鉆孔灌漿設(shè)備

1、第二章 鉆孔灌漿設(shè)備第一節(jié) 鉆孔設(shè)備1 鉆孔設(shè)備的一般配置灌漿工程的鉆孔設(shè)備包括鉆機(jī)和鉆進(jìn)工具。鉆進(jìn)工具是指水龍頭以下與其連接組成的全套工具。不同的鉆進(jìn)方法機(jī)具配置不完全相同。圖2.1-1為回轉(zhuǎn)式巖芯鉆機(jī)主要設(shè)備布置及鉆具結(jié)構(gòu)示意圖。本節(jié)介紹水利水電工程中常用的鉆機(jī)和主要鉆孔工具。（a） （b） （c） （d）圖2.1-1 回轉(zhuǎn)式巖芯鉆機(jī)主要設(shè)備布置及鉆具結(jié)構(gòu)示意圖a-金剛石鉆進(jìn)的鉆具；b-硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的鉆具；c-全斷面鉆進(jìn)的鉆具；d-鋼粒鉆進(jìn)的鉆具；1-鉆機(jī)；2-動(dòng)力機(jī)；3-水泵或泥漿泵；4-鉆塔；5-鋼絲繩；6-水龍頭；7-送水管；8-吸水管；9-水箱；10-主動(dòng)鉆桿；11-套管；12-鉆

2、桿接箍；13-鉆桿；14-鉆桿鎖接頭；15-沉淀管；16-沉淀管接頭；17-巖芯管；18-鉆里鉆頭；19-鉆鋌；20-鉆鋌接箍；21-鉆鋌鎖接頭；22-巖芯管接頭；23-擴(kuò)孔器；24-金剛石鉆頭；25-全斷面鉆頭；26-硬質(zhì)合金鉆頭2 鉆機(jī)2.1鉆機(jī)的功能鉆機(jī)是造孔的專(zhuān)用設(shè)備，其基本功能是以機(jī)械動(dòng)力帶動(dòng)鉆機(jī)，以回轉(zhuǎn)、沖擊、振動(dòng)或沖擊回轉(zhuǎn)等方式在地殼中鉆進(jìn)成孔。2.2 鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)原理目前，水利水電鉆探灌漿主要應(yīng)用油壓給進(jìn)式立軸鉆機(jī)和轉(zhuǎn)盤(pán)鉆機(jī)。其基本組成可概括為“三大機(jī)構(gòu)”、“兩大系統(tǒng)”，即：回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、給進(jìn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)；機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。2.2.1機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)是將輸入的動(dòng)力

3、經(jīng)變速、變向、變矩分配給回轉(zhuǎn)、升降機(jī)構(gòu)。其作用有三：變速變矩；分配動(dòng)力；改變運(yùn)動(dòng)形式和換向。該系統(tǒng)主要包括聯(lián)軸節(jié)、離合器、變速箱和分動(dòng)箱。2.2.2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是利用油泵輸出的壓力油液驅(qū)動(dòng)油馬達(dá)、油缸等液動(dòng)機(jī)構(gòu)，以使立軸回轉(zhuǎn)和控制給進(jìn)機(jī)構(gòu)、移動(dòng)鉆機(jī)、松緊卡盤(pán)及擰卸鉆桿等。該系統(tǒng)主要包括：動(dòng)力機(jī)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及輔助裝置。動(dòng)力機(jī)構(gòu)油泵或稱(chēng)能力轉(zhuǎn)換器，由它供給油路系統(tǒng)的壓力油，作為整個(gè)液壓系統(tǒng)工作的動(dòng)力源。常用的油泵有齒輪泵、葉片泵與柱塞泵等。操縱機(jī)構(gòu)又稱(chēng)控制、調(diào)節(jié)裝置。它包括：調(diào)整壓力的壓力閥（溢流閥、減壓閥等）；調(diào)節(jié)速度的節(jié)流閥；變換方向的換向閥等各種不同的閥類(lèi)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)又

4、稱(chēng)液動(dòng)機(jī)，它包括實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的各種型式的油缸及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的油馬達(dá)等。輔助裝置包括油箱、油管、油接頭、濾油器及控制儀表等。2.2.3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是回轉(zhuǎn)鉆具，帶動(dòng)鉆頭破碎孔底巖石。油壓給進(jìn)、機(jī)械傳動(dòng)式鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有立軸式回轉(zhuǎn)器和轉(zhuǎn)盤(pán)式回轉(zhuǎn)器。2.2.3.1立軸式回轉(zhuǎn)器的組成、結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn)立軸式回轉(zhuǎn)器的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-1-2。它主要由箱體、變角裝置、橫軸、錐齒輪付、立軸導(dǎo)管、立軸及卡盤(pán)等組成。其中立軸與卡盤(pán)，除傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外，還通過(guò)油缸與橫梁帶動(dòng)鉆具上下運(yùn)動(dòng)。立軸式回轉(zhuǎn)器具有下列特點(diǎn)：（1）立軸式回轉(zhuǎn)器與給進(jìn)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上緊密聯(lián)系，構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的部件?；剞D(zhuǎn)和給進(jìn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)立軸與卡盤(pán)傳至鉆具。（2）回

5、轉(zhuǎn)器的變角范圍大，導(dǎo)向性能好，適于鉆進(jìn)任何傾角的鉆孔。圖2-1-2 立軸式回轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)示意圖1橫軸（或半軸）；2主動(dòng)傘齒輪；3軸承；4變速箱外殼；5變角裝置；6回轉(zhuǎn)器外殼；7軸承；8下壓蓋；9立軸導(dǎo)管； 10立軸； 11被動(dòng)傘齒輪；12下卡盤(pán)；13上卡盤(pán)； 14橫梁； 15活塞桿； 16油缸； 17活塞。（3）立軸通孔較小，升降鉆具時(shí)，回轉(zhuǎn)器必須讓開(kāi)孔口。讓開(kāi)方式主要有后移式和開(kāi)合式。（4）回轉(zhuǎn)器的錐齒輪傳動(dòng)比較小。（5）回轉(zhuǎn)器本身不能擰卸鉆具，需另配擰管機(jī)。（6）回轉(zhuǎn)器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝要求較高。2.2.3.2 轉(zhuǎn)盤(pán)式回轉(zhuǎn)器的組成、結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn)轉(zhuǎn)盤(pán)就是轉(zhuǎn)盤(pán)式鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)器。轉(zhuǎn)盤(pán)有兩種結(jié)構(gòu)型式

