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簡(jiǎn)介

一般分回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)機(jī)、沖擊式鉆機(jī)和復(fù)合式鉆機(jī)3大類。依靠鉆具的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)破碎巖層而成孔。主要有大、小鍋錐鉆機(jī)，正、反循環(huán)轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)，液壓動(dòng)力頭式鉆機(jī)，潛孔振動(dòng)回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)等。簡(jiǎn)單的回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)只有鉆進(jìn)裝置，結(jié)構(gòu)完善的回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)則有鉆進(jìn)裝置和循環(huán)洗井裝置兩部分組成。轉(zhuǎn)盤式水井鉆機(jī)的鉆具包括鉆桿和鉆頭。常用鉆桿的名義直徑有60、73、89和114毫米4種。鉆頭分全面鉆進(jìn)用鉆頭和環(huán)狀鉆進(jìn)用鉆頭兩大類。

大、小鍋錐 　

利用其鍋錐形鉆具旋轉(zhuǎn)切削土層。根據(jù)鉆具的大小分別稱為大鍋錐和小鍋錐，可由人力或動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。切下的土屑落到鍋內(nèi)，提升到地面卸出，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工效低,只能用于一般土層或砂卵石直徑不大于10厘米、含量不超過50%的地層。小鍋錐開孔直徑0.55米，鉆井深度80～100米；大鍋錐開孔直徑1.1米，鉆井深度30～40米。正、反循環(huán)泥漿洗井轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)　

常用的回轉(zhuǎn)式鉆機(jī),即正循環(huán)泥漿洗井轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)由塔架、卷揚(yáng)機(jī)、轉(zhuǎn)盤、鉆具、泥漿泵、水和電動(dòng)機(jī)等組成。作業(yè)時(shí)，動(dòng)力機(jī)通過傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤，由主動(dòng)鉆桿帶動(dòng)鉆頭以30～90轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)破碎巖層。泥漿由泥漿泵抽吸加壓后通過鉆桿上方的水壓入空心鉆桿，向下流入鉆頭，由水口射出，以冷卻、潤(rùn)滑鉆頭；井底巖屑通過鉆桿外的環(huán)形通道被帶出井口，在沉淀池沉淀后，泥漿流回泥漿池供循環(huán)使用。反循環(huán)泥漿洗井轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)的鉆進(jìn)方式和結(jié)構(gòu)與上述基本相同，但泥漿的循環(huán)方式相反：泥漿在沉淀池沉淀后從井口自行流入井底，攜帶巖屑的泥漿則由砂石泵經(jīng)鉆頭水口通過鉆桿內(nèi)腔向上抽吸出井，回到沉淀池。這種方式稱泵吸反循環(huán)。也可用水泵將加壓水流從井底通過噴嘴射入鉆桿內(nèi)腔，形成攜帶巖屑的上升水流，稱射流反循環(huán)。鉆機(jī)在鉆桿內(nèi)可形成很高的上升流速，排出巖屑和卵石的能力較強(qiáng)，因而鉆進(jìn)速度較快。

適用于土層、一般砂層和卵石直徑小于鉆桿內(nèi)徑的松散地層，所用鉆桿的內(nèi)徑較大,一般為150～200毫米，zui大可達(dá)300毫米。但因受泵的抽吸或壓送能力的限制,鉆井深度一般在150米以內(nèi)，井深在50米以內(nèi)時(shí)排屑效率較高。壓氣洗井轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī) 　是在轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)上用空氣壓縮機(jī)代替泥漿泵，用壓縮空氣代替泥漿洗井。通常采用反循環(huán)方式,又稱氣舉反循環(huán)（圖2）。即將壓縮空氣通過供氣管路送至井內(nèi)氣水混合室，使其與鉆桿內(nèi)的水流摻混，形成比重小于 1的摻氣水流。在鉆桿外圍環(huán)形水柱的重力作用下，鉆桿內(nèi)的摻氣水流挾帶巖屑不斷上升并排出井外，流入沉淀池，沉淀后的水流以自流方式流回井內(nèi)。采用這種鉆機(jī)在井深較大時(shí)(50米以上)，排屑能力大于采用泵吸或射流反循環(huán)的鉆機(jī)，因而適用于井深較大的情況和缺水的干旱地區(qū)，以及寒帶凍土地層。

