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簡介

博野全液壓水井鉆機廠家，一般分回轉式鉆機機、沖擊式鉆機和復合式鉆機3大類。依靠鉆具的回轉運動破碎巖層而成孔。主要有大、小鍋錐鉆機，正、反循環轉盤式鉆機，液壓動力頭式鉆機，潛孔振動回轉式鉆機等。簡單的回轉式鉆機只有鉆進裝置，結構完善的回轉式鉆機則有鉆進裝置和循環洗井裝置兩部分組成。轉盤式水井鉆機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。鉆頭分全面鉆進用鉆頭和環狀鉆進用鉆頭兩大類。

大、小鍋錐 　

博野全液壓水井鉆機廠家，利用其鍋錐形鉆具旋轉切削土層。根據鉆具的大小分別稱為大鍋錐和小鍋錐，可由人力或動力驅動。切下的土屑落到鍋內，提升到地面卸出，其結構簡單,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、反循環泥漿洗井轉盤式鉆機　

，常用的回轉式鉆機,即正循環泥漿洗井轉盤式鉆機由塔架、卷揚機、轉盤、鉆具、泥漿泵、水和電動機等組成。作業時，動力機通過傳動裝置驅動轉盤，由主動鉆桿帶動鉆頭以30～90轉/分的轉速旋轉破碎巖層。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、潤滑鉆頭；井底巖屑通過鉆桿外的環形通道被帶出井口，在沉淀池沉淀后，泥漿流回泥漿池供循環使用。反循環泥漿洗井轉盤式鉆機的鉆進方式和結構與上述基本相同，但泥漿的循環方式相反：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鉆頭水口通過鉆桿內腔向上抽吸出井，回到沉淀池。這種方式稱泵吸反循環。也可用水泵將加壓水流從井底通過噴嘴射入鉆桿內腔，形成攜帶巖屑的上升水流，稱射流反循環。鉆機在鉆桿內可形成很高的上升流速，排出巖屑和卵石的能力較強，因而鉆進速度較快。

適用于土層、一般砂層和卵石直徑小于鉆桿內徑的松散地層，所用鉆桿的內徑較大,一般為150～200毫米，zui大可達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，井深在50米以內時排屑效率較高。壓氣洗井轉盤式鉆機 　是在轉盤回轉式鉆機上用空氣壓縮機代替泥漿泵，用壓縮空氣代替泥漿洗井。通常采用反循環方式,又稱氣舉反循環（圖2）。即將壓縮空氣通過供氣管路送至井內氣水混合室，使其與鉆桿內的水流摻混，形成比重小于 1的摻氣水流。在鉆桿外圍環形水柱的重力作用下，鉆桿內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。采用這種鉆機在井深較大時(50米以上)，排屑能力大于采用泵吸或射流反循環的鉆機，因而適用于井深較大的情況和缺水的干旱地區，以及寒帶凍土地層。

有的轉盤式鉆機同時備有泥漿泵和空氣壓縮機，可根據情況選用不同的洗井方式。

液壓動力頭式鉆機　

回轉式鉆機的一種。由液壓馬達通過減速器驅動，并以沿塔架上下移動的動力頭代替轉盤式鉆機上的轉盤和水，驅動鉆桿和鉆頭旋轉切削巖層。可用直徑達1米的大型鉆頭鉆鑿大口徑水井,其特點是鉆進速度快，鉆具的裝卸和下井管較簡便，接長鉆桿時無需提升鉆具，簡免了卷揚機、提升滑車、轉盤、水、方鉆桿等一系列部件。

潛孔振動回轉式鉆機　

是以振動和回轉運動相結合的方式鉆進巖層的一種回轉式鉆機。鉆具由鉆頭、振動器、消振器和導向筒等組成。振動器產生的激振力使整個鉆具作錐擺運動。鉆頭通過摩擦圈套裝在振動器外殼的外面，一方面隨振動器作頻率約為1000轉/分、振幅約9毫米的水平圓周振動；另一方面又繞振動器軸線作3～12轉/分的低速旋轉運動以破碎巖層，而鉆桿則不轉，并借消振器避免將振動傳給鉆桿。采用壓縮空氣反循環方式洗井，使巖屑通過位于振動器中心的導管和鉆桿內腔排出井外。這種鉆機結構簡單，鉆進效率高。井孔直徑為600毫米左右,鉆進深度可達150米。