6、：一種是心管定位式，另一種是殼體定位式。前者應(yīng)用較為廣泛。轉(zhuǎn)盤(pán)的組成和基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-1-3。它由橫軸、錐齒輪付、轉(zhuǎn)盤(pán)、轉(zhuǎn)柱、回轉(zhuǎn)梁、卡筒、心管及箱體和機(jī)座等組成。轉(zhuǎn)盤(pán)具有下列特點(diǎn)：圖2-1-3 轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖1鏈輪；2橫軸；3軸承；4軸頸；6軸承座；7主動(dòng)錐齒輪；8軸承；9心管；10套軸；11從動(dòng)錐齒輪；12轉(zhuǎn)盤(pán)；13轉(zhuǎn)柱；14回轉(zhuǎn)梁；15卡筒；16螺釘；17變速部分；18機(jī)座；19箱體。（1）轉(zhuǎn)盤(pán)直接安裝在孔口處的機(jī)座上，其重心低、強(qiáng)度大、穩(wěn)定性好。（2）錐齒輪付傳動(dòng)比較大。（3）轉(zhuǎn)盤(pán)可以完成擰卸鉆具任務(wù)，不必另配擰管機(jī)。（4）一般轉(zhuǎn)盤(pán)通孔都較大，升降鉆具可不讓開(kāi)孔口。（5）轉(zhuǎn)盤(pán)的變角范圍

7、較小，一般為60°90°。（6）卡盤(pán)中心與轉(zhuǎn)盤(pán)中心的同心度很難保證。（7）轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造較方便。2.2.3.3 給進(jìn)機(jī)構(gòu)給進(jìn)機(jī)構(gòu)是調(diào)整破碎巖石所需要的軸向壓力和控制給進(jìn)速度。目前，機(jī)械傳動(dòng)式鉆機(jī)采用的給進(jìn)機(jī)構(gòu)有油壓給進(jìn)和手動(dòng)機(jī)械給進(jìn)兩類(lèi)。手動(dòng)機(jī)械給進(jìn)機(jī)構(gòu)有手輪（把）給進(jìn)、鋼繩給進(jìn)、主動(dòng)鉆桿給進(jìn)與螺旋差動(dòng)給進(jìn)等形式。有的鉆機(jī)還具有雙重給進(jìn)機(jī)構(gòu)，如XJ-100型鉆機(jī)既有手動(dòng)給進(jìn)機(jī)構(gòu)，又有蝸輪蝸桿齒筒式和機(jī)械給進(jìn)機(jī)構(gòu)。液壓給進(jìn)是一種先進(jìn)的給進(jìn)方式，通過(guò)操縱液壓控制閥，來(lái)調(diào)整軸向壓力和給進(jìn)速度，實(shí)現(xiàn)加壓鉆進(jìn)、減壓鉆進(jìn)和快速倒桿。它除完成給進(jìn)系統(tǒng)的功能外，還可完成松緊卡盤(pán)工作

8、。2.2.3.4 升降機(jī)構(gòu)升降機(jī)構(gòu)是用以完成鉆具、套管和附屬工具的升降工作。升降機(jī)構(gòu)的主要工作件是升降機(jī)，它主要由傳動(dòng)系統(tǒng)、卷筒和制動(dòng)器組成。目前，常用的鉆機(jī)均采用行星輪系傳動(dòng)式升降機(jī)，習(xí)慣稱(chēng)游星式升降機(jī)。圖2-1-4 游星式升降機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1升降機(jī)軸；2升降機(jī)傳動(dòng)齒輪；3中心輪Za；4游星輪軸；5游星輪Zg； 6內(nèi)齒圈Zb；7卷筒； 8提升抱閘； 9制動(dòng)抱閘；10游星架（1）游星式升降機(jī)的結(jié)構(gòu)：我國(guó)鉆進(jìn)絕大多數(shù)采用卷筒與內(nèi)齒圈固定的定軸輪系傳動(dòng)型游星式升降機(jī)，其傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-1-4。（2）游星式升降機(jī)的工作原理與操縱狀況：升降機(jī)工作原理示意圖見(jiàn)圖2-1-5。圖2-1-5 行星式升降機(jī)工

9、作原理示意圖（a）提升 （b）制動(dòng) （c）下降1中心齒輪；2行星齒輪；3齒圈；4支架提升：升降機(jī)接受動(dòng)力后，中心輪處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，扳下提升抱閘手把，同時(shí)松開(kāi)制動(dòng)抱閘，提升抱閘閘住，提升制圈及行星齒輪的支架等，此時(shí)，行星齒輪在中心齒輪帶動(dòng)下只能自轉(zhuǎn)并帶動(dòng)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)，卷筒就纏繞鋼繩進(jìn)行提升。制動(dòng)：扳下制動(dòng)抱閘、剎住下降制圈，同時(shí)松開(kāi)提升抱閘，卷筒、內(nèi)齒圈被閘住不轉(zhuǎn)，鉆具停止升降。由于中心齒輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，故在齒圈及中心齒輪的影響下，行星齒輪構(gòu)成的“轉(zhuǎn)動(dòng)體”轉(zhuǎn)動(dòng)，行星齒輪既自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向和速度是固定的。下降：提升和制動(dòng)抱閘都處于松開(kāi)狀態(tài)，在鉆具自重作用下，卷筒反轉(zhuǎn)，放松鋼絲繩，下降鉆具。2.3 鉆機(jī)的

10、種類(lèi)與選擇應(yīng)根據(jù)施工環(huán)境、巖石性質(zhì)、鉆孔深度、鉆孔方向、鉆孔直徑和灌漿方法等因素選擇高效率的鉆孔方法和鉆機(jī)。2.3.1 回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)是目前使用最多的一種鉆孔設(shè)備。按其回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的不同，回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)分為立軸式、轉(zhuǎn)盤(pán)式和動(dòng)力頭式三種。其中立軸式又分為手把式、液壓式、螺旋差動(dòng)式和全液壓式四種。其中，立軸式液壓鉆機(jī)由于分檔較多，轉(zhuǎn)速高，機(jī)體較輕，操作簡(jiǎn)便、能耗較低，是我國(guó)帷幕灌漿鉆孔的主要設(shè)備，這種鉆機(jī)按其鉆進(jìn)能力分為100米、300米、500（600）米、1000米，即、四種規(guī)格，在灌漿工程中四種規(guī)格的鉆機(jī)都有應(yīng)用，但應(yīng)用較多的還是、型輕型鉆機(jī)。我國(guó)許多鉆探機(jī)械廠都能生產(chǎn)各種規(guī)格的不同型號(hào)的立軸

