氣動潛孔錘使用情況
2008-04-29 00:00:00冷冬李華
華章 2008年5期
［摘 要］氣動潛孔錘以壓縮空氣為動力，采用沖擊碎巖機理對巖石進行沖擊破碎，由于潛孔錘的沖擊力比較大，對巖石產生大體積破碎，尤其是堅硬的脆性巖石沖擊鉆進效果更好。遼寧省第八地質大隊從1993年以來，在不同目的鉆孔施工中采用了這一技術。本文介紹了它的使用情況和效果。
［關鍵詞］氣動潛孔錘 使用
［中圖分類號］TB4 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1009－5489(2008)05－0140－02
氣動潛孔錘以壓縮空氣為動力，采用沖擊碎巖機理對巖石進行沖擊破碎，由于潛孔錘的沖擊力比較大，對巖石產生大體積破碎，尤其是堅硬的脆性巖石沖擊鉆進效果更好。遼寧省第八地質大隊從1993年以來，在不同目的鉆孔施工中采用了這一技術，總進尺達35680米，平均小時進尺為6.60米。
一、氣動潛孔錘沖擊鉆進適應的地層
氣動潛孔錘沖擊鉆進最適合于堅硬的脆性巖石，其次是中硬以上的巖石，風化巖層效率最高。中硬以下巖石雖然時效也比較高(5.00米/小時)，但由于中硬以下巖石能夠吸收一些沖擊能量，具有緩沖作用，因此直接作用于巖石進行破碎的沖擊功可損失一些而影響效率。風化巖層由于硬度和強度不高，進尺效率也比較高。氣動潛孔錘最不適應于粘土層中鉆進，容易堵塞潛孔錘風道，使潛孔錘不能正常工作。
二、氣動潛孔錘沖擊鉆進主要應用于
1.爆破孔；
2.注漿孔(旋噴注漿孔和錨桿注漿孔)；
3.水文水井鉆孔；
4.部分的卵礫石層的勘察孔和部分淺部鉆探勘探孔；
5.基樁孔。
三、我隊氣動潛孔錘使用情況
1.我隊從1993年以來，分別在沈本高速公路、歪頭山鐵礦、錦州、本溪其他地區中小鐵礦，大連等地進行施工。其中以沈本高速公路規模最大，當時承攬本溪橋頭至南芬段所有高速公路山體開方爆破工程。當時有六臺雪撬式和一臺鏈軌式鉆車，兩臺配備潛孔錘百米鉆機。在工地進行爆破施工，施工期8個月共完成總進尺2萬多米。
2.根據實際情況，我們選擇嘉興冶金機械廠生產的閥式沖擊器，型號為J80B和J100兩種，其性能如下：
空壓機17m3英格索蘭空壓機一臺(螺桿式)，無錫產10.3m3空壓機6臺(螺桿式)，柳州產12m3空壓機2臺(活塞式)，宣化產的XJB100型雪撬式鉆機，動力頭回轉由風馬達驅動，給進和提升由一個給進氣缸執行。移動由人工進行。較為輕便。百米巖心鉆機上安裝潛孔錘鉆進，回轉和給進、提升全部是鉆機本身的功能、即回轉由柴油機驅動，給進和提升由柴油機驅動，通過液壓系統實現，移位靠人工完成。鏈軌式鉆車(80A)自動化程度比較高，所有各種動作均由氣動完成，移位也是風馬達來完成。
3.鉆進參數的選擇
潛孔錘鉆進的鉆壓根據鉆頭直徑和地層情況而定，不易過大，過大鉆頭磨損快，鉆壓過小，鉆進效率低，巖層采用壓力如下：(kg)
潛孔錘的轉速以低轉速為主，一般在20轉/分—40轉/分，在第四系，砂礫石和素填土層及風化板巖中則選用較高的轉速為100轉/分，轉速也是根據巖石的硬度而定，巖石越堅硬轉速越低，達到轉速和沖擊頻率匹配以獲得最佳沖擊間隔，從而獲得最大的鉆進效率，而最低的鉆具和鉆頭損耗。