有的轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)同時(shí)備有泥漿泵和空氣壓縮機(jī)，可根據(jù)情況選用不同的洗井方式。

1．全液壓錨固鉆機(jī)

該類鉆機(jī)其回轉(zhuǎn)動(dòng)力和推進(jìn)動(dòng)力及輔助動(dòng)作均是以液壓為動(dòng)力，液壓站由電機(jī)或內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)。該類鉆機(jī)的調(diào)節(jié)范圍較廣、適用孔徑和孔深較大；開孔和抗卡鉆能力較好、操作靈活方便，是目前國(guó)內(nèi)大部分廠家采用的類型。

2．電動(dòng)一液壓類錨固鉆機(jī)

該類鉆機(jī)其回轉(zhuǎn)以電機(jī)為動(dòng)力，推進(jìn)和輔助動(dòng)作以液壓為動(dòng)力。

目前國(guó)內(nèi)施工隊(duì)伍使用的國(guó)外錨固鉆機(jī)大部分是以內(nèi)燃為動(dòng)力全液壓操縱，配備液壓鑿巖機(jī)，動(dòng)力單一、處理范圍較大、土錨巖錨均適用，但用于土錨的*性大。在錨固工程施工工程中，錨桿鉆機(jī)和錨桿機(jī)是zui為常見的兩種工程機(jī)械設(shè)備，雖然兩者用處相似，但是這一字之差也表示著兩者在功能作用上會(huì)有不同的表現(xiàn)。

錨桿機(jī)主要由氣動(dòng)錨桿機(jī)，主要的功能是打土釘墻，所有有時(shí)候也被業(yè)界稱作為土釘墻。

錨桿鉆機(jī)，錨桿支護(hù)工程施工時(shí)的關(guān)鍵設(shè)備之一，直接影響著支護(hù)質(zhì)量的好壞與支護(hù)速度的快慢。

隨著時(shí)間的推移，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，錨桿機(jī)逐漸退出歷史舞臺(tái)，現(xiàn)在打錨桿用的比較多的是液壓錨桿鉆機(jī)，也可以說錨桿鉆機(jī)是錨桿機(jī)升級(jí)進(jìn)化的產(chǎn)物。當(dāng)然，不同的支護(hù)工程應(yīng)選擇不同型號(hào)的錨固鉆機(jī)，目前國(guó)內(nèi)的錨桿鉆機(jī)大多形式單一，扭矩變小，機(jī)器笨重，移動(dòng)不便。相反國(guó)外進(jìn)口的錨桿鉆機(jī)功能和性能都比較*，但是相對(duì)價(jià)格也較昂貴。

從上述中我們可以看出，錨桿鉆機(jī)和錨桿機(jī)無論是在主要作用或是他們的動(dòng)力來源來說，都不同，錨桿機(jī)一般是氣動(dòng)錨桿機(jī)，而錨桿鉆機(jī)一般會(huì)逐漸演變成全液壓錨桿鉆機(jī)。邊坡錨固工程鉆機(jī)適用于水電站工程、鐵路、公路邊坡大噸位預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)孔、排水孔施工，以及危巖體錨固等地質(zhì)災(zāi)害治理工程。鉆機(jī)分為三個(gè)部分：泵站、操縱臺(tái)、主機(jī)。分體式結(jié)構(gòu)使搬遷、安裝迅速方便；可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離操縱，改善了員工的工作環(huán)境。其中1200mm的推進(jìn)架適用于施工空間較小的工況。

