CN105401879A - 反循环气动潜孔锤旋挖钻机及其施工方法 - Google Patents

反循环气动潜孔锤旋挖钻机及其施工方法 Download PDF

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Abstract

一种反循环气动潜孔锤旋挖钻机及其施工方法，旋挖钻机包括底盘和设置在底盘上的桅杆，反循环动力头安装在桅杆的导轨上，反循环动力头上部装有水龙头，水龙头与排渣管连接，反循环动力头下部安装有缓冲器，缓冲器连接有气盒子，气盒子与进气胶管连接，气盒子下端连接钻杆，钻杆下端连接反循环气动潜孔锤和钻头。本发明使旋挖钻机具备反循环气动潜孔锤施工功能。本发明能实现高效率入岩，同时能有效保护孔壁，所需钻压和回转扭矩小，能连续取芯，并能有效解决孔口粉尘污染。

Description

反循环气动潜孔锤旋挖钻机及其施工方法
技术领域
本发明涉及工程机械及桩基础施工领域，特别是一种反循环气动潜孔锤旋挖钻机及其施工方法。
背景技术
目前现有技术旋挖钻机的结构如图1所示，包括底盘(1)，安装在底盘(1)的桅杆(5)，动力头(4)安装在桅杆(5)的导轨上，设置在底盘(1)上的卷扬通过钢丝绳连接伸缩钻杆(3)及钻斗(2)，伸缩钻杆(3)为机锁式(或摩阻式)钻杆。
现有技术的旋挖钻机在硬岩(单轴抗压强度大于100MPa的岩石)中很难钻进，虽有旋挖钻机使用牙轮筒钻钻头钻入微风化岩石的例子，但存在施工效率低，钻头磨损太快的问题，钻机钻入硬岩时只依靠较大的扭矩和较大的加压力也使机器本身产生剧烈的震动影响机器的使用寿命。
目前采用潜孔锤入岩施工的传统施工方法为正循环钻进，压缩气体通过钻杆上的进气通道到潜孔锤，气体驱动潜孔锤钻进，废气从潜孔锤的排气孔排出，废气同时携带岩渣屑由孔壁与钻杆外壁的环状间隙一同排出至地表，形成正循环钻进。潜孔锤正循环钻进时，高速气流冲刷孔壁，不利于孔壁稳定。废气将粉状的岩渣排出，粉尘弥漫，影响施工，容易造成环境污染。当钻孔直径较大时，驱动潜孔锤工作的进气量小于排渣所需的风量，造成排渣困难。
发明内容
本发明有技术存在的不足提供一种高效入岩钻进，成本低，施工过程既能保护孔壁又能保护环境的反循环气动潜孔锤旋挖钻机及其施工方法。
为了解决上述技术问题，
一种反循环气动潜孔锤旋挖钻机,包括反循环动力头、钻杆、反循环气动潜孔锤和钻头，所述钻杆的上端安装在反循环动力头上，所述钻杆下端连接反循环气动潜孔锤和钻头，所述反循环动力头的回转轴下通过缓冲器和气盒子与钻杆连接，所述气盒子上设有进气口和排气口，所述进气口的一端与空压机连接，另一端通过钻杆上设置的独立的进气通道与反循环气动潜孔锤连接，从而驱动反循环气动潜孔锤工作，所述反循环气动潜孔锤中的压缩空气通过钻杆上的排气通道与的排气口连通排出，所述反循环气动潜孔锤的中心排渣孔依次与钻杆中部的排渣通道、气盒子的排渣通道、缓冲器和水龙头的中心管连通，所述水龙头的中心管通过排渣管与砂石泵连通，所述砂石泵的排出管与泥浆池连通，所述泥浆池与钻孔连接。
所述钻杆的外部连接有扶正器。
所述气盒子的进气口通过进气胶管与空压机连接。
所述泥浆池与钻孔之间设置有过滤池。
一种反循环气动潜孔锤旋挖钻机施工方法，所述空压机将压缩空气经进气胶管与钻杆的进气通道至反循环气动潜孔锤，反循环气动潜孔锤入岩钻进，砂石泵将反循环气动潜孔锤钻进时的带岩渣屑的泥浆通过钻杆的中空通道从孔底抽出到泥浆池，泥浆经过滤池过滤后又流入钻孔内形成液体反循环。
由于采用上述结构，本装置将气动潜孔锤碎岩钻进与液体介质反循环排渣相结合，空压机将压缩空气经进气胶管与钻杆上独立的进气通道送至反循环气动潜孔锤，带动反循环气动潜孔锤入岩钻进，而砂石泵将带有岩渣屑的泥浆通过反循环气动潜孔锤的排渣孔、钻杆的中空通道从钻孔底部抽出，抽至泥浆池，而泥浆池内的泥浆经过滤后又流入钻孔内形成液体反循环，因此本装置在钻孔时，不会出现粉尘弥漫的现象，而且由于液体能够减少钻头对孔壁的碰撞机会，能实现高效入岩钻进，保证钻速的稳定，而且通过液体的循环保证排渣的效率，通过过滤，使得进入钻孔底干净，防止二次破碎，钻机所需扭矩小，钻杆所需的向下加压力小。
附图说明
图1是现有技术的旋挖钻机结构图。
图2是本发明的旋挖钻机及施工方法原理图。