11、式液壓鉆機(jī)，表2-1-1為部分國(guó)產(chǎn)鉆機(jī)型號(hào)和主要性能。我國(guó)一直也從國(guó)外進(jìn)口一些回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)，但數(shù)量不多，使用不很廣。表2-1-1 灌漿工程常用的部分回轉(zhuǎn)鉆機(jī)型號(hào)和規(guī)格性能鉆機(jī)型號(hào)鉆孔深度（m）鉆孔直徑（mm）鉆孔傾角（°）轉(zhuǎn)速（r/min）配備動(dòng)力（kW）主機(jī)重量（kg）制造商XY-1A1801509075140101011500北京探礦機(jī)械廠XY-11007511090751425708.8500DK36013512897.5600XY-2300563000-9065117222950重慶探礦機(jī)械廠XY-2PC150561500-9081119011650G

12、X-ITD150751500-909060011500GX-50100751500-90993787.5360SGZ-1A15075110036095100011690杭州鉆機(jī)制造廠SGZ-A300751300360129120018.5920HXY-1100481500-9014560011500合肥探礦機(jī)械廠GXY-1A200461500-3606165411650無(wú)錫探礦機(jī)械廠HT-150A1505611003608385411380衡陽(yáng)探礦機(jī)械廠HY-1A10050110036014257011750注：主機(jī)重量有的不含動(dòng)力機(jī)，有的包含。2.3.2 沖擊回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)沖擊回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)是以回轉(zhuǎn)

13、式鉆機(jī)為基礎(chǔ)，在鉆頭上部連接一個(gè)專(zhuān)門(mén)的沖擊器（也稱(chēng)潛孔錘），在鉆進(jìn)中鉆機(jī)提供一定的軸向壓力和回轉(zhuǎn)力矩，沖擊器給鉆具一定頻率的沖擊能量，在孔底以沖擊和回轉(zhuǎn)切削的共同作用破巖鉆進(jìn)的一種機(jī)械。按使用動(dòng)力的不同，常用的沖擊器有風(fēng)動(dòng)式和液動(dòng)式。與回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)相比，它鉆孔速度快，機(jī)動(dòng)靈活，鉆孔費(fèi)用較低。沖擊回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)的種類(lèi)較多，灌漿工程中常用的型號(hào)及其性能見(jiàn)表2-1-2。表2-1-2 部分沖擊回轉(zhuǎn)鉆機(jī)型號(hào)及性能表鉆機(jī)型號(hào)鉆孔深度（m）鉆孔直徑（mm）鉆孔傾角（°）轉(zhuǎn)速（r/min）配備動(dòng)力（kW）主機(jī)重量（kg）制造商QDG-2-15012030012015132303700北京探礦機(jī)械廠GZ-15

14、0807315009010144372000QDG-125150200209025130111000DK1501003659036013512907.5300北京風(fēng)動(dòng)機(jī)械廠 MGJ-506050700180264811720重慶探礦機(jī)械廠MGY-100100100200201106162373000MD-3050651300901111815無(wú)錫探礦機(jī)械廠MD-505011015010902016718.5590MD-10010011020009011212373460JMZ-150305080150-1090山東地質(zhì)探礦機(jī)械廠MK-27575090101557.5550煤科院西安鉆探研究所M

15、K-42007509010300221100SM系列603150360046375110900010500意大利soilmecKlemm802系5114850021000德國(guó)寶峨公司Mustang系列30100阿特拉斯-柯普柯注：主機(jī)重量有的不含動(dòng)力機(jī)，有的包含。2.3.3 沖擊式鉆機(jī)沖擊式鉆機(jī)（鑿巖機(jī)）在灌漿工程中多用于回填灌漿、固結(jié)（淺孔）灌漿和銜接帷幕灌漿的鉆孔。雖然沖擊鉆機(jī)的釬桿也須作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但這種轉(zhuǎn)動(dòng)并不是在打擊釬桿時(shí)發(fā)生，釬頭刃在沖擊破碎巖石時(shí)并不轉(zhuǎn)動(dòng)，是一種純沖擊式鉆機(jī)。在施工中常用的沖擊鉆機(jī)有手提式鑿巖機(jī)、氣腿式鑿巖機(jī)（輕型、重型）等。2.4 鉆機(jī)的

16、維護(hù)保養(yǎng)鉆機(jī)是鉆探灌漿的重要設(shè)備，只有通過(guò)正常的維護(hù)和保養(yǎng)，才能使鉆機(jī)延長(zhǎng)使用壽命和保持良好的工作狀況。2.4.1 鉆機(jī)的維護(hù)2.4.1.1 開(kāi)動(dòng)前的檢查與維護(hù)（1）檢查變速箱、回轉(zhuǎn)器、減速箱、液壓油箱等的油量是否適當(dāng)。（2）檢查制動(dòng)裝置、離合器、鎖緊裝置和分動(dòng)機(jī)構(gòu)等的作用是否可靠，必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整。（3）在開(kāi)車(chē)試運(yùn)轉(zhuǎn)中，注意檢查儀表是否靈敏可靠。2.4.1.2 運(yùn)轉(zhuǎn)中的操作與維護(hù)（1）掛檔變速前，先要扳開(kāi)離合器。（2）操作離合器時(shí)，必須輕勻、平穩(wěn)。（3）使用卷?yè)P(yáng)機(jī)時(shí)，嚴(yán)禁將升降手把和制動(dòng)手把同時(shí)閘緊。（4）在鉆進(jìn)過(guò)程中，隨時(shí)注意軸承、齒輪傳動(dòng)力等有無(wú)沖擊聲；溫度是否超過(guò)燙手溫度（60）。若發(fā)現(xiàn)

17、問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理。2.4.2 鉆機(jī)的保養(yǎng)鉆機(jī)的保養(yǎng)作業(yè)按以下要求進(jìn)行。2.4.2.1 每班保養(yǎng)（1）將機(jī)器外表洗擦干凈，注意保持底座滑道、立軸、導(dǎo)向桿的滑動(dòng)面清潔和良好的潤(rùn)滑狀態(tài)。（2）緊固外表所有起固定作用的螺釘、螺帽和保險(xiǎn)銷(xiāo)。（3）按照要求向需要潤(rùn)滑部位和油嘴加注適量的機(jī)油或黃油。（4）檢查各密封部位有無(wú)漏油現(xiàn)象，如有，立即消除。（5）檢查皮帶的松緊是否合適，有無(wú)損傷。（6）檢查各齒輪箱和壓力油箱的油位，必要時(shí)加添油液。（7）消除機(jī)器在本班內(nèi)發(fā)生的一切故障。2.4.2.2 每周保養(yǎng)（1）徹底進(jìn)行每班保養(yǎng)所規(guī)定的各項(xiàng)作業(yè)。（2）檢查立軸箱或轉(zhuǎn)盤(pán)箱的油量是否適當(dāng)，進(jìn)行必要的加添。（3）檢查卡盤(pán)有

