低压高能潜孔锤的研制

气动潜孔锤钻进技术自 2 0世纪初问世以来 ,应用领域不断拓宽 ,应用范围愈来愈广泛。随着科学技术的发展 ,此项技术日臻完善 ,在岩土钻凿施工的各个领域都发挥了显著作用。潜孔锤钻进的技术关键是潜孔锤的冲击能量 ,它决定了钻孔的效率和效果。研究和不断提高潜孔锤的冲击能量一直是该项技术的研究核心 ,为大幅度提高潜孔锤的冲击能量 ,国外工业发达国家采用了提高潜孔锤工作的动力介质 -压缩空气的工作压力 ,来提高潜孔锤的冲击能量 ,由中风压 (1.1～ 1.4ＭＰａ)发展到高风压 (2 .1～ 2 .46ＭＰａ) ,潜孔锤的冲击能量也随之数倍提高 ,钻进…     

气动潜孔锤技术在矿山事故钻孔救援中的应用

气动潜孔锤作为一种高效冲击破岩工具,在国内外矿山事故钻孔救援中发挥了重要作用。笔者从破岩机理、结构型式、钻井方法与规程等方面阐述了气动潜孔锤的技术特点,着重分析了气动潜孔锤反循环类型及其特征。结合山西王家岭煤矿透水事故、山东平邑石膏矿坍塌事故、山东笏山金矿坍塌事故等成功救援案例,阐述了气动潜孔锤正循环钻进、气动潜孔锤与泥浆螺杆组合纠偏钻进在小直径钻孔中应用情况,以及气动潜孔锤随钻测量技术的研究进展。对于较浅小直径钻孔,气动潜孔锤采用保直钻进工艺可直接命中井下巷道;对于较深小直径钻孔,采用气动潜孔锤与泥浆螺杆纠偏组合钻进,方可命中井下巷道。结合国内外地面大直径救援钻孔成功案例,以及矿山大直径工程钻孔典型案例,介绍了气动潜孔锤正循环、下排渣、反循环等推广应用情况,气动潜孔锤下排渣最大钻深达688 m,气动潜孔锤反循环最大钻深达654.1 m。针对我国矿山开采逐渐向深部发展,矿山分布散、区域广,地质类型多、差异大的特点,面向复杂地层深孔救援,分析了小直径钻孔气动潜孔锤技术存在的不足之处,重点分析了大直径救援孔气动潜孔锤正循环、下排渣、反循环等技术面临的主要问题,明确其复杂地层钻进时技术缺陷实质,建议进一步开展气动冲击定向钻进技术、大直径钻孔气液双循环钻进技术的研究。      

气动潜孔锤取心钻进工艺问题的研究

分析了研究气动潜孔锤取心钻进方法的必要性;介绍了CX-120型气动潜孔锤取心钻具的结构、工作原理;结合该钻具,提出了依据地层情况,确定气动潜孔锤取心钻具结构性能、制定其钻进工艺和操作规程的方法。CX-120型气动潜孔锤取心钻探实践验证了研究内容的合理性,从而完善了气动潜孔锤取心钻进工艺技术。     

大直径潜孔锤冲击能量传递模拟试验研究

通过大量的试验研究发现，影响大直径潜孔锤冲击能量传递的因素可归纳为：冲锤与钻头体质量比；冲锤与钻头体直径比：钻压大小等，这一规律的发现使潜孔锤与钻送达到了合理的级配，提高了能量利用率，从而提高了潜孔锤使用效果。     

螺旋钻具配合气动潜孔锤施工破碎岩层中的斜锚孔

气动潜孔锤是近年发展起来的一种高效低耗钻孔工艺，在我国岩土工程领域得到广泛应用。１９９７年７月，我处在用潜孔锤施工山东昌乐天然狩猎场边坡支护工程斜锚孔时遇到了一些问题，采用螺旋钻具配合气动潜孔锤成孔，并取得成功。１问题的提出山东昌乐天然狩猎场岩石边坡...     

复杂地层气动潜孔锤跟管钻进最大深度的确定方法

在岩土钻掘工程中,气动潜孔锤跟管钻进技术是解决复杂地层钻进问题较为有效的方法,本文探讨了复杂地层的分类和套管侧壁摩阻力问题;阐述了气动潜孔锤跟管钻进工作原理;分析了气动潜孔锤跟管受力过程,提出了应用波动力学理论计算确定气动潜孔锤跟管钻进的最大跟进套管深度的方法.     

潜孔锤偏心跟管钻进在京珠高速公路边坡支护中的应用

在京珠高速公路K153－154地段边坡支护中，采用气动潜孔锤偏心跟管钻进进尺800m，解决了普通气动潜孔锤钻进成孔难的问题。     

潜孔锤跟管钻进技术在小浪底水利观测孔工程的应用

在黄河小浪底水利枢纽观测孔工程中,采用气动潜孔锤跟管钻进结合双动力头钻机成功地解决了普通气动潜孔锤及常规钻进工艺在厚度达50 m渣石层成孔难的问题。     

跟管钻进用潜孔锤扩孔钻头

除常规钻直孔用的钻具外，日本利根公司又研制了跟管钻进用气动潜孔锤扩孔钻头。·潜孔锤扩孔钻头（见下表）虽然用气动潜孔锤钻进硬岩层的效率最高，但由于强力冲击影响围岩，在覆盖层或裂隙性发育的不稳     

