潜孔锤工作原理
气动潜孔锤钻进技术 ppt课件
携带岩样直接进入钻头中心，经潜孔锤的
贯通孔和双壁钻杆的中心通道，通过双通
道气水龙头的鹅颈弯管3、排渣管1最后排
到地表收集岩样设备中，实现不停钻连续
取心（样）钻进高新工艺。
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5、大直径湿式反循环潜孔锤
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三. 潜孔锤多工艺钻进技术
1.常规潜孔锤钻进
常规潜孔锤钻进指的是采用普通潜孔锤进行全面破碎孔底 岩石的一种钻进方式。它是最早使用的一种以单一干压缩空气 作为动力（后来发展加入雾化、泡沫等介质）风动工具。它所 产生的冲击能量，可直接传给钻头，利用冲击器排出的压缩空 气以正循方式冷却钻头和排屑。
2. 无阀式气动潜孔锤
（嘉兴JG150型）
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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
111
JG-80B 0.63
0.1
108
JG-100 1.05
4.5
210
JG-100A 1.05
5.4
210
JG-150 2.46
6.5
76 27.5
76
19
92 37.5
92
46
137 138
95
30
136
81
156
94
188 163
215 208
长度 （mm
） 957 854 1164 1164 1591 870 1012 1196 1299 1474
钻头 直径 （mm） 90 90-95 105-115 105-115 155-165 110 155-235 175-240 200-210 250-300
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。
气动潜孔锤钻进技术
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 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
1100-1800
136
129
1295
152-165
宣化潜孔锤类型及技术参数
4、贯通式潜孔锤
吉林大学建设工程学院 GQ-200型
潜孔锤外径mm
190
单次冲击功J
720
贯通孔直径mm
62
冲击频率HZ
18
钻孔直径mm
200-250
耗气量m3/min
14
潜孔锤长度mm
1468
潜孔锤压力降MPa
1.0
2. 对于少量渗水的弱含水层钻进主要是克服泥领糊钻问题由于孔内有少量水存在钻进产生的岩粉、岩屑与水混合后呈粘稠的混凝状聚积在钻具周围和粗径钻头上方的孔壁上使排屑困难甚至终止这时钻具回转提动都很困难空压机风压急剧升高在这种情况下最好是改用泡沫钻进即由泡沫灌注泵通过送风管路将泡沫剂源源不断输入孔内 钻进该类地层临时的处理方法是从孔口或通过钻杆向孔中加入清水或泡沫剂然后送风并反复活动钻具稀释并冲开泥领将钻屑吹出再继续钻进通常在干孔钻进时钻至含水层前即潮湿地层最易发生上述情况
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。
全套管护壁潜孔锤凿岩植桩施工工法
全套管护壁潜孔锤凿岩植桩施工工法全套管护壁潜孔锤凿岩植桩施工工法是一种在地下工程中使用的常见方法。
本文将从前言、工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例等方面进行详细介绍。
一、前言地下工程中的锤击钻孔法是一种高效、经济的地下施工方法，在不同地质条件下都有广泛应用。
全套管护壁潜孔锤凿岩植桩施工工法是一种补充改进的方法，可以解决一些传统方法难以应对的困难。