18、無(wú)松動(dòng)和損傷，將卡盤(pán)上蓋卸開(kāi)，將卡盤(pán)外露部分擦拭干凈，并注入黃油。（4）檢查摩擦離合器、升降機(jī)的制帶的作用是否可靠，清除制帶上的泥、油等臟物，并進(jìn)行必要的修整。（5）檢查手動(dòng)油泵的作用是否可靠。2.4.2.3 每月保養(yǎng)（1）徹底進(jìn)行每周保養(yǎng)所規(guī)定的各項(xiàng)作業(yè)。（2）清洗液壓油箱和過(guò)濾器。檢查液壓油是否清潔，有無(wú)變質(zhì)，必要時(shí)應(yīng)予更換。（3）檢查傳動(dòng)變速箱、立軸箱或轉(zhuǎn)盤(pán)箱、離合器油泵傳動(dòng)齒輪箱中油料是否清潔，必要時(shí)應(yīng)予更換。（4）對(duì)所有采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的部位，普遍加上足夠的潤(rùn)滑油。（5）檢查離合器、傳動(dòng)變速箱、回轉(zhuǎn)器（或轉(zhuǎn)盤(pán)）、橫梁卡盤(pán)、升降機(jī)等主要部件的技術(shù)狀況，如有損傷應(yīng)進(jìn)行修理或更換。2.4.3

19、 鉆機(jī)檢修機(jī)械檢修工作十分重要，生產(chǎn)單位要合理安排，把工作和檢修有機(jī)結(jié)合起來(lái)，鉆機(jī)檢修周期參見(jiàn)表2-1-3。表2-1-3 鉆機(jī)檢修周期表類(lèi)別間隙時(shí)間（運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)）檢修要求檢查和修理內(nèi)容小修356400檢查調(diào)整更換機(jī)油，緊固各部位連接螺栓。調(diào)整鏈條和三角皮帶的松緊程度，壓緊圓錐滾動(dòng)軸承的透蓋。檢查并調(diào)整轉(zhuǎn)盤(pán)大小傘齒輪背帽的松緊程度，個(gè)別銷(xiāo)鍵的更換。中修15002000主要零部件的拆檢達(dá)到運(yùn)轉(zhuǎn)圓滑，溫度正常，減少晃動(dòng)和噪音拆洗離合器，修圓制帶，修換銷(xiāo)鍵，主要易損零件（如軸、齒輪、軸承的修換）大修50006000全面檢查修理、恢復(fù)設(shè)計(jì)制造的技術(shù)性能機(jī)體磨損部分的焊補(bǔ)鏜孔，主要零部件的修換，校正機(jī)架，鉚

20、接制帶，整釘銘牌，外表噴漆。3鉆具鉆具即鉆進(jìn)工具，它由主動(dòng)鉆桿、鉆桿、鉆鋌、巖芯管、沉淀管、各種連接接頭、接箍以及鉆頭組成。這里主要介紹幾種常用的鉆頭和擴(kuò)孔器。3.1 硬質(zhì)合金鉆頭硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)要素有鉆頭體、切削具出刃、切削具鑲焊角、切削具在鉆頭底面的排布、切削具在鉆頭上的數(shù)目、鉆頭的水口和水槽等。硬質(zhì)合金鉆頭適合于7級(jí)以下硬度的巖石中鉆孔，有較高的鉆進(jìn)效率。與鉆粒鉆頭相比，它具有鉆進(jìn)時(shí)鉆機(jī)平穩(wěn)，成本低，孔壁圓整，不受鉆孔方向的限制等優(yōu)點(diǎn)，但在堅(jiān)硬巖石中鉆進(jìn)效率不高。常用硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)型式及主要參數(shù)見(jiàn)表2-1-4。表2-1-4 常用硬質(zhì)合金鉆頭的型式及主要參數(shù)鉆 頭結(jié)構(gòu)型式鉆頭直徑（m

21、m）主要尺寸（mm）肋骨數(shù)硬合金數(shù)（粒）備 注DD1dC階 梯肋骨鉆頭152/11215013011610414132/921301109610414112/7311091779.541293/57917561841277/427560467.5410單雙粒鉆 頭154/131150142.513518134/1121301231161218114/92110103961295/73918477979/577568619595649426內(nèi)外鑲合金鉆頭152/1331501351012132/11413011610112/9411096893/7591776875/597561658/4056

22、424三八連續(xù)掏槽式合金鉆頭94/7491774組(12)78/5875613組(9)59/3956422組(6)扭方柱硬合金鉆頭113/9311010396994/749184776978/58756861659/395649424品字形硬合金鉆頭114/93110103965組(15)95/749184774組(12)79/587568613組(9)全斷面矛式合金鉆頭114110959179756056全斷面翼片鉆頭結(jié)構(gòu)型式和主要尺寸參見(jiàn)圖2-3-7和表2-3-4注：取芯鉆頭的鉆頭直徑表示方法是以分子表示包括出刃的外徑，以分母表示包括出刃的內(nèi)徑。通常所稱(chēng)“鉆頭直徑”是指不包括合金出刃的鉆頭

23、最大外徑（D）。全斷面鉆頭的直徑是指包括合金出刃的鉆頭最大外徑。（1） 階梯肋骨鉆頭。階梯肋骨鉆頭是用T105型硬合金切削具焊接而成的，其特點(diǎn)是肋骨片較厚、水口寬、鉆進(jìn)時(shí)孔底呈階梯狀?？摄@進(jìn)35級(jí)巖層。如頁(yè)巖、砂頁(yè)巖和膠結(jié)不緊密的砂巖等。（2）內(nèi)外鑲硬合金鉆頭。內(nèi)外鑲硬合金鉆頭鑲有T313型硬質(zhì)合金，在較堅(jiān)硬地層也可鑲T105切削具，可斜鑲也可直鑲。適用于35級(jí)巖層，如均質(zhì)石灰?guī)r、大理石、較松散的砂巖及頁(yè)巖等，也可鑲T110型合金，用以鉆進(jìn)57級(jí)和部分8級(jí)不均質(zhì)巖層，如長(zhǎng)興灰?guī)r、硅化灰?guī)r和凝灰?guī)r等。（3）三八式硬合金鉆頭。也稱(chēng)三八連續(xù)掏槽式硬合金鉆頭，這種鉆頭把T105、T107、 T110型