生產(chǎn)的錨固鉆機(jī)具有以下特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，解體性強(qiáng)，便于搬遷和安裝。對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性強(qiáng)，更適合腳手架上施工。鉆機(jī)動(dòng)力頭扭矩大，行程長(zhǎng)，鉆進(jìn)效率高。配有的跟管鉆進(jìn)鉆具（鉆桿、套管、偏心鉆頭等），在不穩(wěn)定地層用套管護(hù)壁開孔，常規(guī)球齒鉆頭終孔。鉆進(jìn)效率高，成孔質(zhì)量好。鉆機(jī)鉆孔角度范圍大，由上仰10°到下俯90°；或改裝成上仰90°到下俯10°。滑架可沿底架前后滑移，鉆孔定位方便、可靠。鉆機(jī)中心低，鉆具上、下方便。全液壓控制，操作方便靈活，省時(shí)、省力。可選配孔口集塵裝置，鉆機(jī)作為機(jī)械化的東西，我們也可以視為消耗品。那么我們?cè)谑褂们啊⑹褂弥泻褪褂煤蠖紤?yīng)該注意保養(yǎng)問題。如同一臺(tái)車一樣，保養(yǎng)得越好，那么從性能、壽命等方面都會(huì)得到更好的回報(bào)！

在眾多復(fù)雜的地質(zhì)鉆探鉆進(jìn)施工工程中，埋鉆、塌孔是施工中zui為常見也是zui為頭疼的問題。通常采用常規(guī)的鉆進(jìn)工藝方式很難保證鉆孔的質(zhì)量和施工效率。

然而跟管的出現(xiàn)解決了這一問題，在鉆進(jìn)的同時(shí)跟入套管保護(hù)鉆孔孔壁，利用套管的剛性導(dǎo)向作用抑制鉆孔彎曲。目前我國(guó)廣泛使用的是偏心式跟管鉆具和同心式跟管鉆具。同心跟管鉆具因其外鉆頭的壁厚較厚，同樣孔徑施工，沖擊功傳遞效果不如偏心鉆具，只有在鉆孔直徑較大，選擇高風(fēng)壓沖擊器時(shí)，效果才比較好，但制造費(fèi)用比偏心鉆具高的多。偏心式跟管鉆具不僅成孔直徑大，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，使用方便，因此得到了更廣泛的應(yīng)用。

液壓動(dòng)力頭式鉆機(jī)　

回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)的一種。由液壓馬達(dá)通過減速器驅(qū)動(dòng)，并以沿塔架上下移動(dòng)的動(dòng)力頭代替轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)上的轉(zhuǎn)盤和水，驅(qū)動(dòng)鉆桿和鉆頭旋轉(zhuǎn)切削巖層。可用直徑達(dá)1米的大型鉆頭鉆鑿大口徑水井,其特點(diǎn)是鉆進(jìn)速度快，鉆具的裝卸和下井管較簡(jiǎn)便，接長(zhǎng)鉆桿時(shí)無需提升鉆具，簡(jiǎn)免了卷揚(yáng)機(jī)、提升滑車、轉(zhuǎn)盤、水、方鉆桿等一系列部件。

潛孔振動(dòng)回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)　

是以振動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的方式鉆進(jìn)巖層的一種回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)。鉆具由鉆頭、振動(dòng)器、消振器和導(dǎo)向筒等組成。振動(dòng)器產(chǎn)生的激振力使整個(gè)鉆具作錐擺運(yùn)動(dòng)。鉆頭通過摩擦圈套裝在振動(dòng)器外殼的外面，一方面隨振動(dòng)器作頻率約為1000轉(zhuǎn)/分、振幅約9毫米的水平圓周振動(dòng)；另一方面又繞振動(dòng)器軸線作3～12轉(zhuǎn)/分的低速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以破碎巖層，而鉆桿則不轉(zhuǎn)，并借消振器避免將振動(dòng)傳給鉆桿。采用壓縮空氣反循環(huán)方式洗井，使巖屑通過位于振動(dòng)器中心的導(dǎo)管和鉆桿內(nèi)腔排出井外。這種鉆機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，鉆進(jìn)效率高。井孔直徑為600毫米左右,鉆進(jìn)深度可達(dá)150米。

