CN206845098U - 一种跟管钻进的潜孔锤钻机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种跟管钻进的潜孔锤钻机，其包括钻机主体、钻杆、导正器和设置在导正器外面的套管，导正器的前面设有偏心钻头，钻孔时偏心钻头随导正器旋转，偏心钻头钻出的孔径大于套管的最大外径，使套管不受孔底岩石的阻碍而随着钻头的前进而随之下降，即实现跟管钻进。本实用新型适用地层范围广，突破以往小螺旋钻成孔的局限性。对于卵石层，流沙层，坡积层等难以成孔的破碎地层均具有很好的成孔效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及工程机械领域，特别涉及一种跟管钻进的潜孔锤钻机。
背景技术
潜孔锤钻机是岩土工程勘察，岩土工程治理，地基处理，边坡及基坑工程中常用的成孔设备，其工作过程通常是先钻孔到设计深度，再下套管保护钻好的孔，其难点在于潜孔锤施工造成的振动对周围环境影响大，大量的空气在地下对地层会产生扰动，容易造成塌孔，特别是在卵石层，流沙层，坡积层等难以成孔的破碎地层地带，容易造成成孔失败和发生安全事故。为了解决塌孔问题，迫切需要一种保护套管和钻头同步钻进的跟管潜孔锤钻机，现在已经有设计人员设计了部分跟管潜孔锤钻机，并申请了相关专利如201210383781.8和201510884134.9，但是结构复杂，适用底层范围窄，只适合较大孔径的坚硬岩石底层，而且保护套管和底层摩擦力较大，容易出现钻机不稳现象，对钻机功率要求也严格，因此需要一种机构简单，使用稳定，适用底层广泛的跟管钻进的潜孔锤钻机。
发明内容
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种跟管钻进的潜孔锤钻机，其关键技术在于：其包括钻机主体、滑架、钻杆、中心钻头、偏心钻头、导正器和设置于导正器外面的套管；所述钻杆通过滑块平行安装在滑架上，所述滑架通过液压伸缩杆和钻机主体活动连接；
所述中心钻头设置于钻杆的最前端；所述偏心钻头紧跟在中心钻头的后面，所述偏心钻头能够张开和收回，而且能够跟随导正器旋转。采用此种方案带来的好处有：首先套管跟进钻孔比常规的先钻孔再放置套管可以大大的减少塌孔几率，使工程施工更安全；其次偏心钻头的使用能在不增加中心钻头阻力的同时增大孔径，而且偏心钻头存在半边空余空间能有利于岩屑的排出；还有导正器的使用能使套管和钻杆保持同轴，最大限度的减小摩擦阻力，减小钻机主体的负荷。
优选的，所述钻杆为圆柱型空心钢管，末端设置有冲击器；所述中心钻头、偏心钻头和导正器的内部均设有相通的中心气孔，所述导正器的外部周围还设有能够排出岩屑的气槽。
进一步的改进，所述套管底部内侧设有套管靴，所述导正器外圆设有与之对应的凸肩。
优选的，所述滑架能根据液压伸缩杆的调整而改变高度和角度，所述滑块能沿滑架上的导轨上下滑动。
进一步的改进，所述钻杆上端设有气管，所述气管末端和空气压缩机连接，所述气管中间通过一个三通和水箱、泡沫泵连接。
进一步的改进，所述钻机主体慢速逆时针旋转并用专用扳手卡住钻杆，提升滑块可实现钻杆和滑块的分离，用以配接钻杆及套管。
进一步的改进，所述钻机主体可以是工程中的旋挖钻机、 长螺旋钻机或改造过的挖掘机等。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：首先本实用新型采用套管跟进钻孔比常规的先钻孔再放置套管可以大大的减少塌孔几率，使工程施工更安全；其次偏心钻头的使用能在不增加中心钻头阻力的同时增大孔径，减小套管跟进的阻力，而且偏心钻头存在半边空余空间能有利于岩屑的排出；最后导正器的使用能使套管和钻杆保持同轴，最大限度的减小摩擦阻力，减小钻机主体的负荷。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图；
图2是本实用新型套管和地层摩擦阻力小于套管重力时套管的位置示意图；
图3是本实用新型套管和地层摩擦阻力大于套管重力时套管的位置示意图；
图4是本实用新型导正器的结构示意图；
图5是本实用新型工作时压缩空气流通示意图；
图6是本实用新型配接钻杆及套管时滑块与钻杆分离示意图；
图7是本实用新型配接钻杆及套管时加入新钻杆示意图；
其中，1、中心钻头，2、偏心钻头，3、导正器，4、冲击器 ，5、钻杆，6、套管，7、滑块，8、气管，9、滑架，10、液压伸缩杆，11、空气压缩机，12、泡沫泵，13、水箱，14、钻机主体
301、凸肩，302、气槽；
601、套管靴。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。
参见附图1-附图7，本实用新型包括钻机主体14、滑架9、钻杆5、中心钻头1、偏心钻头2和设置于钻杆5前端且和钻杆同轴的导正器3，所述导正器3的外面设置有套管6；所述钻杆5通过滑块7平行安装在滑架9上，所述滑架9通过液压伸缩杆10和钻机主体14活动连接；所述中心钻头1设置于钻杆5的最前端；所述偏心钻头2紧跟在中心钻头1的后面，所述偏心钻头2为能够张开和收回的钻头，且其能够跟随导正器3旋转。采用此种实施方案的好处有：首先套管6跟随钻杆5同步钻进比常规的先钻孔再放置套管大大的减少了塌孔几率，更能保证施工安全；其次偏心钻头2的使用能在不增加中心钻头1阻力的同时增大孔径，而且偏心钻头2存在半边空余空间能有利于岩屑的排出；还有导正器3的使用能使套管6和钻杆5保持同轴，最大限度的减小摩擦阻力，减小钻机主体14的负荷，提高了施工效率和安全系数。
