空氣潛孔錘跟管鉆進(jìn)技術(shù)(趙建勤)

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1、中國地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所趙建勤（Tel:13908196468）2013年11月空氣潛孔錘跟管鉆進(jìn)技術(shù)1、概述2、空氣潛孔錘跟管鉆進(jìn)工作原理3、空氣潛孔錘跟管鉆進(jìn)國內(nèi)外現(xiàn)狀4、空氣潛孔錘跟管鉆進(jìn)配套機(jī)具5、空氣潛孔錘跟管鉆進(jìn)工藝1概述?空氣潛孔錘跟管鉆進(jìn)技術(shù)是以壓縮空氣作為動(dòng)力，跟管鉆具在空氣潛孔錘和鉆機(jī)扭矩作用下進(jìn)行沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)并實(shí)現(xiàn)同步跟進(jìn)套管，終孔后跟管鉆具從套管中提出，套管用于護(hù)壁的一種鉆進(jìn)新技術(shù)。1.1空氣潛孔錘跟管鉆進(jìn)特點(diǎn)?主要用于難于成孔的破碎地層，如卵礫石層、流砂層、覆蓋層、坡積層等；

2、鉆進(jìn)速度快、效率高，一般可達(dá)到5m/h；?干式（空氣）鉆進(jìn)，對(duì)缺水地區(qū)、不能用水的滑坡施工等有重要意義；?套管能回收，重復(fù)使用；1.1空氣潛孔錘跟管鉆進(jìn)特點(diǎn)?單級(jí)跟管鉆進(jìn)孔深一般為40m，有的可達(dá)到80m以上；?地層含泥量很高時(shí)易堵氣孔；?鉆機(jī)要求低轉(zhuǎn)速（50轉(zhuǎn)/分以下）、大扭矩，最好是長行程的多功能鉆機(jī)、水井鉆機(jī)等，若地質(zhì)鉆機(jī)要能降速。1.2空氣潛孔錘跟管鉆進(jìn)應(yīng)用領(lǐng)域?地質(zhì)勘探?地災(zāi)治理、應(yīng)急搶險(xiǎn)（重慶武隆滑坡?lián)岆U(xiǎn)工程）?水井鉆進(jìn)（云南抗旱打井工程、山東抗旱打井工程）?水電站建設(shè)（云南小灣水電站高邊坡?lián)?/p>

3、險(xiǎn)工程）?城市高層建筑地基處理?高速公路、鐵道建設(shè)工程?隧道管棚施工?石油物探鉆孔等?；驴辈烊⌒綠K13GK4GK13現(xiàn)場(chǎng)GK4現(xiàn)場(chǎng)GK-4孔巖芯（局部）GK-13孔巖芯（局部）地災(zāi)防治錨固工程云南小灣水電站滑坡?lián)岆U(xiǎn)水電站高壓旋噴工程地鐵降水井隧洞管棚支護(hù)地質(zhì)鉆機(jī)--地災(zāi)治理深基坑抗浮錨索深基坑護(hù)壁錨索深基坑護(hù)壁錨索---小型鉆機(jī)2空氣潛孔錘跟管鉆進(jìn)工作原理跟管鉆進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)跟管鉆具結(jié)構(gòu)類型?空氣潛孔錘跟管鉆具是進(jìn)行跟管鉆進(jìn)最主要的器具，目前國內(nèi)外有很多種結(jié)構(gòu)類型，主要有偏心、同心、對(duì)心、取芯跟管鉆具四類，結(jié)

4、構(gòu)不同其工作原理也不一樣。2.1空氣潛孔錘偏心跟管鉆進(jìn)原理偏心跟管鉆具要有二種功能：?能實(shí)現(xiàn)擴(kuò)底鉆進(jìn)?同步跟進(jìn)套管鉆進(jìn)狀態(tài)收攏提升狀態(tài)排渣路線圖2.2空氣潛孔錘同心跟管鉆進(jìn)原理同心跟管鉆具要有二種功能：?能實(shí)現(xiàn)擴(kuò)底鉆進(jìn)?同步跟進(jìn)套管鉆進(jìn)狀態(tài)收攏提升狀態(tài)2.3空氣潛孔錘對(duì)心跟管鉆進(jìn)原理鈕矩：鉆機(jī)--鉆桿--沖擊器--中心鉆頭凹槽--環(huán)形鉆頭凸肩；環(huán)形鉆頭與管靴之間通過卡簧實(shí)現(xiàn)環(huán)形鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)而管靴和套管不轉(zhuǎn)動(dòng)的目的。2.4空氣潛孔錘取芯跟管鉆進(jìn)原理主要由中心取芯鉆具、套管靴總成組成。鉆具設(shè)置了實(shí)現(xiàn)具體功能的超前

