潜孔锤跟管钻进技术研究

逄忠玉

(黑龙江省有色金属地质勘查701队，哈尔滨 150028)



潜孔锤跟管钻进技术研究

逄忠玉

(黑龙江省有色金属地质勘查701队，哈尔滨 150028)

在地矿勘探、岩土工程施工过程中，复杂地层的钻进与取样始终是一个技术难题。由于地质的特殊性，常规的钻进技术根本不能满足技术需要，为了解决地层钻进工作的难题，潜孔锤跟管钻进技术应运而生。综述了潜孔锤及潜孔锤跟管钻进技术，介绍了潜孔锤跟管钻进技术分类，对潜孔锤跟管钻进技术工程实例应用进行分析，以加强钻孔技术研究，争取为我国地质工程做出更大的贡献。

潜孔锤；潜孔锤跟管钻进技术；工程应用

目前，地矿勘探和岩土工程迅猛发展，但由于各种限制因素，比如地况的特殊性，地矿勘探和岩土工程发展遇到了很多阻力。为了加快我国经济发展，工程技术攻关部门不断突破，取得了一定的成绩，其中潜孔锤跟管钻进技术是比较有代表性的技术。潜孔锤跟管钻进技术在地质工程中的应用发挥了很大作用，解决了很多工程技术难题。

1 潜孔锤及潜孔锤跟管钻进技术简介

潜孔锤在地质工程中发挥了重要的作用，它是以压缩空气为主要动力的一种冲击工具，它所产生的冲击功和冲击频率可以直接传给钻头，再通过钻机和钻杆回转驱动，形成对岩石的脉动破碎能力，同时利用冲击器排出的压缩空气，经冷却作用将破碎后的岩石排出，这样就可以实现回转钻进。根据结构特点，可以将它分为有阀式和无阀式，潜孔锤的基本工作原理是通过不断改变进气和排气方向，使气缸进行往复运动，使其不断冲击钻头。在潜孔锤的整个结构中，配气机构是它的核心部件，而活塞是能量转换装置，它将压缩气体的能量转化为机械能。在潜孔锤跟管钻进技术中，选择合理的参数是非常重要的，重要的参数有钻压、风压、转速及风量。其中钻压是保证钻头齿能与岩石紧密接触，克服冲击器及钻具的反弹力，以有效传递冲击功，一般潜孔锤全面钻进时的压力在30～90 kg/cm，而转速一般保持在20 r/min比较理想，当转速过高时，会对钻头造成一定的伤害。空气量需要根据气动潜孔冲击器的性能参数来确定。

2 潜孔锤跟管钻进技术分类

2.1 气动潜孔锤跟管取芯钻探技术

气动潜孔锤跟管取芯钻探技术是潜孔锤跟管钻进技术中的关键，该技术以国内水利水电地质勘察部门的钻探技术装备为基础，以安全、实用为基本原则，借鉴了空气潜孔锤同心跟管钻进、取芯钻进技术，在此基础上进行科学、合理整合，最终形成了钻进速度快、取芯质量好的钻探技术。该技术采用了国内钻探系列的优质管材，考虑了钻进工作对钻具的较高要求，优化了钻具结构。在设计气流通道时，考虑气流通道要满足冲刷净化孔底和冷却孔底钻头的要求。另外，对钻具的几何外形提出了一定的要求，即钻具外型要尽量简单，便于装配。

气动潜孔锤跟管取芯钻探工艺主要包含开孔、钻具到位判断及钻进规程参数设置等。在技术实施过程中，需要注意的事项有：第一，每次下钻接近孔底时，要严格控制下钻速度，采用最低速下钻。第二，为避免因孔内钻具长度误差导致中心钻具到位判断失误，下钻时，必须拧紧每一根钻杆。同时，螺纹连接必须用加力杆拧紧。总之，在技术实施过程中，必须严格按照操作规程进行，才能保证工程实施质量和进度。

2.2 冲击式金刚石取心跟管钻进技术

冲击式金刚石取心跟管钻进技术是针对钻探过程中遇到的钻进、保护孔壁及取心等难题而设计的。该技术的设计原则是：第一，以国家地质勘测部门规定的钻探技术、工艺及设备为基础，解决钻孔垮塌和采集岩心等实际问题。第二，对冲击式金刚石取心跟管钻具进行设计，钻具长度不能长于3 m。第三，以液体为动力传递介质冲击器，冲击器要满足一定的条件。

