潛孔錘鉆進(jìn)在復(fù)雜地層中應(yīng)用.doc

潛孔錘鉆進(jìn)在復(fù)雜地層中應(yīng)用蔣榮慶殷琨辜華良摘要：在潛孔錘的結(jié)構(gòu)形式、鉆具匹配、鉆頭類型、鉆鑿工藝等方面研究的基礎(chǔ)上，對(duì)潛孔錘套管隔離護(hù)孔法鉆進(jìn)；貫通式潛孔錘用于復(fù)雜地層鉆進(jìn)；大直徑潛孔錘在孤石、漂石地層中鉆進(jìn)等實(shí)際應(yīng)用方法和效果作了簡(jiǎn)明介紹。關(guān)鍵詞：貫通式潛孔錘同步跟管復(fù)雜地層DOWNHOLE HAMMER DRILLING IN COMPLEX FORMATIONJiang Rongqing,Yin Kun,Gu HualiangAbstract：On the basis of studying downhole drills structure,bit type and drilling technology,such technology as casing drilling with downhole drills,hollow-through downhole drills in complex formation,large diameter downhole drill in isolated big pepple formation are presented in this paper.Key words：hollow-through downhole drill,casing drilling ,complex formation所謂復(fù)雜地層是指因受成因、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及風(fēng)化作用和地下水作用等影響，使地層巖石節(jié)理、片理、裂隙發(fā)育；軟硬互層、破碎，膠結(jié)性、穩(wěn)定性、強(qiáng)度等極差，或是遇水膨脹。在這類地層中施工，一旦被鉆孔鉆穿后，其原來(lái)的相對(duì)穩(wěn)定或平衡狀態(tài)被破壞，使鉆孔孔壁失去約束而產(chǎn)生不穩(wěn)定。常見現(xiàn)象是孔壁坍塌、掉塊、漏失、涌水、縮徑、超徑等。在上列地層中鉆孔時(shí)孔壁不穩(wěn)定產(chǎn)生護(hù)壁困難；地質(zhì)巖心鉆探時(shí)巖心被破碎、沖蝕、溶解，巖礦心采取又成為一個(gè)難題；在砂礫石層中含有孤石、漂石，風(fēng)化層含有風(fēng)化球、風(fēng)化核，或巖石軟硬不均，鉆進(jìn)時(shí)不僅效率低，而且很難按設(shè)計(jì)軌跡成孔，即防斜或提高鉆速又成為一突出問(wèn)題。實(shí)踐表明，空氣潛孔錘鉆進(jìn)具有下列優(yōu)點(diǎn)：1)鉆進(jìn)效率高。它比鉆探常用的水力沖擊器效率高25倍；比金剛石回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)高310倍。提高效率原因是單次沖擊功大，無(wú)液柱壓力；排渣風(fēng)速高，孔底干凈，無(wú)二次破碎；改善了孔底碎巖條件；2)配用的柱齒硬質(zhì)合金鉆頭在堅(jiān)硬破碎巖石中鉆進(jìn)，既有利于破巖，又比金剛石鉆頭壽命高；3)鉆進(jìn)轉(zhuǎn)速低，離心力小，鉆具對(duì)孔壁的撞擊機(jī)會(huì)小，又兼這種鉆進(jìn)方法是以高頻對(duì)孔底沖擊，減小了對(duì)破碎或傾斜地層產(chǎn)生孔斜的影響，從而可提高鉆孔的垂直度，同時(shí)也可減少孔壁巖石坍塌；4)鉆進(jìn)比回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)所需要鉆壓和扭矩要小得多，這樣可減輕配套鉆機(jī)設(shè)備重量和能力，為邊坡抗滑加固鉆進(jìn)在高空排架上作業(yè)創(chuàng)造了有利施工條件；5)鉆進(jìn)采用無(wú)液體循環(huán)干式作業(yè)，既不污染環(huán)境，又可防止邊坡大巖塊滑動(dòng)。