所述钻机主体可以采用工程中的旋挖钻机、 长螺旋钻机或改造过的挖掘机等工程机械，钻机主体14固定后，用地质罗盘确定钻杆5的倾角来保证钻进角度，钻杆5的定位是通过液压伸缩杆10的伸缩和旋转来调整滑架9的角度和高度来实现的。
钻进前须先开空气压缩机11，待压缩空气流通正常后，方可钻进。压缩空气经气管8、钻杆5进入冲击器4使其工作，冲击器的活塞冲击跟管钻具的导正器3，导正器3将冲击波和钻压传递给偏心钻头2和中心钻头1，破碎孔底岩石。同时钻机主体带动钻杆5回转，钻杆5将回转扭矩传递给冲击器4并由冲击器4通过滑架9带动跟管钻具的导正器3转动，导正器3顺时针转动时偏心钻头2张开，并在开启到设计位置后被限位，使中心钻头1、偏心钻头2同时随导正器3旋转。偏心钻头2钻出的孔径大于套管6的最大外径，使套管6不受孔底岩石的阻碍而随着钻头的前进而随之下降，即实现跟管钻进。
所述套管6的重力大于地层对套管外壁的摩擦阻力时，套管6以自重跟进；当套管外壁的摩擦阻力超过套管6的重力时，内层跟管钻具继续向前破碎岩石，直至导正器3上的凸肩301与套管靴601接触，此时，导正器3将钻压和冲击波部分传给套管靴601，迫使套管靴601带动套管6与钻具同步跟进，保护已钻孔段的孔壁。
所述导正器3内部设有和冲击器4相同的气孔，外部周围还设有能够排出岩屑的气槽302。大部分压缩空气经冲击器4作功后通过导正器3的中心孔、偏心钻头2和中心钻头1达到孔底，冲刷已被破碎或松散的孔底岩石、冷却钻头，并携带岩粉经导正器3的气槽302进入套管6与冲击器4、钻杆5的环状空间被高速上返的气流或泡沫排出孔外。
所述水箱13和泡沫泵12可对孔内进行少量注水，当潜孔锤在坍塌地层钻进施工时，因软质地层如土层等高压空气无法吹排干净，进行少量注水，形成泥浆后，高压空气直接将泥浆吹排出来。当潜孔锤钻进至稳定地层，如泥岩砂岩层时，为满足防尘降污的要求，潜孔锤跟管钻进施工过程中对孔内进行少量注水。可有效防止吹排岩屑时产生扬尘等环境污染。
钻进过程需配接钻杆5及套管6时，用专用扳手卡住钻杆5，慢速逆时针旋转钻机主体并提升滑块7，将钻杆5和滑块7分离后将增加的钻杆或套管安装就位，再慢速顺时针旋转钻机主体，滑块7就位后再用专用扳手拧紧，配接完毕，可继续钻进施工。
在钻孔完成后，使用高压空气将孔内岩粉及水体全部清除出孔外。然后钻机主体14带动钻杆5和导正器3反转，偏心钻头2收回后，即可向上提钻，完成钻孔。
本实用新型与普通钻机成孔钻进施工工艺相比，提高了工作效率，有效的缩短了工期，节省了工期成本，而且有效的解决了锚孔钻孔施工塌孔的问题，提高了经济效益。
以上对本实用新型的一种实施方式做了详细说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明创造。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明创造的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明创造将不会被限制于本文所示的这种实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种跟管钻进的潜孔锤钻机，其特征在于：其包括钻机主体（14）、滑架（9）、钻杆（5）、中心钻头（1）、偏心钻头（2）和设置于钻杆（5）前端且和钻杆同轴的导正器（3），所述导正器（3）的外面设置有套管（6）；
所述滑架（9）通过液压伸缩杆（10）和钻机主体（14）活动连接，所述钻杆（5）通过滑块（7）平行安装在滑架（9）上；
所述中心钻头（1）设置于钻杆（5）的最前端；所述偏心钻头（2）紧跟在中心钻头（1）的后面，所述偏心钻头（2）为能够张开和收回的钻头，且其能够跟随导正器（3）旋转。
2.根据权利要求1所述的一种跟管钻进的潜孔锤钻机，其特征在于：所述钻杆（5）为圆柱型空心钢管，其末端设置有冲击器（4）；所述中心钻头（1）、偏心钻头（2）和导正器（3）的内部均设有相通的中心气孔，所述导正器（3）的外部周围还设有能够排出岩屑的气槽（302）。
3.根据权利要求1所述的一种跟管钻进的潜孔锤钻机，其特征在于：所述套管（6）底部内侧设有套管靴（601），所述导正器（3）外圆设有与之对应的凸肩（301）。
4.根据权利要求1所述的一种跟管钻进的潜孔锤钻机，其特征在于：所述滑架（9）为可根据液压伸缩杆（10）的调整而改变高度和角度的滑架，所述滑块（7）能沿滑架（9）上的导轨上下滑动。
5.根据权利要求1所述的一种跟管钻进的潜孔锤钻机，其特征在于：所述钻杆（5）上端设有气管（8），所述气管末端和空气压缩机（11）连接，所述气管中间通过一个三通和水箱（13）、泡沫泵（12）连接。
6.根据权利要求1所述的一种跟管钻进的潜孔锤钻机，其特征在于：所述钻机主体逆时针旋转并用专用扳手卡住钻杆（5），提升滑块（7）可实现钻杆和滑块的分离。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种跟管钻进的潜孔锤钻机，其特征在于：所述钻机主体为工程中的旋挖钻机、 长螺旋钻机或改造过的挖掘机。
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