （ ２ ） 钻杆 ： 可伸 缩 式 摩 阻 钻 杆 ， 随钻 进 深 度 的 变 化， 钻 杆可 自动 伸 缩 ， 无需拆装钻杆 ； 输 气 胶 管从 钻
杆 内部 通 过 （ 图２ ） 。
空气 不断 进入 钻 井 液 ， 在 气 液 混 合 器 上 部 形 成 低 比 重 的混合 液 ， 而钻 杆 外环 空 中 的钻井 液 比重 大 ， 因此
造成 环空 内液柱 压 力 高 于 反 渣 通 道 内液 柱 压 力 ， 从
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ —０ ８—２ １