其缺點(diǎn)：1)由于動(dòng)力介質(zhì)和循環(huán)介質(zhì)采用的是壓縮空氣，對(duì)孔壁支擋平衡作用差，護(hù)壁十分不利；2)鉆進(jìn)不能采用泥漿作循環(huán)介質(zhì)，更無(wú)法用護(hù)壁處理劑及堵漏材料；3)破碎巖石是一種動(dòng)載沖擊，鉆頭在巖石上沖擊振動(dòng)，更容易使孔壁或巖心產(chǎn)生振動(dòng)破碎，給護(hù)壁和采心工作帶來(lái)極為不利條件；針對(duì)潛孔錘鉆進(jìn)上述缺點(diǎn)，多年來(lái)作者從潛孔錘結(jié)構(gòu)形式、鉆具匹配、鉆頭類型、鉆鑿工藝方法等方面進(jìn)行了研究，使其適應(yīng)在復(fù)雜地層中鉆進(jìn)?，F(xiàn)就已應(yīng)用的幾種技術(shù)措施加以介紹。1套管隔離護(hù)孔法鉆進(jìn)1.1異步跟管鉆進(jìn)法(常規(guī)下套管方法)先用潛孔錘破巖鉆進(jìn)，而后下套管隔離，再換用小一級(jí)鉆具在套管內(nèi)繼續(xù)鉆進(jìn)。這是鉆孔鉆進(jìn)常用的方法。施工時(shí)盡量提高鉆速，快速通過(guò)破碎帶，其目的為了縮短外界因素(沖洗液浸泡)作用時(shí)間，使孔壁能在一定時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定，這樣即可贏得一部分時(shí)間，然后再下套管隔離護(hù)孔。作者于1995年在廣東某地進(jìn)行工程勘察時(shí)，曾采用潛孔錘鉆進(jìn)?？辈旄蹍^(qū)系劈山填海建造，地層上部為拋填土石，中部為殘留淤泥質(zhì)土，下部為陸相沉積巖(圖1)。針對(duì)港區(qū)地層主要是拋填石堆積層，巖石破碎堅(jiān)硬，采用GC-110型潛孔錘配備130 mm鉆頭，裸眼鉆進(jìn)一徑到底，穿過(guò)淤泥質(zhì)土層后，即下108 mm套管后進(jìn)行清孔、取原狀土并進(jìn)行標(biāo)貫試驗(yàn)。圖1鹽田港工程勘察地質(zhì)剖面圖1花崗巖；2含泥砂硬拋石；3淤泥質(zhì)土及淤泥；4亞砂土、亞粘土；5海水鉆進(jìn)中出現(xiàn)的問(wèn)題及對(duì)策：(1)鉆進(jìn)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)塌孔、掉塊現(xiàn)象。故快速成孔，盡量一氣呵成，避免多次提鉆掃孔；(2)鉆進(jìn)深度達(dá)到海水面以下時(shí)，回填土、砂與海水混合生成泥包，糊在鉆桿與鉆孔環(huán)狀間隙中，使工作風(fēng)壓升高，排氣循環(huán)減弱或停止，導(dǎo)致潛孔錘工作效率下降甚至不工作，鉆頭磨損嚴(yán)重，使進(jìn)尺緩慢和不進(jìn)尺。鉆進(jìn)中出現(xiàn)這些現(xiàn)象后，向鉆桿內(nèi)灌注一定量泡沫劑(實(shí)際用洗衣粉代替)稀釋泥包，即可排除故障，恢復(fù)正常工作。施工表明：在堆積層采用潛孔錘鉆進(jìn)時(shí)效可達(dá)15.6 m/h，最高達(dá)21 mh；潛孔錘柱齒鉆頭壽命可達(dá)80 m只。雖然港區(qū)拋石堆積層密實(shí)度較差，與海水相通，個(gè)別孔段存在空洞，但由于空氣潛孔錘鉆進(jìn)是低密度介質(zhì)，對(duì)孔壁壓力小，鉆進(jìn)中避免了處理漏失所需時(shí)間和材料消耗；拋石堆積層雖軟硬不均，但所有鉆孔未發(fā)生孔斜超差；勘察孔雖然地層破碎、坍塌掉塊，極不穩(wěn)定，但由于潛孔錘鉆進(jìn)效率高，裸眼時(shí)間短，都能一徑到底，只需下一層套管成孔，然后取樣或做標(biāo)貫試驗(yàn)，簡(jiǎn)化了鉆孔結(jié)構(gòu)。1997年1月3月，作者采用潛孔錘在吉林省松花江上游水下復(fù)雜地層中鉆鑿爆破孔，工程目的是將松花江底部卵礫石和基巖剝削至5.5 m，形成江水自流到岸邊儲(chǔ)水池引水戽頭和埋設(shè)輸水管線基礎(chǔ)。工程總長(zhǎng)192 m，寬度分別在82 m12 m，總孔數(shù)845個(gè)。