二、工法特点全套管护壁潜孔锤凿岩植桩施工工法具有如下特点：1. 应用范围广泛：适应于各种地质条件，包括岩石地层、软土地层和淤泥地层等。
2. 锤击能量大：通过使用潜孔锤，使得凿岩植桩的工作效率更高，能够应对各种复杂地层。
3. 施工质量高：全套管护壁可以有效保护孔壁，并确保施工过程中的稳定性和安全性。
4. 施工速度快：通过合理的施工工艺和机具设备，提高施工效率，缩短施工周期。
5. 成本控制好：较传统方法节约人工和材料费用，提高了经济效益。
三、适应范围全套管护壁潜孔锤凿岩植桩施工工法适用于以下地下工程项目：1. 建筑物基础工程2. 桥梁和隧道工程3. 地铁和地下车库工程4. 水利工程和环保工程5. 基坑支护和沉降控制工程四、工艺原理全套管护壁潜孔锤凿岩植桩施工工法的工艺原理主要包括以下几个方面：1. 潜孔锤工作原理：通过锤击方法传输能量，使钻头在地下岩石中切割并凿穿孔洞。
2. 全套管护壁原理：在孔洞中设置套管，保护孔壁不塌方，并增强桩身的承载能力。
3. 锤击鼓风原理：通过鼓风机提供的压力，使空气通过管道传输到潜孔锤，产生冲击力。
五、施工工艺全套管护壁潜孔锤凿岩植桩施工工艺包括以下几个阶段：1. 前期准备：包括现场勘察、设计施工图纸、计算桩身长度和直径等。
2. 桩基施工准备：包括潜孔锤和套管的安装、鼓风机的设置和管道连接等。
3. 凿岩植桩过程：通过潜孔锤和钻头进行凿岩，同时套管在孔洞中随钻同时下沉，形成桩身。
潜孔锤偏心跟管钻进技术
孔 锤 偏 心 跟 管 钻 进 技 术 用 于 解 决 地 质 灾 害 、水 电 建 设 、城 市 高 层 建 筑 地 基 处 理 、公
路 、铁 道 建 设 工 程 等 复 杂 地 层 钻 进 的 实 例 。
关键词： 潜孔锤； 偏心跟管钻进； 复杂地层； 地质灾害
中图分类号： ＴＥ９２
文献标识码： Ｂ
所用的跟管钻压达到设计跟管深度。
３ ＳＰ 系列偏心跟管钻具特点
ＳＰ 系 列 潜 孔 锤 偏 心 跟 管 钻 具 主 要 由 中 心 钻 头 、偏 心 扩 孔 钻 头 、导 正 器 、联 接 销 系 统 等组成， 如图 ４ 所示。在该状态时， 中心钻头、 偏心扩孔钻头、导正器的中心轴线处于同一 条中心线上， 钻具在管靴、套管内可自由进 出。当钻具处于如图 ５ 所示的工作状态时， 其 偏心扩孔钻头离开中心轴线， 旋转至工作位 置， 中心钻头和偏心扩孔钻头进行破岩钻进， 导正器的凸肩带动管靴、套管进行跟管钻进。
在以冲击为主的潜孔锤偏心跟管钻进工 艺中， 钻压是一个很重要的参数。当正常钻进 时， 其钻压从理论上讲由钻具钻压 Ｐ１ 和跟管 钻压 Ｐ２ 组成。对钻具钻压 Ｐ１ 来讲， 当保持足 够钻压时， 可防止钻具在冲击时反弹， 使钻具 紧密地与孔底岩石接触， 对传递冲击功， 提高 破碎效率是十分重要的。实践证明， 在一定范 围内， 随着钻具钻压增大， 机械钻速随之增高，
提钻吹孔时， 只要导正器表面的孔露出 套管靴， 解除封闭状态， 大量空气将通过此 二孔进入套管， 对套管内岩屑进行强吹。当 钻进工作告一段落， 需将钻具提出时， 可慢 速反转钻具， 偏心钻头又依靠惯性力和摩擦 力 收 回 ， 整 套 钻 具 的 外 径 小 于 管 靴 、套 管 的 内径， 即可将钻具提出到配接钻杆和套管的 位置或将钻具提出孔外， 套管留在孔内护 壁。
贯通式潜孔锤钻探2
供风量减小 节省设备投资和降低空压机能源消耗；
精品资料
利于在干旱缺水地区施工 该项技术的动力介质是压缩空气，不需任何液
体介质或水，故利于干旱缺水、无水地区施工，能节 约钻进成本；空气钻进不受季节限制，可全天候施工 作业；即使在冬季或冷冻地层(dìcéng)、永冻地区也 可正常钻进。
精品资料
1、矿区概况 矿区位于河南省嵩县范疙瘩村，金矿赋存于构造
蚀变破碎带中。地层极为复杂，属于硬、脆、碎、漏、 塌等复杂地层，钻探施工难度极大(jí dà)。前期曾 采用硬质合金钻进、金刚石钻进，但孔内经常坍塌掉 块漏失严重，岩矿心采取率严重不足，钻孔超径，埋 钻、卡钻、断钻杆等孔内事故频繁发生。