CJ-130型双向气动潜孔锤的研制

针对以往锚固孔钻机在滑坡地层极易引起卡钻事故,无法退出而报废的问题,研制了一种可进行双向冲击的气动潜孔锤。介绍了该潜孔锤的性能参数、工作原理及结构组成,并结合其能够进行双向冲击的结构特点,阐明了该气动潜孔锤的设计思路,同时对虚拟样机进行了性能校核计算,验证了该设备的可行性。经现场使用,效果良好。     

空气潜孔锤钻进技术在铝土矿钻探施工中的应用试验

详细介绍了在铝土矿区进行空气潜孔锤钻进技术的应用试验。试验结果表明：该技术与普通双管钻进技术相比平均时效提高5.1倍,最高时效可达15.33 m。通过试验得出了几点认识,为在铝土矿区进一步推广应用空气潜孔锤钻进技术积累了实践经验。     

风动潜孔锤钻进效率敏感性灰色关联法分析

分析了影响风动潜孔锤钻进效率的影响因素,利用实验数据建立了数学模型,然后根据灰色关联分析法对各影响因素进行敏感性分析,得到各个影响因素与钻进速度的关联程度。利用敏感性分析结果可以针对提高风动潜孔锤钻进效率采取科学措施,更有利于规范管理。     

空气潜孔锤在水源钻井中的应用

空气潜孔锤钻进是以压缩空气作为循环介质来洗孔、冷却钻头,将岩屑从孔底带出孔外的钻进方法。它具有钻井效率高、施工周期短和施工用水少等优点。通过两个不同情况钻孔的实际施工,介绍了施工背景、地层结构、配套设备及施工过程。从应用效果来看,该方法的钻效是传统泥浆钻进的3-4倍。根据水源井施工经验,总结出在干旱缺水和漏失层地区采用空气（泡沫）潜孔锤钻进的操作方法,并对其施工工艺进行了分析,指出了实际施工中的注意事项及应关注的问题。     

空气潜孔锤钻进是提高钻进效率的有效途径

空气潜孔锤冲击钻进与常规回转钻进技术相比,是以动载钻头冲击破碎岩石方式取代静载切削岩石的方式;岩石的体积破碎代替了研磨剪切破碎;是目前提高钻进效率的最佳钻进技术之一。在同井同钻机钻进时,其钻效可较常规钻进提高11-18倍;在邻井相同地层、相同技术要求时,其钻效可提高13倍左右;在同一勘探区、相同技术要求时,其钻效可提高9倍左右。通过反复对比论证,认为空气潜孔锤钻进能有效提高钻进效率,较好的体现出其潜在的经济与环保价值。     

潜孔锤反循环钻进技术及应用

贯通式潜孔锤的研制为流体介质反循环开辟了通道，采用计算机模拟仿真电算方法，实现了潜孔锤的计算机辅助设计，优化了潜孔锤性能，将多喷嘴引射器原理用于钻头的结构设计，使反循环形成稳定可靠，并能取出柱状岩矿心，在复杂地层地质岩心勘探，水文水井钻凿，大直径硬岩基桩孔钻进等领域全面应用，取得了显著经济与社会效益。     

小秦岭复杂地层潜孔锤反循环钻探技术试验研究

贯通式潜孔锤反循环连续取心钻进技术具有效率高、钻孔质量好、钻探成本低等特点,尤其对复杂地层有较强的适应性。在反循环钻头及钻具进行优化组合的基础上,结合小秦岭金矿田程村矿区钻探项目开展野外生产试验。试验结果表明：潜孔锤反循环钻进系统对复杂地层条件适应性强,解决了该矿区的系列钻探技术难题。试验深化了对贯通式潜孔锤反循环钻探机理和反循环钻头结构的创新研究,对贯通式潜孔锤及配套钻具的进一步合理优化,实现高效率、低成本、短工期和良好的地质利用效果提供了技术支撑。     

泡沫潜孔锤室内实验研究

泡沫潜孔锤既具有泡沫钻进的特点，又发挥了潜孔锤钻进效率高，钻孔质量好的优点，在我国干旱缺水区及岩溶裂隙区相关钻进领域有着极为广泛的应用前景。实验以WC－70潜孔锤为对象，研究泡沫对风动潜孔锤的影响。结果冲击频率虽然有所下降，但其冲击功却有或高的趋势。可以推断用现有的普通风动潜孔锤，配置相关的设备合理的规程参数进行泡沫潜孔锤钻进是可行的。     

偏心跟管钻具钻进的仿真分析

针对偏心跟管钻具工作环境与受力作用复杂的情况,通过建立跟管钻具在地层中钻进的有限元模型,设定各种边界条件及载荷,运用有限元分析软件ANSYS 12.0对跟管钻具的钻进工况进行仿真模拟,分析钻具在钻进时与地层岩土体相互作用下的应力应变情况。根据模拟分析结果能够更清楚地了解钻具钻进时的应力状态,并对钻具的设计、优化起到指导性作用以及为钻具设计结构的合理性提供了理论依据。     

空气潜孔锤在松散地层中的钻进试验

空气潜孔锤钻探工艺在基岩地区已是首选的一种技术。传统观念认为空气潜孔锤钻进工艺适用于坚硬岩石（硬、脆、碎地层）,在松散地层中则需要常规泥浆回转钻进或冲击钻进。通过典型松散地层的试验证明：空气潜孔锤在松散覆盖地层中可以实现正常的钻进,并且具有效率高、成本低、劳动强度小等优点,在粘土和潮湿粘土地层中钻进效率最高可达87和72 m/h。为解决页岩气、地热、煤层气、地下水等能源资源勘探时上覆地层的开孔或一开钻进提供了行之有效的方法,同时,也解决了缺水地区或严重漏失地层钻井液用水困难和传统开孔或一开泥浆回转钻探工艺复杂等问题。