由于江底面起伏不平，水深變化較大。地層自上至下為夾有25%30砂卵礫石層，粒徑平均為0.04 m0.3 m，最大1 m以上；風(fēng)化玄武巖層，厚0.5 m0.8 m，裂隙發(fā)育、破碎；較完整基巖，墨綠色隱晶質(zhì)，可鉆性達(dá)8級(jí);基巖中夾有0.8 m1.2 m裂隙、含有氣孔的破碎帶；破碎帶以下是堅(jiān)硬的玄武巖地層(圖2)。圖2GC-100型潛孔錘施工設(shè)備及地層分布圖1副桅桿；2主桅桿；3送風(fēng)膠管；4動(dòng)力頭；5儲(chǔ)氣罐；6鉆桿；7空壓機(jī)；8套管；9套管支撐架；10潛孔錘；11江水；12平臺(tái)架；13鉆機(jī)基架；14動(dòng)力；15液壓馬達(dá)及操縱臺(tái)；16斜支撐拉手施工工藝方法：1)上部采用套管隔離護(hù)壁法該工程采用GC-100(或W-150型)潛孔錘用法蘭與127 mm巖心管連接(圖3)。送風(fēng)使?jié)摽族N沖擊再加鉆機(jī)加壓,直接將巖心管打入卵礫石層，至不進(jìn)尺為止；然后再開動(dòng)鉆機(jī)邊回轉(zhuǎn)邊沖擊，至巖心管穩(wěn)固地坐在風(fēng)化層基巖內(nèi)。此時(shí)巖心管下部不再返風(fēng)，江水中不見氣泡；若遇到大卵礫石即巖心管未到基巖，這時(shí)將潛孔錘與巖心管法蘭卸開，再將潛孔錘換成小一級(jí)的WC-85型潛孔錘(圖4)，在127 mm巖心管內(nèi)鉆進(jìn)，清除巖心并超前鉆進(jìn)，將大卵礫石打碎后，繼續(xù)進(jìn)行取心鉆進(jìn)，直至巖心管坐在穩(wěn)固基巖為止。將127 mm巖心管留在孔內(nèi)作為套管。圖3卵礫石鉆進(jìn)工具示意圖173 mm鉆桿；2異徑接頭；3W-150沖擊器；4花鍵接頭；5法蘭盤；6127 mm巖心管；7130mm管靴圖4基巖鉆進(jìn)工具示意圖173 mm鉆桿；2異徑接頭；3WC-85沖擊器；4花鍵接頭；5100球齒鉆頭(2)基巖地層鉆進(jìn)套管固定后，采用WC-85型潛孔錘配110 mm柱齒鉆頭在套管內(nèi)鉆進(jìn)，清除卵礫石層及巖心，操作時(shí)采用慢轉(zhuǎn)、輕壓、勤提動(dòng)、大風(fēng)量規(guī)程，以免巖屑過(guò)大，夾在沖擊器和套管環(huán)狀間隙內(nèi)，造成卡鉆事故，或帶動(dòng)套管拔起或破壞套管穩(wěn)固性。當(dāng)沖擊器超過(guò)套管底端面03m后，采用快速鉆進(jìn)。再遇地層破碎、裂隙、氣孔發(fā)育時(shí)，由于地層內(nèi)串氣、漏失，上返流速降低，為排除巖屑，應(yīng)勤提動(dòng)鉆具強(qiáng)吹排粉，保證正常鉆進(jìn)。施工表明：氣動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)卵礫石層、堅(jiān)硬破碎、裂隙發(fā)育地層，不僅鉆進(jìn)效率高，而且鉆頭壽命長(zhǎng)，使用壓氣作為沖洗介質(zhì)，解決了因氣溫低(-39)而管路凍結(jié)的問(wèn)題。該項(xiàng)工程不僅總結(jié)出一套水下鉆進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。并取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。1.2潛孔錘同步跟管鉆進(jìn)法即潛孔錘一邊鉆進(jìn)，套管一邊隨鉆頭下入孔內(nèi)。跟進(jìn)的套管具有穩(wěn)定孔壁和保護(hù)孔口作用，而且鉆進(jìn)、排渣和護(hù)壁3個(gè)工序同時(shí)進(jìn)行，使鉆孔工作得以順利進(jìn)行。這是一種既發(fā)揮潛孔錘碎巖效率高的優(yōu)點(diǎn)，又設(shè)法克服其護(hù)壁性能差而采取的一種工藝措施。目前已用于生產(chǎn)的有：瑞典的“ODEX”偏心擴(kuò)孔法、德國(guó)的“土星”和“海王星”雙回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)法、美國(guó)英格索蘭公司的對(duì)心擴(kuò)孔法。