精品资料
现场施工系统图 1一反循环钻头； 2一贯通式潜孔锤； 3一双壁钻杆； 4一黄河钻机； 5一进气胶管； 6一主动钻杆； 7一气水龙头； 8一排渣管； 9－鹅颈弯管； 10－空压机； 11一输风胶管； 12一贮气罐
精品资料
2、钻进效果 钻进效率高 钻头为环状碎岩，且反循环排渣屑，孔底干净，无重
5、贯通式潜孔锤反循环钻进 钻进与排渣同步(tóngbù)完成。真正发挥了潜
孔锤的优势。
精品资料
四、应用前景 除应用于地质岩心勘探、水文水井钻凿领域外，也可应用于其他
复杂地层条件或不同应用领域的钻孔(zuàn kǒnɡ)工程： 1、边坡加固及滑坡治理的锚杆孔工程、疏水孔工程：通常其地层条
件较复杂，易塌孔，目前多采用潜孔锤跟管钻进工艺，钻进效率偏低， 成本高。采用贯通式潜孔锤反循环钻进方法，可较大提高钻进效率， 降低钻孔(zuàn kǒnɡ)成本；
反循环能力强，孔径(kǒngjìng)不受限制 反循环的形成与钻具及孔径(kǒngjìng)的级配无
潜孔钻的钻眼原理
潜孔钻的钻眼原理
潜孔钻是一种地下开发技术，它利用潜孔钻机在岩石或地下地层中钻孔。
它的钻眼原理如下：
1. 钻头设计：潜孔钻使用一种特殊的钻头，通常由刚硬的合金制成。
钻头的设计取决于目标地层的性质和钻孔的目的。
2. 注浆系统：在潜孔钻过程中，注浆系统迅速将泥浆或液态混凝土注入钻孔中。
这种注浆作用有几个目的：首先，它可以冷却钻头并带走钻屑；其次，它可以稳定钻孔并防止孔壁塌方；最后，它还可以提供对岩土层的支撑。
3. 高速旋转：潜孔钻机通常会以高速旋转的方式进行钻孔。
通过这种方式，钻头的切削齿轮可以有效地破碎岩石或地层，并将钻屑推到孔底。
4. 提升钻屑：当钻头切削岩石和地层时，注浆系统将注入的液体带走钻屑，并通过钻杆将其带回地面。
5. 钻杆系统：潜孔钻机使用钻杆将钻头连接到地面的钻机。
钻杆由若干个管道构成，它们负责传递旋转和推力到钻头，并将钻屑和注浆物质带回地面。
总的来说，潜孔钻的钻眼原理是通过高速旋转的钻头切削岩石和地层，并通过注浆系统稳定钻孔、冷却钻头和带走钻屑。
同时，通过钻杆系统将推力和旋转力传
递到钻头，并将钻屑和注浆物质带回地面。
这种原理使得潜孔钻能够在地下进行高效的钻孔作业。
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潜孔锤工作原理
潜孔锤是一种用于岩土工程中的特殊工具，它能够在地下进行钻孔和破碎作业。
潜孔锤的工作原理主要包括冲击力传递、气动机构和工作部件三个方面。
下面我们将详细介绍潜孔锤的工作原理。
首先，潜孔锤的冲击力传递是其工作的关键。
潜孔锤通过气动机构产生高压气体，然后将高压气体转化为冲击能量，通过钻杆传递给钻头。
钻头在地下作业时，利用冲击力将岩石破碎或者进行钻孔作业。
这种冲击力的传递是潜孔锤工作的基础，也是其高效作业的关键。
其次，潜孔锤的气动机构是实现冲击力传递的重要部件。
气动机构包括气缸、
活塞和阀门等部件。
当高压气体进入气缸时，活塞会受到气体压力的作用而向下运动，然后通过阀门控制气体的释放，产生冲击力。
气动机构的设计和工作稳定性直接影响着潜孔锤的工作效率和可靠性。
最后，潜孔锤的工作部件包括钻杆和钻头。
钻杆是将冲击力传递给钻头的介质，它需要具有足够的强度和韧性来承受高频率的冲击负荷。
钻头则是直接与岩石接触的部件，它需要具有良好的耐磨性和破碎能力，以保证潜孔锤的作业效率和效果。
综上所述，潜孔锤的工作原理主要包括冲击力传递、气动机构和工作部件三个
方面。
通过气动机构产生的冲击力传递给钻头，实现在地下进行钻孔和破碎作业。
潜孔锤的工作效率和可靠性取决于这三个方面的设计和性能。
因此，在实际工程中，需要根据具体的作业要求选择合适的潜孔锤，并且合理使用和维护，以确保其正常工作和延长使用寿命。