耐磨耐腐蝕穩(wěn)定性益礦科技主營隧道礦山潛孔鉆頭

潛孔錘鉆頭

潛孔錘鉆頭的種類很多,但從碎巖的硬質(zhì)合金的形狀可分為兩種,一是刀片刃鉆頭,另一種是柱齒鉆頭,如圖4-35所示。前者用于一般軟地層,后者用于硬地層。


導正器表面開有提鉆吹巖屑的風孔,與潛孔錘外殼底部接觸的地方也開有風孔,以利吹孔時能使大量的空氣從套管內(nèi)部上返,并將夾在該部位的黏土清除。偏心軸上開的風口可對偏心擴孔鉆頭進行冷卻并防止巖屑卡住擴孔鉆頭;大部分壓縮空氣由中心孔通過中心鉆頭的風道直接沖洗孔底已破碎的巖屑。巖屑通過開在導正器表面的風槽進入套管并被上返的高速氣流或泡沫帶出孔外。



鉆具工作時,導正器表面和臺肩上的通孔分別被套管鞋內(nèi)表面及潛孔錘底部封閉,大量的空氣進入鉆頭工作區(qū),對鉆頭進行冷卻和清洗孔底;提鉆吹孔時,臺肩上的通孔開啟,由于孔底空氣阻力大,大部分空氣將從臺肩上的通孔向上吹除套管內(nèi)的巖屑。鉆具再往上提,導正器表面的氣孔也開啟,氣流對套管內(nèi)的巖屑進行強力吹除。并經(jīng)排粉罩排出套管或經(jīng)正反接頭進入雙壁鉆桿中心管排出鉆孔。




轉(zhuǎn)數(shù)

由于潛孔錘碎巖呈塊狀,故轉(zhuǎn)速不要求太高。一般規(guī)律是,球齒鉆頭的磨損與轉(zhuǎn)數(shù)成正比,巖石愈硬,研磨性愈高,轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)低些。




用雙壁鉆桿進行中心取樣鉆進時,加上帶有封隔器的正反接頭,取消排粉罩和取粉管。鉆進時,空氣或泡沫從鉆桿進入潛孔錘使沖擊器工作,沖擊器活塞沖擊導正器,導正器偏心軸上套著偏心擴孔鉆頭,前端用絲扣連接著中心鉆頭。當鉆具正向回轉(zhuǎn),偏心擴孔鉆頭由于慣性力和井壁摩擦力張開,并在開啟到最大位置后被導正器上的擋塊限位。


轉(zhuǎn)數(shù)大小與潛孔錘的最優(yōu)轉(zhuǎn)角和沖擊頻率有關(guān),其三者關(guān)系為

地勘鉆探工：初級工、中級工、高級工

式中:A為最優(yōu)轉(zhuǎn)角(°);n為鉆具轉(zhuǎn)數(shù)(r/min);f為沖擊頻率(次/min)。

如最優(yōu)轉(zhuǎn)角取11°,沖擊頻率為600次/min,則可求得鉆具轉(zhuǎn)數(shù)為18r/min。轉(zhuǎn)數(shù)也可由鉆頭每回轉(zhuǎn)一周,進尺10mm的經(jīng)驗關(guān)系求得。即

鉆具轉(zhuǎn)數(shù)/鉆進速度=1.6 (4-6)

例如,小時效率為12.2m/h時,鉆具轉(zhuǎn)數(shù)n=12.2m/h×1.6=19.5≈20r/min。

潛孔錘跟管鉆進方法

潛孔錘鉆進用于基巖水井鉆探,取得了非常好的效果。但對極其松散的流砂層、卵砂漂石層、回填土層及第四系覆蓋層,則無法采用常規(guī)潛孔錘鉆進方法。因而出現(xiàn)了潛孔錘跟管鉆進法。



潛孔錘同步跟管鉆具作用原理

這種鉆具的鉆頭能在套管底部鉆出大于套管外徑的鉆孔,使套管能順利地跟進;在提鉆時又能使擴孔鉆頭方便地縮回,使整個鉆具能從套管中提出。圖4-36所示為跟管鉆進鉆具組合圖。它由潛孔錘、導正器、偏心擴孔鉆頭、中心鉆頭、偏心護套、砂土層用錐形鉆頭和套管鞋等組成。并根據(jù)需要可附加扶正器、取粉管、排粉罩,或者使用雙壁鉆桿加有封隔器的正反接頭用于中心取樣鉆進。



鉆進軟硬夾層的地層時,鉆具組合為:
外層。排粉罩-套管-套管鞋。
內(nèi)層。鉆桿及扶正器-潛孔錘-導正器-偏心擴孔鉆頭-中心鉆頭。為防止風量不足吹不出較大粒徑的巖屑而造成卡鉆,在潛孔錘上方裝有取粉管。


沖擊力由導正器傳給中心鉆頭和偏心擴孔鉆頭,對孔底巖石進行破碎。偏心擴孔鉆頭擴出大于套管外徑的通道使套管能不受孔底巖石的阻礙而通過。當套管外壁的摩擦阻力過大,套管停止跟進時,由于內(nèi)層鉆具繼續(xù)向前破碎巖石,直到導正器上的臺肩與套管鞋上的臺肩接觸,此時導正器將潛孔錘傳來的沖擊力部分施加給套管鞋,再加上鉆壓,迫使套管鞋帶動整個套管柱與鉆具同步跟進,保護已鉆孔段的井壁。