CN203334951U - 一种潜孔锤 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种潜孔锤，包括钻头和与导正器连接的冲击器，冲击器通过接头连接中心钻杆，在中心钻杆外围套有套管，套管两端设置有与套管截面大小相适应的端板，套管通过端板与中心钻杆固定连接，套管表面设置有过水孔；套管外径小于钻孔的直径。本实用新型结构简单，且有效地实现了套管外排渣，克服了套管内排渣方式的潜孔锤所存在的环状间隙易被岩粉堵塞和岩屑卡住的问题，更利于排渣，从而提高了钻孔效率并节约能源。
Description
技术领域
本实用新型涉及地质工程和岩土工程的钻孔技术，特别涉及岩土钻掘成孔技术。
背景技术
目前，潜孔锤主要用在中硬-硬岩钻孔，由于潜孔锤冲击回转式钻进法破岩能力强，速度快，成渣颗粒大，因此均采用冲击回转式跟管钻进。跟管钻进时，潜孔锤的套管与中心钻杆平行跟进，套管一方面起到减小钻杆摆动幅度和防止断杆事故作用，另一方面也同时实现扩孔的作用。
根据排渣方式不同，跟管钻进又包括正循环排渣和反循环排渣。正循环排渣时，岩屑是通过中心钻杆与套管之间的空气流携带而排出孔口的。正循环排渣的潜孔锤，其中心钻头小于套管外径，钻掘时套管与中心钻杆同速旋转跟进，因此需要对套管同时施加压力，套管承受潜孔锤的冲击力时，套管靴和螺纹底部常发生疲劳断裂，并且，套管的厚度和强度如果不能承受钻具同样的钻压，就会导致套管与钻头的钻速不一致。
近几年吉林大学200510016623.9号专利公开了一种双壁钻杆反循环排渣潜孔锤，反循环排渣时，岩屑通过双壁钻杆之间的空气流携带渣粒排出孔口。不管是正循环排渣还是反循环排渣，都属于套管内排渣。套管内排渣时，钻杆与套管的环状间隙易被岩粉堵塞或被大块岩屑卡住，常常造成内管反转失灵，内外管无法分离。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种用于中硬以上岩质地层钻进的、结构简单的跟管外排渣的冲击锤，能克服套管内排渣方式的潜孔锤所存在的环状间隙易被岩粉堵塞和岩屑卡住的问题，且能同时克服了现有潜孔锤套管靴易损坏断裂的缺陷。
为达到上述目的，本实用新型的详细技术方案为：一种潜孔锤，包括钻头（9）和与导正器（8）连接的冲击器（7），冲击器（7）通过接头（5）连接中心钻杆（1），在中心钻杆（1）外围套有套管（3），套管（3）两端设置有与套管截面大小相适应的端板（2），套管（3）通过端板（2）与中心钻杆（1）固定连接，套管（3）表面设置有过水孔（4）；套管（3）外径小于钻孔（6）的直径。
作为本实用新型技术方案的优选，套管（3）外径与 钻孔（6）直径的径差为50-100mm。套管的外径最好与潜孔锤的供风风压相适应。国内生产的潜孔锤有两种：一种为低压潜孔锤，所需风压为0.5～0.7MPa，套管与钻孔的径差最好为50mm~60mm；另一种为高压潜孔锤，所需风压0.7～1.5MPa，套管与钻孔的径差最好为50mm~100mm。
套管（3）上的过水孔（4）孔径最好为3-5mm，沿轴线分布。
套管（3）通过端板（2）与中心钻杆（1）固定连接的方式可以有多种，如焊接、扣接等等，凡工程机械领域中常用的能用于实现将套管通过端板与中心钻杆固定连接的方式，都包含在本实用新型中。
本实用新型中，冲击锤在孔底破碎的岩层颗粒随钻头排出的压缩空气进入钻孔内，渣粒借助动能在孔内气流层做切层运动，凭借高压风流的浮力不断抬高，直到孔口的气流压力与大气平衡，渣粒被抛出孔口。在成孔钻进过程中，由于钻杆外的套管有效地减少了钻孔与钻杆之间的环状面积，使之在相同风压条件下，岩屑受到相对的上向托力，利于排渣。
当计算值远大于排渣屑所需最低的上返风速，可使岩渣快速顺利排至地表。