24、小、中、大八角柱狀硬質(zhì)合金切削具順序排成一組，產(chǎn)生連續(xù)掏槽，擴(kuò)槽的破巖作用，耐磨性較高，適用于57級(jí)多裂隙地層。（4）扭方柱硬質(zhì)合金鉆頭。也稱(chēng)“負(fù)前角階梯鉆頭”，該鉆頭鑲T130型硬質(zhì)合金，方柱切削具扭轉(zhuǎn)45°，分內(nèi)、中、外三環(huán)分布。并把切削具成1015°負(fù)前角斜鑲。三環(huán)的底出刃不同，成階梯狀。其特點(diǎn)是能承受較大的軸向壓力，不易崩刃，可鉆進(jìn)57級(jí)及部分8級(jí)中硬巖層。特別適用于鉆進(jìn)研磨性大，均勻性差的巖層，如輝長(zhǎng)巖、玄武巖、砂巖、風(fēng)化的輝綠巖、閃長(zhǎng)巖、矽嘎巖、硅化的頁(yè)巖和石灰?guī)r等。（5）矛式鉆頭。矛式鉆頭是一種不取芯、全斷面硬質(zhì)合金鉆頭，鉆頭主翼片呈錐形，側(cè)翼片較短，起擴(kuò)孔保

25、徑作用，鑲T310型硬質(zhì)合金切削具。鉆頭中間有一個(gè)27mm的水眼，為增大水流速度，可制成14mm的收斂式水眼，形成強(qiáng)力沖洗。適用于鉆進(jìn)24級(jí)紅色黏土，疏松砂巖及塑性強(qiáng)的地層。（6）三翼片階梯硬質(zhì)合金鉆頭。翼片階梯硬質(zhì)合金鉆頭體的形狀呈炮彈形，可用普通鉆粒鉆頭改制，翼片用15mm厚鋼板制成階梯形，在翼片邊緣鑲S306型硬質(zhì)合金。這種鉆頭適用于鉆進(jìn)34級(jí)頁(yè)巖，部分5級(jí)砂頁(yè)巖及灰?guī)r，是適于強(qiáng)力規(guī)程的一種鉆頭。其規(guī)格尺寸見(jiàn)表2-1-5。表2-1-5 三翼階梯式硬質(zhì)合金鉆頭尺寸 單位mm鉆頭直徑(mm)dDD1D2D3RL1L213411013094581107060180114901108662916

26、055170957191674375505016079557551276640451503.2 金剛石鉆頭3.2.1金剛石鉆頭與擴(kuò)孔器金剛石鉆頭具有鉆進(jìn)效率高，鋼材消耗少等優(yōu)點(diǎn)。它不受巖石硬度、鉆孔方向的限制。金剛石鉆頭與擴(kuò)孔器可分為表鑲或孕鑲兩種方式，這里主要介紹的是孕鑲金剛石鉆頭與擴(kuò)孔器。根據(jù)地礦標(biāo)準(zhǔn)，孕鑲金剛石鉆頭和擴(kuò)孔器的規(guī)格分別見(jiàn)表2-1-6、表2-1-7。 表2-1-6 金剛石鉆頭尺寸表 單位：mm類(lèi)型規(guī)格D+0.5+0.3D1+0.1-0.1d+0.1-0.1d1-0.05-0.10d2-0.05-0.10d3+0.2d4d0水口（個(gè)）單管鉆頭464644293937.53234

27、.53736565654394947.54244.547412666664495957.55254.557614767674596967.56264.567816雙管鉆頭36363521.53129.529.532.524464645294139.539.542.536565655395149.549.552412666665496159.559.562614767675597169.569.572816表2-1-7 金剛石擴(kuò)孔器尺寸表 單位：mm類(lèi)型規(guī)格D-0.1D1+0.3+0.1d+0.1d1-0.05-0.10d2-0.05-0.10d3-0.1d0+0.2d1+0.1+0.05d2+

28、0.1+0.05單管擴(kuò)孔器464446.531.537.53634.539.537.539565456.541.547.54644.549.547.549666466.551.557.55654.559.557.559767476.561.567.56664.569.567.569類(lèi)型規(guī)格D+0.1-0.1D1+0.3+0.1d+0.1d1-0.05-0.10d2-0.05-0.10d3d0d1d2雙管擴(kuò)孔器363536.5263129.5464546.5364139.5565556.5465149.5666566.5566159.5767576.5667169.53.2.2金剛石取芯鉆具灌漿

29、工程先導(dǎo)孔和檢查孔常常需要采取巖芯，合理地選擇和使用取芯鉆具是提高巖芯采取率的重要條件。常用的有單管取芯鉆具、單動(dòng)雙管取芯鉆具，較特殊的有三層巖芯管取芯鉆具、噴射式孔底反循環(huán)取芯鉆具等。單管取芯鉆具 它構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造容易，操作方便。鉆具強(qiáng)度大，使用費(fèi)用低。在完整、均質(zhì)的巖層，或?qū)θ⌒疽蟛缓芨叩那闆r下使用。單動(dòng)雙管取芯鉆具 這種鉆具的內(nèi)管接頭與外管接頭之間設(shè)有軸承組，可使內(nèi)管不隨鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，巖芯進(jìn)入內(nèi)管后能保持相對(duì)靜止，也不受循環(huán)液沖洗，因此取芯率高。使用單動(dòng)雙管取芯鉆具能提高鉆速和回次長(zhǎng)度，降低金剛石消耗，延長(zhǎng)鉆頭使用壽命。單動(dòng)雙管取芯鉆具可在節(jié)理、片理、裂隙發(fā)育和軟硬互層的地層中使用，是金剛

30、石鉆進(jìn)中常用和主要的配套工具之一。三層巖芯管取芯鉆具 在某些粉狀巖層、遇水溶解地層、膠結(jié)不好的土層或?qū)r芯品質(zhì)要求很高的情況下，要在內(nèi)管中設(shè)置第三層管，以便更好地保護(hù)巖芯。第三層管有兩種類(lèi)型：一種是塑料管（低壓聚乙烯管），另一種是金屬半合管。鉆進(jìn)時(shí)巖芯進(jìn)入第三層管中，當(dāng)裝滿巖芯的內(nèi)管總成取出后，卸去兩端的連接件，有內(nèi)管中取出第三層管。若是塑料管則用刀將其切開(kāi)，若是半合管則將其分開(kāi)即可取出滿足要求的巖芯。由于設(shè)置了第三層管，鉆頭內(nèi)徑將減小3mm左右。噴射式孔底反循環(huán)鉆具 這種鉆具分為彎管型和分水接頭型兩種形式。其工作原理是沖洗液在泵壓作用下由鉆桿流至噴嘴噴出，經(jīng)由稱(chēng)承噴裝置進(jìn)入彎管或分水接頭，再

