CN103114807A - 潜孔钻机偏心钻进成孔方法 - Google Patents

Abstract

一种土石结构体成孔方法，通过潜孔钻机提供动力，使用偏心钻头冲击回转钻进，钻进时，通过钻头冲击破碎岩石，粉碎岩屑由气体自下而上顺着间隙吹出，顺时针回转使偏心钻头有效回转半径增大，扩大钻孔直径，施放套管；一根套管施放完成后，接续钻杆及套管，继续顺时针冲击回转钻进，依此类推直至穿透抛石，穿透抛石后，逆时针回转使偏心钻头有效半径缩小，缩入套管内，将钻杆及钻头拔出，连续的套管即形成顺畅的孔道。该方法施工方便、操作简单，使成孔的效率大幅度提高，成孔费用得到明显的降低。

Description

潜孔钻机偏心钻进成孔方法

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域的一种成孔方法，特别涉及一种潜孔钻机偏心钻进成孔方法。适用于抛石围堰断面检测孔、围堰稳定监测孔、边坡锚固孔、帷幕灌浆孔、山体爆破孔、矿区瓦斯抽放孔等，尤其适用于诸如抛石围堰的松散土石结构。

背景技术

伴随着国民经济的快速发展，围海造陆在我国蓬勃发展，各种结构形式的围堰、防波堤随之出现，如大圆筒式、浮箱式、抛石式、地基处理加充填袋式等，其中抛石结构具有工艺简单、工期短、价格低廉等优点，尤其适用于石料充足的地区。

抛石围堰（防波堤）工程具有施工隐蔽性高、形成断面复杂多变等特点，一般情况下，围堰形成后需要对围堰进行检测，另外围堰内进行吹填作业过程中，需对围堰稳定性进行监测，确保围堰安全稳定。抛石围堰的检测及监测，均需对抛石围堰进行钻孔，形成顺畅的检测通道。成孔是抛石围堰检测（监测）中最关键的一项工作，并在工程总造价中占有较大比例。

由于抛石围堰为块石堆积体，结构比较松散，钻孔时如不进行护壁处理，极易塌孔导致卡钻，所以必须进行套管护壁。常规成孔通常使用GXY-2型钻机作为动力，使用岩芯管成孔护壁，由于抛石围堰一般深度较大，且一个岩芯管钻进进尺有限（一般5m～8m），故采用下多层套管的方法，即“大管套小管”，具体为自抛石围堰顶开始，首先使用直径大的岩芯管（常用为Φ146mm）进行钻进，直至金刚砂钻头失去效果后，用直径低一级的岩芯管（常用为Φ127mm）继续钻进，依次类推，直至穿透抛石层，形成检测通道。

常规工艺方法是靠着金刚砂钻头磨掉抛石，正常钻进速率为0.5~1.0m/h，且每一次换小直径岩芯管进行钻进前，需将前一级岩芯管内的芯样取出，由于抛石围堰石料粒径大小不一，取样过程耗费时间较长。

常规方法成孔以岩芯管底端钻头磨掉抛石，靠着较大的钻压施压钻进，钻压大、转速高、扭矩大，成孔过程中钻头磨损严重，一般一个钻头在钻进5m～8m后即损坏，钻杆也易弯曲、折断。另外由于钻头形成的孔径与岩芯管外径几乎相同，岩芯管也磨损严重，一般钻进100多米即损坏。

由于常规成孔方法特点，造成了成孔效率低，费用高。

发明内容

本发明的目的是提供一种潜孔钻机偏心钻进成孔方法。主要针对常规成孔方法存在的问题，对成孔方法进行了改进，提出了潜孔钻机偏心钻进成孔方法，使成孔的效率大幅度提高，成孔费用得到明显的降低。

适用于抛石围堰断面检测孔、围堰稳定监测孔、边坡锚固孔、帷幕灌浆孔、山体爆破孔、矿区瓦斯抽放孔等，尤其适用于诸如抛石围堰的松散土石结构。

本发明的内容：

一种土石结构体成孔方法，其特征在于：通过潜孔钻机提供动力，使用偏心钻头冲击回转钻进，钻进时，通过钻头冲击破碎岩石，粉碎岩屑由气体自下而上顺着间隙吹出，顺时针回转使偏心钻头有效回转半径增大，扩大钻孔直径，施放套管；一根套管施放完成后，接续钻杆及套管，继续顺时针冲击回转钻进，依此类推直至穿透抛石，穿透抛石后，逆时针回转使偏心钻头有效半径缩小，缩入套管内，将钻杆及钻头拔出，连续的套管即形成顺畅的孔道。