本实用新型采用中心钻杆佩带合适供风风压的套管，从而控制排渣环形断面积，既能控制成孔偏差，又可以调节孔内风压，使驱动潜孔锤工作所需要的压缩空气流量与孔底排渣屑所需风量统一，供气量满足潜孔锤工作需求的同时也完全满足了排渣的需求。
本实用新型的优点是：套管固定套接在中心钻杆上，能够减小钻杆的弯曲摆动幅度，套管小于中心钻头成孔直径，不需要套管扩孔，提高了钻孔效率和节约能源。套管主要是为了满足钻孔排渣需要，套管与钻孔的环状空隙不会被石屑卡死。在孔内有地下水时，过水孔引水进入套管内，水浮力不会影响钻杆的钻压；当钻杆上提时，套管内的水能自动排除。
附图说明
图1为本实用新型潜孔锤的结构图。
图2为本潜孔锤套管的结构图。
其中，附图标记为：1-中心钻杆；2-端板；3-套管；4-过水孔；5-接头；6-钻孔；7-冲击器；8-导正器；9-钻头。
具体实施方式
由5mm厚铁板卷板制成套管3。首先，将一个端板2与中心钻杆1焊接，端板2保持与中心钻杆1轴线垂直；再将套管3焊接到端板2上，保持套管3轴线与中心钻杆1轴线平行；然后在套管3的另一头焊接另一块端板2，保持套管3两头的端板2与中心钻杆1轴线垂直；端板2大小与套管截面相适应。最后在套管3上沿轴线点焊或者钻凿过水孔4，过水孔4的孔径为3-5mm。焊接在中心钻杆1上的套管3再通过接头5与冲击器7连接，冲击器7另一端连接导正器8，导正器下端连接钻头。
套管直径根据所选用的空压机风量确定，保证钻杆和钻孔壁环状空隙之间的最低上返风速为15m/s，冲洗液上返流速大于0.3m/s。在孔径300mm、孔深h40m条件下，低压组合供风适合的套管与钻孔的径差为50mm~60mm；高压组合供风适合的套管与钻孔的径差为50～100mm。
某高速公路采用微型抗滑桩治理路堑中风化砂砾质板岩边坡滑坡工程，桩径300mm，桩身长15-30m，滑床为4m厚的炭质页岩，地下水位4m。选用1台LG-12/13空压机配2.5m3储气罐，采用本实用新型的潜孔锤，配套钻杆管径φ92mm钻孔，套管直径为150≤d≤200mm，选择外径φ203mm套管。
最终实现成孔速度为7.0~12m/h；钻井过程未出现塌孔、断杆卡钻现象。
Claims (5)
1.一种潜孔锤，包括钻头（9）和与导正器（8）连接的冲击器（7），冲击器（7）通过接头（5）连接中心钻杆（1），其特征在于：在中心钻杆（1）外围套有套管（3），套管（3）两端设置有与套管截面大小相适应的端板（2），套管（3）通过端板（2）与中心钻杆（1）固定连接；套管（3）外径小于钻孔（6）的直径；套管（3）表面设置有过水孔（4）。
2.根据权利要求1所述的潜孔锤，其特征在于：套管（3）外径与 钻孔（6）直径的径差为50-100mm。
3.根据权利要求2所述的潜孔锤，其特征在于：当潜孔锤供风风压为0.5～0.7MPa时，套管外径与钻孔的径差为50mm~60mm；当潜孔锤供风风压为0.7～1.5MPa时，套管外径与钻孔的径差为50mm~100mm。
4.根据权利要求1~3所述之一的潜孔锤，其特征在于：套管（3）通过端板（2）与中心钻杆（1）焊接。
5.根据权利要求1~3所述之一的潜孔锤，其特征在于：套管（3）上的过水孔（4）孔径为3-5mm，沿轴线分布。
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Cited By (2)
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| CN103790513A (zh) * | 2014-03-03 | 2014-05-14 | 北京南车时代机车车辆机械有限公司 | 气动潜孔锤排渣装置 |
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