靠鉆具的垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使鉆頭沖擊井底以破碎巖層。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但沒有循環(huán)洗井系統(tǒng),巖屑的清除與鉆機(jī)不能同時(shí)進(jìn)行，因而工效較低。鉆井深度一般在250米以內(nèi),有的可達(dá)500～600米。主要類型如下述。

沖抓錐 　

一種簡(jiǎn)單的沖擊式鉆機(jī)，利用鉆具本身的重量沖擊地層。鉆具的下端是幾個(gè)可以張合的尖角形抓瓣，當(dāng)鉆具在自身重量作用下向下運(yùn)動(dòng)時(shí),抓瓣張開,各抓瓣在直徑約1米的圓周上切入巖層,然后由卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絲繩提升鉆具，抓瓣在閉合過程中將巖屑抓入尖錐體內(nèi)，提出井口后再?gòu)堥_抓瓣卸出巖屑。沖抓錐的鉆井深度通常為40～50米，zui深可達(dá)100～150米。鋼絲繩沖擊式鉆機(jī) 　由桅桿和其頂端的提升滑輪、鋼絲繩、沖擊機(jī)構(gòu)、鉆具（包括鉆桿和鉆頭）、電動(dòng)機(jī)等組成。作業(yè)時(shí),電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)沖擊機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)鋼絲繩使鉆具作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。向下運(yùn)動(dòng)時(shí)靠鉆具本身重量使鉆頭切入并破碎巖層，向上運(yùn)動(dòng)則靠鋼絲繩的牽引。鉆具下落的高度即沖程大小，根據(jù)巖層情況確定，一般為0.5～1米，硬巖層用大值；沖擊頻率常用為30～60次/分。切下的巖屑用抽砂筒清出地面，也可用將鉆頭與抽砂筒合成一體的抽筒鉆具，鉆進(jìn)與清除巖屑同時(shí)進(jìn)行，使切下的巖屑直接進(jìn)入抽筒，積滿后提升鉆具，將巖屑倒出。為提高鉆頭的耐磨性和鉆進(jìn)速度，常在鉆頭端部堆焊鎢鋼粉，成為合金補(bǔ)焊鉆頭。復(fù)合式鉆機(jī)

有兩種類型：

一類是在轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)的基礎(chǔ)上增設(shè)沖擊機(jī)構(gòu),以回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)為主,當(dāng)遇到卵石層時(shí)用沖擊鉆進(jìn)的兩用水井鉆機(jī)，對(duì)各種地層的適應(yīng)性較強(qiáng)；另一類是將沖擊與回轉(zhuǎn)作用結(jié)合在一起鉆進(jìn)的水井鉆機(jī),如風(fēng)動(dòng)潛孔錘鉆機(jī)。它所使用的潛孔錘鉆具(圖5)由缸套和在缸套中上下運(yùn)動(dòng)的活塞等組成。缸套下端與鉆頭連接，上端通過螺紋接頭與鉆桿相連，由空氣壓縮機(jī)提供的0.7～1.4兆帕的高壓空氣通過活塞上方的逆止閥、空氣分配器和活塞下方的進(jìn)氣口，推動(dòng)活塞沖擊頻率作為 700～1200次/分的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使活塞頻繁地沖擊鉆頭，以增強(qiáng)鉆頭鉆進(jìn)巖層的能力。與此同時(shí)，鉆具以35～60轉(zhuǎn)/分的較低轉(zhuǎn)速作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由活塞上、下空腔排出的空氣，向下進(jìn)入鉆頭，起冷卻鉆頭的作用，并將孔底巖屑帶出井口。其回轉(zhuǎn)和循環(huán)洗井部分的結(jié)構(gòu)與用壓縮空氣洗井的轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)基本相同，所用鉆頭為碳化鎢球齒鉆頭或牙輪鉆頭等。風(fēng)動(dòng)潛孔錘鉆機(jī)可用于硬巖層深井的鉆進(jìn)，鉆進(jìn)速度高，且鉆井速度不因鉆進(jìn)深度的增加而降低，鉆出的井孔較直。

