凿岩机械气动工具,2007(1)1概述潜孔锤跟管钻进技术是在潜孔锤钻进成孔过程中逐步发展起来的一门新的钻进技术,也是近年来对付第四纪覆盖层包括卵砾石层、坡积层、流砂层等地层非常有效的一门钻进新技术。潜孔锤跟管钻进目前主要有潜孔锤偏心跟管钻进和同心跟管钻进两类,这里主要论述潜孔锤偏心跟管钻进技术。在国际上,潜孔锤偏心跟管钻进技术较有代表性的是最初在卵砾石地层钻进中应用的阿特拉斯·考普科(AtlasCopco)公司的0dex法,如图1,以及德国斯坦威克(STENUICKDEUTSCHLANOGMBH)公司由潜孔锤偏心跟管钻进技术赵建勤(中国地质科学院探矿工艺研究所,四川成都610081)摘要:主要介绍潜孔锤偏心跟管钻进技术、SP系列偏心跟管钻具的特点以及潜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图1国外0dex法潜孔跟管钻具两个动力头分别驱动钻杆和护壁套管进行的双回转跟管钻进法即土星法和海王星法等。在国内,潜孔锤跟管钻进技术是随着潜孔锤钻进技术的引进、消化发展起来的。特别是近年来,我国的水电站、高速公路、铁路40凿岩机械气动工具,2007(1)图2单偏心三件套跟管钻进系统示意图及城市基础设施等建设工程中,遇到了大量的地质灾害防治、基础加固等复杂地层的工程施工,使潜孔锤跟管钻进技术得到了空前的发展。国际上已经有的潜孔锤偏心跟管钻进技术基本上在国内都得到了广泛的应用。中国地质科学院探矿工艺研究所在潜孔锤跟管钻进技术领域内研究起步较早,自“七五”开始研究以来,特别是“九五”期间的进一步开发、完善,已经形成了与潜孔锤偏心跟管钻进技术相配套的数十种单偏心、双偏心、三偏心等潜孔锤跟管钻具产品,不仅服务于地质勘察、地质灾害治理领域,还满足了水电站、高速公路、铁路及城市基础设施等建设工程的需要。其中,SP系列潜孔锤偏心跟管钻具是专利产品,专利号是:ZL200320115202.8。其产品规格有:SP108、SP127、SP140、SP146、SP168、SP178、SP194、SP219、SP245等。SP系列跟管钻具可与常用的冲击器相配套。2潜孔锤偏心跟管钻进系统及工作原理2.1潜孔锤偏心跟管钻进系统潜孔锤偏心跟管钻进系统主要由潜孔冲击器、偏心跟管钻具(单偏心扩孔式或双偏心、三偏心扩孔式)、管靴、套管等构成。在潜孔锤偏心跟管钻进系统中,无论是哪种偏心跟管钻具都是通过偏心跟管钻具钻进时钻出大于套管外径的孔,并当钻进至预定地层,可将跟管钻具收敛,使跟管钻具的最大外径小于管靴、套管的内径,从而取出跟管钻具,套管则留在地层内保护孔壁。图2是单偏心三件套跟管钻进系统示意图,单偏心三件套跟管钻具由中心钻头、偏心扩孔钻头、导正器、联接销系统等组成。2.2潜孔锤偏心跟管钻进工作原理单偏心三件套潜孔锤偏心跟管钻具工作时由钻机提供回转扭矩及推进动力。正常钻进时,由空气压缩机提供的压气,经钻机、钻杆进入潜孔冲击器使其工作,冲击器的活塞冲击跟管钻具的导正器,导正器将冲击波和钻压传递给偏心钻头和中心钻头,破碎孔底岩石。同时,钻机带动钻杆回转,钻杆将回转扭矩传递给冲击器并由冲击器通过花键带动跟管钻具的导正器转动,导正器上有偏心轴,导正器转动时偏心钻头张开,并在开启到设计位置后被限位,使中心钻头、偏心钻头同时随导正器旋转。偏心钻头钻出的孔径大于套管的最大外径,使套管不受孔底岩石的阻碍而跟进。套管的重力大于地层对套管外壁的摩擦阻力时,套管以自重跟进;当套管外壁的摩擦阻力超过套管的重力时,内层跟管钻具继续向前破碎岩石,直到导正器上的凸肩与套管靴上的凸肩接触,此时,导正器将钻压和冲击波部分传给套管靴,迫使套管靴带动套管与钻具同步跟进,保护已钻孔段的孔壁。导正器表面开有吹岩屑的气孔,也有使孔底岩屑能够排出的气槽。大部分压缩空气经冲击器作功后通过导正器中心孔、偏心钻头和中心钻头达到孔底,冲刷已被破碎或松散的孔套管冲击器管靴偏心钻头中心钻头导正器41凿岩机械气动工具,2007(1)图3单偏心三件套跟管钻具岩渣流向示意图底岩石、冷却钻头,并携带岩粉经中心钻头、导正器的排粉槽进入套管与冲击器、钻杆的环状...