靠鉆具的垂直往復運動，使鉆頭沖擊井底以破碎巖層。其結構簡單,但沒有循環洗井系統,巖屑的清除與鉆機不能同時進行，因而工效較低。鉆井深度一般在250米以內,有的可達500～600米。主要類型如下述。

沖擊器的類型 

1、按沖擊器的配氣方式和結構特點，可以分為有閥和無閥兩種類型

（1）有閥式沖擊器，這類沖擊器的特點，是由配氣結構的閥片控制的。按排氣方式可分為旁側排氣和中心排氣兩種。旁側排氣沖擊器使用zui早，因其汽缸內的氣體由鉆頭兩側排出，故稍旁側沖擊器、中心排氣沖擊器是使汽缸內的氣體經鉆頭的中心孔排出。這種沖擊器的排粉效果好，鉆頭使用壽命長，鉆進效率高，較旁側沖擊器更適用于潛孔鉆進的條件和要求。目前，用于巖土鉆掘的沖擊器多為中心排氣沖擊器。 

（2）無閥沖擊器，這種沖擊器沒有閥，控制活塞往復運動的配氣系統是布置在汽缸壁上，當活塞運動時自動配氣。由于這類沖擊器不用閥片配氣，所以稱為無閥式沖擊器。這類沖擊器的工作壓力比有閥式要低，在相同工作壓力下產生的沖擊功要大一些。 

2、按沖擊器的額定工作壓力，可以分為低風壓沖擊器和中高風壓沖擊器。 

①低風壓沖擊器，一般是指其額定工作壓力在0.5～0.7Mpa，如宜化一英格索蘭礦山工程機械有限公司生產的CIR系列，無錫探礦機械產生產的WC及DJ系列，嘉興冶金機械廠生產的廠系列沖擊器。

②中高風壓沖擊器，是指工作壓力在0.7Mpa以上沖擊器，一般將工作壓力在0.7～1.2Mpa的沖擊器叫作中風壓沖擊器，工作壓力在1.2Mpa以上的沖擊器叫作高風壓沖擊器。 

③按沖擊的鉆進口徑可分為小口徑沖擊器和大口徑沖擊器，孔口徑在200mm以下的沖擊器為小口徑沖擊器，如CIR90、CIR110、CIR150、CIR170、J－80、J－80B、J100、J－100B、J150等系列沖擊器，成孔口徑大于200mm的沖擊器叫做大口徑沖擊器如DH、DHD、CJZ、JW－200、J－200B、J－250、FGC－15等系列沖擊器。

④按潛孔錘錘的中心通孔形成分為普通潛孔錘和貫通式潛孔錘GC－15O 為貫通式潛孔錘，其余為普通式潛孔錘。貫通式潛孔錘的研制成功，為進行大口徑硬巖、砂卵石層鉆進，以及進行反循環連續取樣及繩索取的鉆進技術的發展創造了條件，提高鉆進效率的同時，降低了設備（壓縮機風量及風量）配套要求，提高了鉆進深度。

二、沖擊器的結構及其工作原理 

沖擊器是一個能產生沖擊作用的氣功裝置，其基本結構一般由配氣機構，內外缸、活塞幾部分組成空氣潛孔錘的工作原理 

通過不斷改變進排氣方向，就可實現活塞在氣缸內的不斷往復運動，從而也能不斷反復沖擊鉆頭，這就是氣功沖擊器工作的zui簡單原理和過程。造成控制反復改變進排壓縮空氣方向的機構叫配氣機構，配氣機構是沖擊器的核心部分，當壓縮空氣進入前氣室時推動活塞上行，當壓縮空氣進入后氣室時推動活塞下行。活塞是沖擊器的一個能量轉換裝置，它依靠活塞運動將壓縮空氣的能量轉換為沖擊的機械能，一般是以沖擊動態表示，沖擊功的大小決定于活塞的重量及運動速度。下面就以圖二闡述沖擊器的基本工作原理。 