31、流至鉆具外的環(huán)狀間隙，向上返出或向下流動(dòng)。由于高速射流的作用，噴嘴附近形成負(fù)壓，導(dǎo)致巖芯管中所存沖洗液被吸附流進(jìn)承噴裝置混合、流出，從而形成孔底反循環(huán)。噴射式孔底反循環(huán)鉆具在硬、脆、碎地層中鉆進(jìn)，取芯可靠，采取率高，同時(shí)由于孔內(nèi)清潔，能大大減少卡、埋鉆事故。3.3 鉆粒鉆頭由于人造金剛石的應(yīng)用，金剛石鉆進(jìn)工藝發(fā)展迅速，鉆粒鉆進(jìn)的應(yīng)用大大縮小。鉆粒鉆頭標(biāo)準(zhǔn)系列有75、91、110、130、150五種規(guī)格。其結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)表2-1-8。鉆進(jìn)效率的高低，鉆頭水口起主要作用，常用的鉆頭水口形狀有單弧形、雙弧形、單斜邊、雙斜邊、斜梯形等。表2-1-8 鉆粒鉆頭尺寸表 單位：mm規(guī)格DD1D2dd1d2bR重

32、量（kg）7575576268-1266.5-1266782006.39191737884-1482.5-1482951727.81101109095103-14101.5-1410111516110.9130130110115122-16120.5-1612013615712.7150150130135141-16139.5-1613915715315.33.4 沖擊器按動(dòng)力方式，沖擊器可分為液動(dòng)沖擊器、風(fēng)動(dòng)沖擊器（潛孔錘）和機(jī)械作用式?jīng)_擊器。前兩種用得較多。3.4.1風(fēng)動(dòng)沖擊器（潛孔錘）潛孔錘是在孔底做功的沖擊器。分為閥式和無(wú)閥式兩種型式，無(wú)閥式?jīng)_擊器對(duì)風(fēng)壓要求較低，零件使用壽命長(zhǎng)，適應(yīng)性

33、強(qiáng)，較多采用。潛孔錘由配氣裝置、活塞、氣缸、外套和一些附屬零件組成。目前我國(guó)主要風(fēng)動(dòng)工具廠都能生產(chǎn)不同型號(hào)、性能和規(guī)格的無(wú)閥沖擊器，其主要類(lèi)型與技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2-1-9。潛孔錘鉆頭一般有柱齒狀或球齒狀鉆頭，其型號(hào)有80、90、96、100、200、250等。表2-1-9 部分潛孔錘的型號(hào)與技術(shù)參數(shù)型號(hào)鉆孔直徑（mm）外徑（mm）風(fēng)壓（MPa）耗風(fēng)量（m3/min）頻率（Hz）沖擊功（kg·m）CIR6568560.51.22.55.13.89.1CIR8089720.51.24.58.16.415.3CIR9095、100800.51.25.09.214.07.919CIR110110

34、、120960.51.27.914.912.830.6CIR1501551360.50.715.913.324.759.4CIR1701751560.50.716.813.331.976.5J-100B105115950.40.7914.515J-150B1501601360.40.71514.233WC-8595120850.518221016812WC-1501651420.557.5151922.7DH-4105115920.562.462.2814.722.333.315.266.5DH-61521651360.562.467.136.8203145197.7DHD-340A10511

35、5920.562.462.313.318.13015.869.43.4.2液動(dòng)沖擊器液動(dòng)沖擊器是以沖洗泵輸送的高壓液流做為動(dòng)力源的。液動(dòng)沖擊器種類(lèi)較多，其中閥式?jīng)_擊器比較成功?？捎糜诠酀{工程鉆孔的主要是閥式正作用液動(dòng)沖擊器，有TK系列、ZF-56型、EPL-1型等。3.4.2.1TK系列液動(dòng)沖擊器TK系列液動(dòng)沖擊器是一種正作用沖擊器，由冶金工業(yè)部第一地質(zhì)勘探公司探礦技術(shù)研究所1980年研制成功的。這種沖擊器包括：TK-56型、75型、91A型、TK-60S型和TK-75S型。其中后兩種是繩索取心沖擊回轉(zhuǎn)鉆具中的沖擊器。實(shí)踐證明，使用TK系列沖擊器能夠較大幅度地提高鉆進(jìn)效率和鉆探質(zhì)量，降低生產(chǎn)成

36、本，深受使用單位歡迎。主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2-1-10。（1）.結(jié)構(gòu)與工作原理TK系列沖擊器是以高壓液流推動(dòng)活塞沖錘下行沖擊鐵砧，而借彈簧力使活塞沖錘恢復(fù)到原來(lái)位置。當(dāng)活塞沖錘在沖錘彈簧的作用下處于上位，其中心孔被閥蓋住。在高壓液流作用下，活塞和閥一同下行，壓縮彈簧打擊鐵砧。在即將打鉆之前的瞬間，閥由于閥座所阻，閥與活塞沖錘分開(kāi)，在閥彈簧的作用下恢復(fù)到上位。在閥離開(kāi)活塞沖錘后，中心孔開(kāi)放，活塞上面卸壓。活塞沖錘在彈簧作用下上返，當(dāng)其與閥接觸后，繼續(xù)下行。循環(huán)周而復(fù)始，形成連續(xù)沖擊。表2-1-10 TK系列沖擊器技術(shù)參數(shù)表型 號(hào)TK-56TK-75ATK-91A鉆孔直徑（mm）57、607591、1

37、10沖擊器外徑（mm）557373鉆進(jìn)方法金剛石或硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)金剛石或硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)金剛石或硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)工作壓降（MPa）高頻1.11.91.01.91.52.2低頻1.52.52.03.02.03.5工作泵量(L/min)高頻55906012090150低頻72120120180180200單次沖擊功（kg.m）高頻0.41.30.61.80.72.0低頻0.93.52.907.2057沖擊頻率（次/min）高頻240031002300300024003200低頻170023001600230012001500總長(zhǎng)（mm）167216021700質(zhì)量（kg）253537（2）鉆具的

38、特點(diǎn)沖擊器性能良好，工作可靠，易損件壽命長(zhǎng)，故障少。TK-56、TK-75A型沖擊器主要易損件的壽命均高于國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品。沖擊器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，制造和維修容易，造價(jià)低，適用范圍廣，既可用于清水鉆進(jìn)，也可用于含砂量低的泥漿鉆進(jìn)。沖擊器適用于不同鉆進(jìn)方法的需要。更換閥簧與閥簧座，調(diào)節(jié)泵量，可獲得不同的沖擊功和沖擊頻率。既可用于金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，也可用于硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。泵壓、泵量較低，操作簡(jiǎn)單，使用方便，易于推廣應(yīng)用。采用金剛石沖擊回鉆進(jìn)時(shí)所用設(shè)備、附屬器具與回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)基本相同，僅需配備耐壓（大于10MPa）鋼絲編織膠管、穩(wěn)壓罐（容積20L）、防震泵壓表以及耐高壓流量表。（3）應(yīng)用效果TK系列