冲击式金刚石取心跟管钻进技术不是非常复杂，主要的技术工艺包括孔内钻具工作情况判断、导向孔及钻进规程参数设置。其中钻进规程参数设置是比较关键的步骤，只有参数设置合理才能保证钻探的顺利实施。另外，在下钻前，必须严格检查钻具张敛动作是否灵活，水路是否畅通。提钻时，如果钻具在套管脚受阻，转动钻杆可解除阻力，严禁强力提拔，要时刻注意观察、判断孔内情况。

2.3 气动潜孔锤跟管钻进成孔技术

气动潜孔锤跟管钻进成孔技术施工工艺为锚孔定位、钻机就位、潜孔锤跟管造孔、吹孔、下锚、锚索体注桨、张拉及补偿张拉。其中锚孔定位必须严格按照要求施工，一定要保证开孔钻具与设计锚孔轴线方位保持一致，钻机就位时要保证钻机位置的准确性和稳固性。另外，钻进规程参数是比较重要的数据，一定要设置合理的规程参数。在钻进过程中，不能盲目加大钻压，要时刻观察气压表。在钻进过程中，要注意钻杆的抖动情况，如果遇到钻杆抖动严重的情况，要提动钻具，然后再缓慢放下，注意特殊情况。

3 潜孔锤跟管钻进技术工程实例应用分析

随着地质工程的发展，潜孔锤跟管钻进技术在各类地质工程中得到了广泛应用，工程实例包括二郎山龙胆溪滑坡整治工程、黄金坪电站坝基灌浆工程、雅砻江官地水电站边坡预应力锚索工程等。

第一，二郎山龙胆溪滑坡整治工程。工程的大致概况是在紧邻公路处出现大规模的滑体，且滑面比较深、稳定性比较差。为了保护公路，采用较长的堆积体锚索和较深的堆积体抗滑桩，而工程中跟管钻进困难重重，因此，在工程施工中，采用了较为有效的潜孔锤跟管钻进技术，严格按照技术实施标准进行，取得了比较理想的效果。第二，黄金坪电站坝基灌浆工程。此工程为增强金坪电站的蓄水供电能力，对其进行加固和维修，拟采用砾石土心墙坝或沥青混凝土心墙堆石坝。但在施工中，由于黄金坪水电站坝区砂卵砾石覆盖层深厚，且地层架空严重，这种地质造成钻孔极为困难，为解决这个难题，在钻孔施工中同样采用了潜孔锤跟管钻进技术，取得了较为理想的效果。第三，雅砻江官地水电站边坡预应力锚索工程。这个工程主要包括左岸缆机固定端和机房开挖及支护两大工程。在这个工程中，遇到的是高山峡谷地形，且地质复杂，包含角砾集块和凝灰质，导致施工钻进困难。为解决钻进困难的问题，采用了潜孔锤跟管钻进技术，最终施工得以顺利进行。

4 结语

潜孔锤跟管钻进技术在我国地质工程发展中发挥了重要作用，已应用于很多地质工程，但潜孔锤跟管钻进技术要求相对较高，需要严格按照技术要求施工，技术单位要不断加强钻孔技术研究，争取为我国地质工程做出更大的贡献。

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Research on DTH hammer with pipe drilling technology

PANG Zhong-yu

(Heilongjiang Nonferrous Metal Geological Exploration No. 701 Team,Harbin 150028,China)

Drilling and sampling of complex strata is always a technical problem in the process of prospecting and geotechnical engineering. Due to the particularity of geology,the conventional drilling technology can not meet the technical needs at all. In order to solve the problem in drilling,DTH hammer pipe drilling technology came into being. This paper summarizes the drilling technology of DTH hammer with pipe drilling technology,introduces its classification,analyzes its application to strengthen the research of drilling technology and make greater contribution for China′s geological engineering.

DTH hammer; DTH hammer with pipe drilling technology; Engineering application

2017-01-12

逄忠玉(1963-)，男，工程师。

P634.5

A

1674-8646(2017)06-0040-02