壓縮空氣經左側進氣缸進入內缸4和外缸3間的環槽，由內缸的徑向進氣孔進入前氣室（圖中位置），推動活塞5上行（回程），后氣室內氣體由于容積變小而排氣，經活塞上端內孔與上接頭1下部芯管之間環狀間隙排到初套6的下環槽，此時前氣室處于進氣行程，后氣室處于排氣行程。當活塞中部環面接觸內缸下端內孔后，既關閉了前氣室的進氣通道，前氣室處于封閉狀態，室內壓縮氣體開始膨脹作動，繼續推動活塞上行，此為膨脹過程。當活塞上端內孔與芯管密封面接觸而關閉排氣環槽后，后氣室內氣體處于壓縮狀態，進入壓縮行程。活塞繼續上行，當底端面越過襯套上徑向排氣孔后，前氣室開始排氣，經襯套內孔直接排到下部環槽，此時前氣室為排氣行程。當活塞上環面越過內缸環槽后，壓氣開始進入后氣室，后氣室處于進氣行程，活塞作減速運動，直至速度為零而停止運動，即完成了活塞的回程運動。活塞沖程時前后氣室經歷的過程相反，前氣室依次經歷排氣行程，壓縮行程和進氣行程，后氣室依次經歷進氣行程、膨脹行程和排氣行程。經潛孔錘作功后的廢氣內襯套下環槽經外缸徑向孔排至外缸與外套管之間的環狀通道，再經上接頭右側排氣孔及專門排氣管排出外，壓氣在孔內形成*的封閉循環。空氣潛孔錘鉆進技術參數空氣潛孔錘鉆進技術不同于普通的切削與研磨原理。它是將壓縮機產生的壓縮空氣的能量通過空氣潛孔錘這個能量轉換裝置，對需要破碎的巖石產生高頻的沖擊能量，當這個能量（沖擊功）達到巖石的臨界破碎功時，便產生體積破碎，同時工作后的氣體在一定的風速條件下將巖石顆粒排出孔外以實現鉆進的目的。潛孔鉆鉆進的操作技術雖然簡單，但是沒有科學和熟練的操作，不可能取得理想的鉆進效果，有時還可能發生麻煩。因此，合理的選用鉆進技術參數如鉆壓、風壓、風量和轉速是取得理想鉆進效果的基本條件鉆壓  空氣潛孔錘鉆進的基本工作過程，是在靜壓力（鉆壓）、沖擊力和回轉力三種力作用下不碎巖的。其鉆壓的主要作用是為保證鉆頭齒能與巖石緊密接觸，克服沖擊器及鉆具的反彈力，以便有效地傳遞來自沖擊器的沖擊功。鉆壓過小，難以克服沖擊器的工作時的背壓和反彈力，直接影響沖擊功的有效傳遞，鉆壓過大，將會增大回轉阻力和使鉆頭早期磨損對于潛孔錘全面鉆進，一般認為單位直徑的壓力值在30～90kg/cm，而對于潛孔錘取心鉆進，壓力*值可查資料較少，據中國地質大學對空氣潛孔錘取心鉆進的壓力*值，在軟至中硬巖層為78～199N/㎝2，據成都水文隊試驗資料通過鉆壓計算，在軟至中硬巖層一般多為2.94～4.9KN，即單位面積上的鉆壓為41～68N/㎝2。但筆者認為，鉆壓的合理選擇應考慮到鉆進方式（裸孔或偏心跟管、全面鉆進或取心鉆進），設備性能、鉆具匹配（鉆具鉆量），以及所選用的沖擊器的性能（如低風壓還是中高壓，因工作壓力的不同而背壓不同）進行綜合考慮，既要達到的鉆進效果，還要zui大限度地減少鉆具及鉆頭的磨損。

轉速轉速的高低主要和沖擊器的沖擊頻率，規格大小以及鉆巖的物理機械性質有關。一般轉速選用每分鐘20轉左右為好，轉速過高會造成鉆頭的嚴懲磨損和鉆進效率的降低，由于氣功潛孔錘進是以沖擊碎巖的，回轉速度為改變鉆頭合金的沖擊破巖位置，避免重復破碎，因此，合理的轉速應保證在*的沖擊間隔范圍之內。