為了適應(yīng)不同地層鉆進(jìn)的需要，提高鉆進(jìn)效率，水井鉆機(jī)正向多用途鉆機(jī)及全液壓傳動(dòng)與操縱的方向發(fā)展：即一臺(tái)鉆機(jī)備有多種設(shè)備和附件，可采用沖擊式、回轉(zhuǎn)式和潛孔錘等多種鉆井方式；還可采用泥漿洗井、壓縮空氣洗井和正、反循環(huán)洗井等方法。

全液壓鉆機(jī)的基本組成  

從系統(tǒng)仿真建模角度，多變幅工程鉆機(jī)可分為四個(gè)主要部分：動(dòng)力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、操作系統(tǒng)。工程鉆機(jī)作為一個(gè)有機(jī)的整機(jī)，其性能與各個(gè)系統(tǒng)的關(guān)系密不可分。 

1)動(dòng)力系統(tǒng) 

由于工程鉆機(jī)的工作地點(diǎn)主要在野外，環(huán)境溫度變化大，所受負(fù)荷、沖擊也大，并且鉆進(jìn)過程中產(chǎn)生大量的灰塵，污染物較，維護(hù)不便，因此鉆機(jī)的動(dòng)力由柴油機(jī)來提供。柴油機(jī)工作性能可靠、維修方便、燃油消耗經(jīng)濟(jì)，符合工程鉆機(jī)的工作特點(diǎn)。 

2)液壓系統(tǒng) 

多變幅工程鉆機(jī)的主要?jiǎng)幼饔姓麢C(jī)的行走、平臺(tái)回轉(zhuǎn)、變幅油缸的變幅、鉆具的給進(jìn)、鉆具的起拔、回轉(zhuǎn)器的回轉(zhuǎn)、鉆具的夾緊、鉆具的卸扣等，所有的運(yùn)動(dòng)都靠液壓傳動(dòng)來完成。根據(jù)以上工作動(dòng)作要求，把液壓元件通過油管有機(jī)的連接起來即是工程鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)。 

柴油機(jī)利用泵把機(jī)械能以液壓油為介質(zhì)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗埽瑐鬟f給給進(jìn)油缸和馬達(dá)，再轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，機(jī)械能傳給各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和工作的各個(gè)過程。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞直接決定鉆機(jī)的性能。同樣的液壓元件，系統(tǒng)不同對(duì)鉆機(jī)的性能影響很大。本鉆機(jī)根據(jù)鉆進(jìn)的工藝特點(diǎn)及動(dòng)作要求采用雙泵系統(tǒng)，使用一個(gè)負(fù)載敏感泵和一個(gè)恒壓變量泵。 

3)機(jī)械系統(tǒng) 

多變幅工程鉆機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)是完成鉆機(jī)各個(gè)動(dòng)作的執(zhí)行者，基本包括： 履帶行走裝置：整個(gè)鉆機(jī)的基體和支撐部分，承受整個(gè)鉆機(jī)的質(zhì)量和鉆進(jìn)過程中外載荷的反力，并且可以做短距離的行走，搬遷方便，減少作業(yè)輔助時(shí)間。 

回轉(zhuǎn)裝置：在某個(gè)工作位置，使機(jī)身圍繞*回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一定的角度，這樣整機(jī)不用移動(dòng)就可以做多角度施工。 

工作裝置：是鉆機(jī)完成鉆進(jìn)的主要組成部分，常用的有機(jī)身、回轉(zhuǎn)器、夾持器、卸扣器等。工作裝置是整個(gè)鉆機(jī)的核心，為鉆機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)，工作裝置驅(qū)動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn)和給進(jìn)；當(dāng)起下鉆具時(shí)，除了驅(qū)動(dòng)鉆桿前進(jìn)和后退外，還  可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械擰卸鉆桿。

4)操縱裝置 

全液壓鉆機(jī)的操縱裝置作系統(tǒng)是對(duì)柴油機(jī)、液壓閥、液壓泵、換向閥和執(zhí)行元件控制的操作裝置，把所有的執(zhí)行元件通過管路連接集中在一個(gè)操作平臺(tái)上，通過操作液壓手柄可控制鉆機(jī)的各種工作過程。