5、鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)、空氣分流機(jī)構(gòu)、傳扭機(jī)構(gòu)、傳壓機(jī)構(gòu)、分動(dòng)機(jī)構(gòu)、取芯裝置。2.4空氣潛孔錘取芯Φ168套管外管跟管鉆進(jìn)原理中心取樣鉆具鉆進(jìn)時(shí)，取芯跟管鉆具實(shí)現(xiàn)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，巖芯隨傳扭花鍵付鉆孔孔壁鉆進(jìn)入巖芯管；套管同步巖心跟進(jìn)。高壓通氣孔套管靴總成鉆進(jìn)回次結(jié)束，中心鉆具傳壓凸臺(tái)直接被提到地表取巖芯，中心鉆頭套管則留在孔內(nèi)。套管鉆頭3空氣潛空錘跟管鉆進(jìn)國內(nèi)外現(xiàn)狀3.1國內(nèi)外用于空氣潛孔錘跟管鉆進(jìn)的鉆機(jī)很多，根據(jù)不同鉆機(jī)其工藝分為：?單動(dòng)力頭跟管鉆進(jìn)--常用?雙動(dòng)力頭跟管鉆進(jìn)—增加鉆孔深度?反循環(huán)跟管鉆進(jìn)--雙壁鉆桿單

6、動(dòng)力頭單動(dòng)力頭雙動(dòng)力頭反循環(huán)鉆機(jī)3.2國外跟管鉆具阿特拉斯柯普科公司Odex鉆進(jìn)法Top公司偏心跟管鉆具三菱公司同心跟管鉆具Top公司同心跟管鉆具力駿公司同心跟管鉆具Top公司同心跟管鉆具對(duì)心跟管鉆具德國斯坦威克公司的雙動(dòng)力頭跟管鉆進(jìn)系統(tǒng)3.3國內(nèi)跟管鉆具?我國最早開展空氣潛孔錘跟管鉆進(jìn)技術(shù)研究單位?有多項(xiàng)國家專利SP型偏心跟管鉆具SD型偏心跟管鉆具DP型偏心跟管鉆具同心跟管鉆具同心跟管鉆具同心跟管鉆具同心跟管鉆具同心跟管鉆具取芯跟管鉆具反循環(huán)跟管鉆具4空氣潛孔錘跟管鉆進(jìn)配套機(jī)具4.1空壓機(jī)（風(fēng)壓和風(fēng)量）

7、4.1.1首先要滿足潛孔沖擊器所需的最小風(fēng)壓和風(fēng)量的需要---潛孔沖擊器能正常工作；90型沖擊器110型沖擊器350型高風(fēng)壓沖擊器380型高風(fēng)壓沖擊器4.1.2滿足最低清孔、排渣的需要，即要求上返風(fēng)速≥10m/s。在施工現(xiàn)場(chǎng)，由于受輸氣管線距離長短、管線接頭連接尺寸以及鉆進(jìn)中地層裂隙的漏失等因素影響，在理論計(jì)算值的基礎(chǔ)上應(yīng)留有余地。要以能滿足正常鉆進(jìn)工藝循環(huán)為原則，在條件允許的情況下應(yīng)盡量選用能力較大的空壓機(jī)。4.2鉆機(jī)鉆孔直徑鉆機(jī)扭矩起拔能力鉆孔深度鉆機(jī)鉆機(jī)動(dòng)力頭行程參鉆工藝方法（地層復(fù)雜程度）通孔能力

8、數(shù)機(jī)選動(dòng)力頭形式能擇力地形、地貌特征鉆機(jī)質(zhì)量大小依據(jù)工程工期性能價(jià)格比鉆機(jī)選型原則?低轉(zhuǎn)速、大扭矩?鉆機(jī)能力宜大不宜小。選用能力較大的鉆機(jī)對(duì)提高工程施工效率有積極作用,尤其是在一些復(fù)雜地層、鉆進(jìn)過程中容易出現(xiàn)坍孔、卡鉆、埋鉆等異常事故的地區(qū)。90型鉆機(jī)4.3鉆桿鉆桿的選用首先要有足夠的強(qiáng)度以防扭斷，同時(shí)要綜合鉆機(jī)能力和清孔排渣的需要。經(jīng)驗(yàn)表明,選用直徑較粗的外平式鉆桿效果較好。4.4潛孔錘潛孔錘的選用要與空壓機(jī)的能力相匹配，也