空氣潛孔錘在取芯鉆進中的應用  

空氣鉆進以其能大幅度鉆進效率，保證工程質量，降低施工成本，具有顯著的技術經濟效益而被視為現代鉆探技術與衡量鉆探技術水平的標志之一，受到國內外鉆探行業的重視。國外經過半個世紀的發展，進入７０～８０年代，空氣鉆進技術日益完善，形成了以含氣低密度介質，多種循環方式、多種碎巖方法的多工藝空氣鉆進技術，廣泛應用于石油、煤油、固體礦產、水文水井、工程地質勘察，工程施工等領域，獲得了較好的經濟效益和社會效益

主要技術裝備與機具  

空氣潛孔錘鉆進的主要設備與機具配套是：鉆機、空壓機、氣動沖擊器、鉆具等，以及附屬設備。

對主要設備機具的基本技術要求： 

一、鉆機：常規油壓鉆機及水文水井鉆機。動力頭鉆機基本適用。應重視鉆機具有相匹配的低轉速性能（一般20～40r/min），具有較好的加壓、減壓機構，給進行程大、機動性能好，履帶式液動力頭工程及錨固鉆機應優先選用。 

二、空壓機：作為氣動沖擊器的動力源，又是吹洗井底巖屑，冷卻鉆頭的洗井介質。因其風壓既要滿足沖擊器的工作需要，又要能排出巖屑，所以在選用空氣壓縮機時應根據沖擊器的工作性能，鉆孔口徑深度等因素進行綜合考慮。 

三、氣動沖擊器：國內外產品型號繁多，要根據鉆孔口徑、深度以及鉆進工藝方法合理選擇，基本類型為低壓、中壓潛孔沖擊器鉆具組合的整體結構  潛孔錘取心鉆具的組合，是以潛孔沖擊器通過自行研制的花鍵軸套式聯動器與取心鉆具連接成可拆卸的整體，再與鉆桿柱、主動鉆桿、液壓動力頭連接。下入孔內，通過空壓機供給具有一定壓力的壓縮空氣，在鉆機的回轉作用下，實現潛孔錘鉆具的沖擊回轉鉆進鉆具類型 （一）取心單管鉆具

 1、鉆具結構見圖：  動力頭——鉆桿柱——潛孔沖擊器——自行研制的花鍵軸套式聯動器——特殊巖心管接頭——上擴孔器——厚壁巖心管——下擴孔器——取心卡簧及鉆頭（柱齒或片齒） 

2、特點：結構簡單，易于加工，操作簡單，厚壁巖心管強度高，采用8mm大螺卵，增大了螺紋的而未沖擊強度，易于拆卸。

3、適用范圍：在完整、比較完整的均質或非均質，中硬、硬巖層取心鉆進及空氣潛孔錘不取心鉆進中可配合分段取心。

對單動雙管取心鉆具結構要求 

①    單動裝置性能良好、靈活可靠、保證內容不轉動。

②    具有足夠的內通風斷面，確保壓縮空氣暢通，風阻小。

③    風外管同軸度好，卡簧與卡簧配合適度，采心功能可靠。擴孔器：擴孔器的作用是修整孔壁，保持孔徑符合規定要求，保持孔內鉆具，在沖擊回轉作用的穩定性，防止鉆頭早期磨損，延長鉆花鍵軸套式聯動器  采用何種機構將潛孔沖擊器的沖擊功及鉆機回轉力短傳遞到孔內取心鉆具及鉆頭上，是實現沖擊回轉取心鉆進的關鍵部分。通常潛孔沖擊器與鉆頭的連接多采用花鍵賀柱銷式。結構雖然簡單，但其徑向間隙過大，同心度差，不能適應較長取心鉆具的連接強度和預防鉆孔彎曲的要求。為將潛孔沖擊器之沖擊力及鉆具回轉扭矩有效地傳遞到巖管，通過多種方案比較，創造性地設計出花鍵軸套式聯動器裝置，花鍵軸寺通過特殊變徑接頭與沖擊器外擄下接頭相連，花鍵軸下端采用頂錐式“梯形螺旋紋”與巖心管接頭相連，上端直接接受沖擊器活塞垂直傳遞沖擊力，成功地解決了沖擊器與取心鉆具連接及沖擊回轉力的傳遞。空氣潛孔錘取心鉆頭  為了實現取心鉆進，應根據空氣鉆進的基本特點，巖石的機械物理特性進行設計鉆頭，以取得的應用效果，取心鉆頭分為單管與雙管兩種結構 