图中：1、底盘；2、钻斗；3、伸缩钻杆；4、动力头；5、桅杆；6、钻头；7、反循环气动潜孔锤；8、扶正器；9、钻杆；10、排气通道；11、进气通道；12、进气口；13、气盒子；14、排气口；15、缓冲器；16、水龙头；17、排渣管；18、砂石泵；19、进气胶管；20、空压机；21、反循环动力头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明不当限定。在附图中：
参见图2，本装置包括底盘1和设置在底盘上的桅杆5，反循环动力头21安装在桅杆5的导轨上，设置在底盘1上的卷扬通过钢丝绳连接反循环动力头21沿导轨上下滑动。反循环动力头21可在现有技术旋挖钻机上进行改装而成，将动力头4拆除多余部件成为反循环动力头21，再在反循环动力头21上安装水龙头16，反循环动力头下端的回转轴安装缓冲器15，缓冲器15连接气盒子13，气盒子13连接钻杆9，钻杆9连接反循环气动潜孔锤7，反循环气动潜孔锤7下连接钻头6，钻杆9上装有扶正器8。
空压机20接进气胶管19，进气胶管19另一端连接气盒子13的进气口12。
水龙头16的排渣口连接排渣管17，排渣管17的另一端连接砂石泵18。砂石泵18可将泥浆泵到沉淀池中。
反循环气动潜孔锤旋挖钻机施工方法为启动空压机20压缩空气，压缩空气经进气胶管19、气盒子13上的进气口12、钻杆的进气通道11至反循环气动潜孔锤7，驱动潜孔锤7碎岩工作，废气经钻杆9上的排气通道10、气盒子13的排气口中排出。反循环动力头21驱动钻杆9、反循环气动潜孔锤7与钻头6同时旋转进行工作。此时产生的岩渣屑于泥浆混合在孔底，砂石泵18工作时使排渣管17、和钻杆9的排渣通道内产生负压。泥浆在负压的作用下带着岩渣屑往上返出，依次经过反循环气动潜孔锤7的中心孔、钻杆9的排渣通道、气盒子13的排渣通道、缓冲器15，水龙头16的中心管、排渣管17到砂石泵18，砂石泵18的排出管对着泥浆池，经沉淀过滤后的泥浆又流回孔底，从而实现冲洗液的反循环。
工作中，钻杆9上的扶正器8起到钻杆垂直作用，防止斜孔。缓冲器15在工作中起到减震作用，有效保护各元件。
反循环气动潜孔锤旋挖钻机及其施工方法是气动潜孔锤碎岩钻进与液体介质反循环排渣相结合。该施工方法能有效的对付硬地层，能实现高效入岩钻进，钻速稳定，钻具转速低，使用寿命长，钻进过程中减少对孔壁的碰撞机会，排渣效率高，孔底干净，防止二次破碎，钻机所需扭矩小，钻杆所需的向下加压力小。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种反循环气动潜孔锤旋挖钻机，包括反循环动力头(21)、钻杆(9)、反循环气动潜孔锤(7)和钻头(6)，所述钻杆(9)的上端安装在反循环动力头(21)上，所述钻杆(9)下端连接反循环气动潜孔锤(7)和钻头(6)，其特征在于：所述反循环动力头(21)的回转轴下通过缓冲器(15)和气盒子(13)与钻杆(9)连接，所述气盒子(13)上设有进气口(12)和排气口(14)，所述进气口(12)的一端与空压机连接，另一端通过钻杆上设置的独立的进气通道(11)与反循环气动潜孔锤(7)连接，从而驱动反循环气动潜孔锤(7)工作，所述反循环气动潜孔锤(7)中的压缩空气通过钻杆(9)上的排气通道(10)与的排气口(14)连通排出，所述反循环气动潜孔锤(7)的中心排渣孔依次与钻杆(9)中部的排渣通道、气盒子(13)的排渣通道、缓冲器(15)和水龙头(16)的中心管连通，所述水龙头(16)的中心管通过排渣管(17)与砂石泵(18)连通，所述砂石泵(18)的排出管与泥浆池连通，所述泥浆池与钻孔连接。
2.根据权利要求1所述的反循环气动潜孔锤旋挖钻机，其特征在于：所述钻杆(9)的外部连接有扶正器(8)。
3.根据权利要求2所述的反循环气动潜孔锤旋挖钻机，其特征在于：所述气盒子(13)的进气口通过进气胶管(19)与空压机(20)连接。
4.根据权利要求1至3之一所述的反循环气动潜孔锤旋挖钻机，其特征在于：所述泥浆池与钻孔之间设置有过滤池。
5.一种反循环气动潜孔锤旋挖钻机施工方法，利用权利要求1至4之一所述的反循环气动潜孔锤旋挖钻机，其特征在于：所述空压机(20)将压缩空气经进气胶管(19)与钻杆的进气通道(11)至反循环气动潜孔锤(7)，反循环气动潜孔锤(7)入岩钻进，砂石泵(18)将反循环气动潜孔锤(7)钻进时的带岩渣屑的泥浆通过钻杆(9)的中空通道从孔底抽出到泥浆池，泥浆经过滤池过滤后又流入钻孔内形成液体反循环。
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