39、液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆具在全國(guó)冶金、地質(zhì)、水利水電等8個(gè)系統(tǒng)所屬200多個(gè)勘探隊(duì)推廣應(yīng)用，總進(jìn)尺近30萬(wàn)m，為提高鉆進(jìn)效率和鉆探質(zhì)量做出了較大貢獻(xiàn)，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。繩索取心沖擊器還打入國(guó)際市場(chǎng)，進(jìn)入澳大利亞和加拿大的鉆探機(jī)臺(tái)。該系列液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆具榮獲1987年度冶金工業(yè)培科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)和1988年度國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。生產(chǎn)實(shí)踐證明，TK系列沖擊器具有以下優(yōu)點(diǎn)：鉆進(jìn)效率高，是克服金剛石鉆頭“打滑”的現(xiàn)象的有效手段。在6級(jí)以上中硬和堅(jiān)硬巖層中，沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的鉆速均高于普通回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的鉆速。鉆速可提高15%30%，最高達(dá)10余倍。巖層越硬，提高的幅度越大，在911級(jí)巖層中可提高30%以上。水利電力部成

40、都勘測(cè)設(shè)計(jì)院1983年9月份使用TK-56型沖擊器鉆進(jìn)1011級(jí)流紋巖，進(jìn)尺為835m，平均小時(shí)效率比金剛石回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)提高46%，回次進(jìn)尺提高75%。黃委會(huì)設(shè)計(jì)院地質(zhì)勘探總隊(duì)1994年在11級(jí)石英砂巖地層中使用TK-75型沖擊器進(jìn)行沖擊回轉(zhuǎn)金剛石鉆進(jìn)，平均小時(shí)效率比金剛石回轉(zhuǎn)鉆提高125%，最高達(dá)193%。長(zhǎng)江委三峽勘測(cè)研究院1996年在11級(jí)石英砂巖“打滑”地層采用TK-91型沖擊器進(jìn)行金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，采用天然孕鑲金剛石鉆頭，胎體硬度HRC40±5金剛石粒度2040目，平均小時(shí)效率是金剛石回轉(zhuǎn)進(jìn)的幾十倍。四川冶金地質(zhì)609隊(duì)在相同地層中采用相同金剛石鉆頭沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，純鉆進(jìn)時(shí)間利

41、用率由24%提高到48%，臺(tái)月效率由200m提高到475m?；卮芜M(jìn)尺長(zhǎng)。沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)，巖心管在高頻脈沖作用下發(fā)生顫動(dòng)，使巖心順利進(jìn)入巖心管，防止巖心堵塞。所以，無(wú)論是在破碎地層還是在傾角較大的地層，均不易發(fā)生巖心堵塞現(xiàn)象，從而提高了回次進(jìn)尺。一般情況下，回次進(jìn)尺可提高30%50%以上，最高可提高110%。取心質(zhì)量好。由于減少巖心堵塞，避免了巖心磨損，因而沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)巖心采取率比回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)有顯著提高。如長(zhǎng)江委三峽勘測(cè)研究院在石砂層地層采用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，巖心采取率由20%提高到91%，徹底改變了“打滑”地層巖心采取率過(guò)低的現(xiàn)象，深受地質(zhì)人員歡迎。提高壓水試驗(yàn)成果質(zhì)量。沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，孔壁光滑規(guī)則，孔

42、徑均勻，利于壓水試驗(yàn)器順利升降及膠塞封隔試段，從而提高壓水試驗(yàn)質(zhì)量。延長(zhǎng)鉆頭壽命。金剛石回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)“打滑”地層時(shí)，往往用酸腐蝕、投石英砂或地表研磨鉆頭、采用軟胎體鉆頭等方式來(lái)克服“打滑”現(xiàn)象，導(dǎo)致鉆頭壽命降低。沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)一般使用胎體硬度為HRC4045較硬胎體鉆頭，鉆頭平均壽命可提高一倍以上。降低鉆探成本。沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，小時(shí)效率提高，回次進(jìn)尺增加，純鉆率提高，鉆頭壽命延長(zhǎng)，縮短施工周期，從而可降低鉆探成本。一般可降低10%30%。3.4.2.2 ZF-56型液動(dòng)沖擊器ZF-56型液動(dòng)沖擊器是一種帶減耗閥的正作用活閥式高頻沖擊器，它是由河北省地質(zhì)局綜合研究地質(zhì)大隊(duì)研制的，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)試驗(yàn)，取得了良好

43、的實(shí)用效果。（1）主要技術(shù)性能外徑：54mm；鉆頭直徑：5659mm；泵量：60100L/min；泵壓：（2.03.5）MPa；沖擊頻率：4257Hz；長(zhǎng)度1.5m；質(zhì)量1820kg。（2）沖擊器的特點(diǎn)高頻小沖擊功，可以用于金剛石或硬度較高的硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，不需配備減速裝置，便于大范圍推廣。泵量小，泵壓適中，可以利用現(xiàn)有泥漿泵，無(wú)需采用新泵。所需鉆具、鉆頭、鉆進(jìn)規(guī)程、操作方法與常規(guī)鉆進(jìn)方法大致相同，便于工人掌握。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于調(diào)試，易于修理。易損零件容易更換，便于加工，具有一定壽命。采用活閥式配水機(jī)構(gòu)，密封點(diǎn)少，能夠采用輕泥漿鉆進(jìn)。啟動(dòng)容易，工作穩(wěn)定可靠調(diào)節(jié)范圍寬。在滿足泵量、泵壓進(jìn)，性

44、能不受孔深限制。沖擊器有沖孔機(jī)構(gòu)，有較高的有效作用系數(shù)。（3）應(yīng)用效果20世紀(jì)年代以來(lái)，地質(zhì)礦產(chǎn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)出6個(gè)系列近30個(gè)規(guī)格的液動(dòng)沖擊器，ZF-56型沖擊器就是其中的一種。到90年代初，該系統(tǒng)推廣液動(dòng)沖擊器總臺(tái)數(shù)2000臺(tái)套，進(jìn)尺超過(guò)100多萬(wàn)米。實(shí)踐證明，推廣液動(dòng)沖擊器后普遍獲得較好效果，在中硬、堅(jiān)硬和硬、脆、碎巖層中技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均明顯優(yōu)于回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)效率提高30%60%，甚至100%以上，成本降低15%，鉆孔彎曲度得到改善。硬、脆、碎地層中巖心采取率提高到90%以上。臺(tái)月效率提高52%100%。陜西省勘測(cè)設(shè)計(jì)院在堅(jiān)硬“打滑”地層（可鉆性11級(jí)）采用ZF-56型液動(dòng)沖擊器。在金剛石沖擊回