使用潜孔钻机作为动力，通过冲击破碎岩石，回转扩径施放套管形成钻孔；

具体操作步骤如下：

a：将潜孔钻机与钻杆、冲击器及偏心钻头连接，套管套在其外；

b：将潜孔钻机定位，调整角度；

c：开始钻进，将偏心钻头顺时针回转，使钻头有效直径增大，顺时针冲击回转，一边钻进一边套管跟放；

d：一根套管施打完成，对套管及钻杆进行接续，继续顺时针冲击回转钻进，依次类推，直至穿透抛石；

e：穿透抛石时，将偏心钻头逆时针回转，钻头有效直径减小，钻头缩进套管内；

f：拔出所有钻杆及钻头，连续的套管即形成顺畅的检测通道；

检测完成后，使用潜孔钻机或千斤顶拔出所有套管，完成检测成孔作业。

本发明的有益效果：

本方法适用于抛石围堰断面检测孔、围堰稳定监测孔、边坡锚固孔、帷幕灌浆孔、山体爆破孔、矿区瓦斯抽放孔等，尤其适用于诸如抛石围堰的松散土石结构。

该方法施工方便、操作简单，使成孔的效率大幅度提高，成孔费用得到明显的降低。

其优点主要有：

（1）钻进效率高。可将常规成孔速率（0.5～1.0m/h）提高至9.0～12.0m/h。

（2）钻具折旧低，钻进费用省。该工艺钻进钻压小，转速低、扭矩小，明显减少钻杆及套管折断和磨损，且钻头的冷却靠压缩空气与水共同作用，钻头磨损较小，另外偏心钻头回转直径大于护壁套管外径，套管在施放过程中受到的摩擦很小，套管的磨损也较小。

（3）成孔孔径范围大、成孔质量高。该工艺不同于常规工艺，在成孔过程中，均使用同一直径套管护壁，可成80～165mm范围内不同孔径。另外该工艺钻压小、扭矩小、进尺快的特点，使得钻孔垂直度保证率好,成孔质量高。

附图说明

图1为潜孔钻机偏心钻进成孔方法流程图

图中：1、潜孔钻机动力装置，2、钻杆，3、冲击器，4、偏心钻头，5、套管。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的实施方式进行详细的描述。

潜孔钻机偏心钻进成孔方法使用潜孔钻机作业，采用所需规格的套管及偏心钻头，偏心钻头直径略小于套管内径，当顺时针旋转时，偏心钻头直径略大于套管外径。

开始钻进时，将钻头顺时针回转,钻头有效直径增大，通过偏心钻头冲击回旋钻进，冲击将岩石破碎，粉碎岩屑由气体自下而上顺着间隙吹出，回旋可扩大孔径，套管顺利跟进。一根套管到位时，对套管及钻杆进行接续，继续钻进，依此类推，穿透抛石时，将钻头逆时针回转，钻头有效直径减小，钻头缩进套管内，拔出所有钻杆及钻头，连续的套管即形成顺畅的检测通道。

具体操作步骤如下：

a：将潜孔钻机与钻杆、冲击器及偏心钻头连接，套管套在其外；

b：将潜孔钻机定位，调整角度；

c：开始钻进，将偏心钻头顺时针回转，使钻头有效直径增大，顺时针冲击回转，一边钻进一边套管跟放；

d：一根套管施打完成，对套管及钻杆进行接续，继续顺时针冲击回转钻进，依次类推，直至穿透抛石；

e：穿透抛石时，将偏心钻头逆时针回转，钻头有效直径减小，钻头缩进套管内；

f：拔出所有钻杆及钻头，连续的套管即形成顺畅的检测通道；

检测完成后，使用潜孔钻机或千斤顶拔出所有套管，完成检测成孔作业。

Claims (2)

1.一种土石结构体成孔方法，其特征在于：通过潜孔钻机提供动力，使用偏心钻头冲击回转钻进，钻进时，通过钻头冲击破碎岩石，粉碎岩屑由气体自下而上顺着间隙吹出，顺时针回转使偏心钻头有效回转半径增大，扩大钻孔直径，施放套管；一根套管施放完成后，接续钻杆及套管，继续顺时针冲击回转钻进，依此类推直至穿透抛石，穿透抛石后，逆时针回转使偏心钻头有效半径缩小，缩入套管内，将钻杆及钻头拔出，连续的套管即形成顺畅的孔道。

2.根据权利要求1所述的成孔方法，其特征在于：使用潜孔钻机作为动力，通过冲击破碎岩石，回转扩径施放套管形成钻孔；

具体操作步骤如下：

a：将潜孔钻机与钻杆、冲击器及偏心钻头连接，套管套在其外；

b：将潜孔钻机定位，调整角度；

c：开始钻进，将偏心钻头顺时针回转，使钻头有效直径增大，顺时针冲击回转，一边钻进一边套管跟放；

d：一根套管施打完成，对套管及钻杆进行接续，继续顺时针冲击回转钻进，依次类推，直至穿透抛石；

e：穿透抛石时，将偏心钻头逆时针回转，钻头有效直径减小，钻头缩进套管内；

f：拔出所有钻杆及钻头，连续的套管即形成顺畅的检测通道；

检测完成后，使用潜孔钻机或千斤顶拔出所有套管，完成检测成孔作业。

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