4.使用潛孔鉆鉆進的效果
以成孔為目的的鉆孔(不取心)在條件允許的情況下盡可能使用潛孔鉆鉆進，其原因如下：
(1)鉆進效率高，在頁巖中平均時效9米/小時；石英巖中平均時效6.5米/小時，板巖中平均時效15米/小時，卵礫石層中平均時效9米/小時，在強風化和中風化巖中效率更高。
(2)鉆進工藝簡單，便于操作，沖擊器工作可靠也便于維修。
(3)施工機械小型的靈活便于移動，中型或大型的自動化程度高。
(4)鉆進成孔質量高(不易斜，孔內沒有液體沖洗介質)。
(5)解決了回轉鉆進中難于施工的致密打滑地層，(如石英巖等)，卵礫石層等鉆進施工。
(6)潛孔鉆鉆進是全面破碎鉆進，不用取心，減少了輔助時間和勞動程度。
5.潛孔鉆鉆進存在的問題及解決辦法
(1)第四紀松散層中施工，因孔壁不穩定，孔徑不完整，巖屑上返速度受影響，因此，不能盲目進尺，應經常提動鉆具，進行排粉，防止排粉不暢，必要時進行跟管鉆進。
(2)粘土層中鉆進，如果是較厚粘土層必須改用回轉鉆進，如果是潛孔鉆沖擊鉆進中的夾層和粘土中含有碎石，可向孔內投入一些石塊，再用潛孔鉆進行沖擊鉆進，部分石塊被打碎擠壓粘土，并不斷地竄動鉆具，當潛孔錘不工作時，繼續投入石塊，這樣維持潛孔錘工作，逐漸將粘土層穿過。
(3)鉆進潮濕地層時，也不能盲目加快進尺，應不斷提動鉆具保證排粉順暢，否則極易糊鉆，如因潮濕巖石排不上來而卡鉆時，應向孔內注水，竄動鉆具，可以解卡。
(4)當孔內含有裂隙時，巖粉排不上來時，應注意防止卡鉆。
(5)潛孔錘鉆進時鉆頭的保徑不太好，因此最好的施工方法是鉆頭使用到一定程度時更換，不要等到報廢時才更換以減少擴孔工作量，或者先用大一級的鉆頭，用小一級的鉆頭避免擴孔。
(6)沖擊器的注油器必須工作正常，沖擊器中的止閥必須保證工作可靠，每次加鉆桿時必須用風將雜質吹凈，防止沖擊器缺油潤滑和進入雜質，破壞活塞和缸套之間的配合。
(7)供風管路直徑最好大于2英寸，長度不能超過60m，否則風壓損失過大，影響鉆進效率。
四、風動潛孔鉆的發展現狀
1.我隊2005年在大連中遠海上錨鏈樁施中采用大直徑潛孔錘鉆進技術，當時鉆進孔徑為800mm，最大直徑可達1500mm。成功地將潛孔錘鉆進技術應用于海上基樁施工。
2.在回填無膠結層和第四系松散層中可以用潛孔錘跟管鉆進，擴大了風動潛孔錘鉆進施工范圍。
3.在200—300米淺部可以進行潛孔錘中心取心鉆進，雖然現在還處于初級階段，但前景是可喜的，為地質勘探鉆探施工提供了一種應付復雜地層的高效方法。
以上是我隊十幾年來潛孔錘鉆的應用情況，由小口徑到大口徑，由陸地到海上由一般鉆進到跟管鉆進深深地感到潛孔錘鉆進技術的發展?，F在不少地方已經使用了潛孔錘取心鉆進技術，我們相信風動潛孔錘鉆進技術將得到更加完善的發展。
［參考文獻］
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［2］劉清友、秦大同、朱才朝：《鉆井用鉆頭和鉆柱扭轉振動的仿真分析》，《重慶大學學報》(自然科學版)1999年。
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