45、轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中，平均小時(shí)效率達(dá)0.47m/h，比金剛石回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)提高倍。3.4.2.3 型雙作用沖擊器型沖擊器是一種閥式雙作用沖擊器。原長(zhǎng)江流域規(guī)劃辦公室勘測(cè)總隊(duì)承擔(dān)“六五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“型雙作用沖擊器”的科研任務(wù)，并獲得原水利電力部科技進(jìn)步四等獎(jiǎng)。（1）沖擊器主要技術(shù)性能外徑：54mm；鉆頭直徑：59mm；泵量60114L/min；泵壓（1.52.2）MPa；沖擊頻率：1735Hz；長(zhǎng)度：1.8；沖擊行程：1214mm；啟動(dòng)泵壓：（200500）kPa；啟動(dòng)泵量：3245L/min；質(zhì)量：25kg（以上數(shù)據(jù)由地質(zhì)部勘探技術(shù)研究所測(cè)定）。（2）沖擊器的特點(diǎn)目前國(guó)內(nèi)已研制的沖擊器，泵量、泵壓大都比較高，

46、要求管路密封嚴(yán)格，現(xiàn)有水泵難以達(dá)到要求。水利水電勘探的特點(diǎn)是孔淺，為此，設(shè)計(jì)了一種泵壓較低、泵量較小的沖擊器，沖擊頻率和沖擊功不能滿足金剛石和硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的需要，測(cè)試表明，有以下特點(diǎn)：起動(dòng)性能好。泵量32L/min、泵壓200kPa便能啟動(dòng)。活塞運(yùn)動(dòng)靈活性較好。沖擊器正常工作時(shí)，泵壓不高，如泵壓2.1MPa、泵量90L/min。對(duì)管路密封要求可大大降低。采用活閥式分流器，提高背壓以減少?zèng)_擊功?；铋y式分流器，使送入孔底的流量占57%。（3）沖擊器工作原理在沖擊器工作前，沖錘活閥與下活閥停在鐵砧上。液流通過(guò)沖錘活閥、鐵砧中心的通孔流向孔底。當(dāng)水泵送入的高壓液流通過(guò)鐵砧內(nèi)孔下部的節(jié)流孔時(shí)，由

47、于節(jié)流產(chǎn)生背壓、下活閥面積大于上活閥面積，液流將沖錘活閥與下活閥抬起，并使其與上活閥1接觸，切斷水路。這時(shí)在高壓水錘力作用下，推動(dòng)上活閥及沖錘活閥、下活閥一同急速下行。當(dāng)上活閥行至行程限位器時(shí)，因被限制而停止運(yùn)動(dòng)。而沖錘活閥與下活閥在慣性力和重力作用下，繼續(xù)下行，沖擊鐵砧。上活閥在彈簧作用下復(fù)位。如此反復(fù)動(dòng)作，即可沖擊鉆進(jìn)。在金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中，要維持沖擊器正常工作所需的一般應(yīng)大于100L/min。如果把這些泵量全部送入孔底，必然導(dǎo)致泵壓過(guò)大，對(duì)鉆頭產(chǎn)生浮托力，增加液流對(duì)鉆頭胎體的沖蝕和巖心的沖刷以及對(duì)鉆頭鋼體的沖蝕。因此，必須對(duì)沖擊器作功后的液體進(jìn)行分流?；铋y式分流器的工作原理：經(jīng)沖擊器作

48、功后的液流進(jìn)入分流器活閥內(nèi)腔，一部分從相隔120度的分流孔流入管外空間，另一部分從閥內(nèi)腔收縮孔流入巖心管、鉆頭到管外空間與分流體一同返回地表。當(dāng)下端壓力升高時(shí)，活閥失去原來(lái)的平衡狀態(tài)，便向上運(yùn)動(dòng)，堵塞部分或全部分流孔，造成憋泵，預(yù)示孔內(nèi)故障，應(yīng)立即提鉆。（4）應(yīng)用效果長(zhǎng)辦勘測(cè)總隊(duì)在萬(wàn)安、構(gòu)皮灘、三峽等水利樞紐堅(jiān)硬或“打滑”地層中采用EPL1型沖擊器進(jìn)行金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，臺(tái)時(shí)效率比金剛石回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)提高40%70%，回次進(jìn)尺提高75%，巖心采取率可以達(dá)到90%95%，成本有所降低。該沖擊器性能就不斷完善。3.4.2.4 鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)應(yīng)根據(jù)巖性、鉆頭直徑與結(jié)構(gòu)、硬質(zhì)合金塊數(shù)、金剛石鉆頭唇部面積等因素

49、進(jìn)行合理選擇。（1）鉆壓硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，鉆壓的作用主要是保證切削具與巖石能緊密接觸，以便有效地傳遞沖擊功，對(duì)碎巖不起主要作用。鉆壓不宜過(guò)大，一般以（45）kN為宜。金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，鉆壓與金剛石回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)基本相同。（2）鉆速硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，轉(zhuǎn)速都較低，這是為了降低切削具的磨損和增加回次長(zhǎng)度，一般常用低轉(zhuǎn)速6070r/min。對(duì)硬巖或強(qiáng)研磨性巖石，碎巖主要靠沖擊作用。轉(zhuǎn)速一般為3045r/min。裂隙發(fā)育地層，轉(zhuǎn)速可達(dá)120170r/min。金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，由于孕鑲鉆頭主要靠細(xì)粒金剛石磨削作用，因而轉(zhuǎn)速應(yīng)高。一般應(yīng)采用450940r/min。（3）沖洗液量沖洗液量是沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。因?yàn)闆_洗液不僅影響洗孔質(zhì)量，而且直接影響沖擊器的工作性能沖擊功和沖擊頻率，從而影響鉆進(jìn)效率。在鉆進(jìn)時(shí)，只要地層允許，水泵合適，應(yīng)盡可能采用較大的沖洗液量。沖擊器所需的沖洗液量一般在60150L/min，這樣的沖洗液量能夠滿足洗孔和冷卻鉆頭的需要。在一般情況下，沖擊器（500600）kPa時(shí)就可以開(kāi)始工作，當(dāng)達(dá)到（1.82.0）MPa時(shí)，沖擊器工作就穩(wěn)定?？咨钤黾訒r(shí)，會(huì)產(chǎn)生壓力損失，平均每百米增加（200300）kPa。3.4.2.5操作注意事項(xiàng)（1）初次使用時(shí)，可在孔口進(jìn)行啟動(dòng)試驗(yàn)。沖擊器啟動(dòng)容易，工作正常，就可下