1、鉆頭體：當沖擊回轉時，鉆頭體承受著沖擊、回轉扭矩，軸向靜載荷，處于復雜的應力狀態，為適應氣功沖擊回轉鉆進的技術要求，鉆頭體材質應具有高的抗擠壓、抗彎曲、抗扭強度，本次試驗選用FF710釬頭鋼，這是一種低炭板狀馬氏體鋼，空冷硬度可達HRC40～45，機械強度高，韌性好，耐磨，抗沖擊性能好，經鍛制按鉆頭冠部設計加工成型，為適應各種地層的需要，可將鉆頭體進行調質和表面滲氮外照，以進一步提高鉆頭體的強度和耐磨性以提高鉆頭的使用壽命。

2、鉆頭體連接螺紋，應具有連接強度高，易拆卸的特點，通過強度計算設計螺距8mm特殊梯性和母螺紋連接型式，鉆頭內車削錐度3°的卡簧座。 

3、鉆頭體通風排粉糟。通過計算在鉆頭底唇及內外側面銑磨通風排粉弧形通道10×20mm四組。

4、硬質合金 柱齒鉆頭選用21122180－1R34錐形齒或Q120180－4R63，φ12×18mm球形齒，片齒鉆頭選用QK2722－22－0252型27×16×22mm，在硬巖一般選用球形齒，在較軟巖先用錐形齒或片齒以提高巖心強度。 

5、合金排列：合金的排列形式應根據鉆機的轉速，巖石的機械特性（體積破碎功）以及所選用的沖擊器類型綜合考慮。單管柱齒均以冠部內外斜鑲式（35°），內外出刃1.5～2.5mm，底出刃5mm，φ130/110鉆頭冠部合金分為四組計12粒（內刃4粒，外刃8粒），單管片齒采取直鑲式均布六片內外出刃1.5～2.5mm，底刃5～8mm。

6、固齒方式：采取冷壓、熱壓或高頻焊接方式，當進行硬巖鉆進時采取冷壓，以免掉齒式合金碎裂。鉆頭適用范圍  潛孔錘單管取心鉆頭（柱齒及片齒）主要適用于較完整的中硬、硬、中等研磨性、脆性的可鉆性4～8給均質或非均質的砂巖、石灰巖以及火成巖類地層，亦可用于可鉆性3～5級砂巖、粉砂巖層，不適應軟的塑性泥質巖類地層。 

潛孔錘雙管取心鉆頭，主要適用于較完整較破碎的中硬－硬、中等研磨性、具脆性的可鉆性4～8級均質或非均質的砂巖、灰巖及成巖以及第四系砂卵石層鉆進，亦可用于可鉆性3～5級砂巖、粉砂巖層。取芯卡簧  卡簧與卡簧座配套使用，專門用以卡取巖心，是潛孔錘取的鉆具，不可少的重要易損零件特點：卡簧應根據巖石特點，注意卡簧內徑與鉆頭內徑的精密配合，一般卡簧自由內徑較鉆頭內徑小0.3～0.5mm，單簧卡簧應重視巖心與卡簧有效通風斷面的合理設計，以減少風阻及巖心堵塞空氣潛孔錘取心鉆進生產試驗  

空氣潛孔錘鉆進的地質條件，通常適用于可鉆研性5～10級的中硬—堅硬巖石才能充分體現出其技術*性，然而為拓展其應用領域及與常規地質鉆探設備的配套使用，分別在四川盆地以沉積巖為主的泥質，鈣質膠結的泥巖、砂巖、粉砂巖為主的一套“紅色地層”，和含水半富的厚層砂卵礫石層以及成都周邊的花崗巖、片麻巖、石灰巖等硬碎性地層進行了生產試驗，其主要工作對象不僅包括以月攻地質、工程地質、環境地質勘探、水井鉆探、工程地質勘察，而且包括地質災害治理、水利水電基礎施工、邊坡支護與錨固超前預支護管棚施工等鉆探為目的的鉆探工作。雖然試驗的地層不是很全面，但其有一定的代表性，不過作為技術方法配套以及潛孔錘鉆進獲得的技術經濟指標仍可以進行綜合評價。