作者為解決香港馬鞍山工程研制了單偏心式和雙偏心式兩種偏心擴(kuò)孔鉆頭，其結(jié)構(gòu)如圖5，圖6。圖5單偏心擴(kuò)孔鉆頭1切削齒底唇固定；2銷；3擋塊；4鉆頭體圖6雙偏心擴(kuò)鉆頭1切削齒板；2銷軸；3定位銷；4擋圈；5鉆頭體KD-560520型及KS-560520型兩種偏心擴(kuò)孔鉆頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，經(jīng)生產(chǎn)性試驗(yàn)表明，偏心擴(kuò)孔鉆頭伸張及收縮動(dòng)作可靠，使用壽命長(zhǎng)。2貫通式潛孔錘應(yīng)用于復(fù)雜地層鉆進(jìn)為了實(shí)現(xiàn)反循環(huán)連續(xù)取心(樣)鉆進(jìn)，作者于80年代末研制了GQ-20062、GQ-100/44型兩種貫通式潛孔錘。反循環(huán)連續(xù)取心(樣)貫通式潛孔錘鉆進(jìn)是集潛孔錘鉆進(jìn)、反循環(huán)鉆進(jìn)、連續(xù)取心(樣)鉆進(jìn)于一體，綜合應(yīng)用了多種先進(jìn)鉆進(jìn)工藝。貫通式潛孔錘反循環(huán)連續(xù)取心(樣)鉆進(jìn)原理如圖7。壓氣進(jìn)入雙通道水龍頭，經(jīng)主動(dòng)鉆桿及雙壁鉆桿到達(dá)潛孔錘，驅(qū)動(dòng)活塞，產(chǎn)生高頻沖擊，鉆具仍由鉆機(jī)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)，使鉆頭既有沖擊又有回轉(zhuǎn)作用破碎巖石。反循環(huán)專用柱齒鉆頭對(duì)孔底巖石呈環(huán)狀破碎，從而產(chǎn)生柱狀巖心。經(jīng)過(guò)沖擊器工作后的壓氣由鉆頭底噴排氣孔噴出，吹洗孔底巖屑并冷卻鉆頭，再由鉆頭唇部導(dǎo)流作用將氣流引入鉆頭中心孔，然后通過(guò)雙壁鉆桿中心通道，攜帶巖心(樣)，輸送到雙通道氣水龍頭的中心孔，經(jīng)鵝頸管、排心(樣)管進(jìn)入巖心(樣)采集器。圖7貫通式氣動(dòng)潛孔錘反循環(huán)連續(xù)取心(樣)鉆進(jìn)原理圖1排心(樣)管；2雙通道氣水龍頭；3鵝頸彎管；4進(jìn)氣膠管；5雙壁鉆桿；6逆止閥；7心管；8內(nèi)缸；9活塞；10襯套；11反循環(huán)專用鉆頭該鉆進(jìn)方法特點(diǎn)：主要是利用空氣潛孔錘碎巖效率高，反循環(huán)系統(tǒng)沖洗液上返流速高，攜帶巖心(樣)能力強(qiáng)，采用雙壁鉆桿既輸送壓氣又兼有護(hù)壁作用，外環(huán)間隙無(wú)沖洗液介質(zhì)及排出物的沖蝕，對(duì)孔壁擾動(dòng)輕微，有效地把碎巖鉆進(jìn)和提取巖心(樣)這兩項(xiàng)原來(lái)分割的工作統(tǒng)一為連續(xù)作業(yè)系統(tǒng)，成為邊鉆進(jìn)、邊取心(樣)、邊洗井3種作業(yè)程序同時(shí)進(jìn)行的鉆探新工藝。該成果已形成系列產(chǎn)品，其中GQ-10044型潛孔錘經(jīng)河南、寧夏、安徽等地礦局生產(chǎn)性試驗(yàn)，共進(jìn)尺2000余m，最大孔深2592 m，在堅(jiān)硬破碎地層中平均時(shí)效408 mh，臺(tái)月效率106517 m，最大提鉆間隔86 m，與同礦區(qū)金剛石鉆進(jìn)相比，鉆進(jìn)效率提高3倍，臺(tái)月效率提高58倍，成本降低58倍。GQ-20062型貫通式潛孔錘主要用于水文水井鉆探，經(jīng)河南第一水文隊(duì)使用，在可鉆性7級(jí)灰?guī)r地層時(shí)效達(dá)916 m(僅配一臺(tái)風(fēng)量為10 m3min空壓機(jī))，反循環(huán)取心率100，一個(gè)柱齒鉆頭進(jìn)尺1045 m基本無(wú)磨損。該鉆具及鉆進(jìn)方法具有下列優(yōu)點(diǎn)：1)貫通式潛孔錘及雙壁鉆桿中空斷面作為反循環(huán)通道，因斷面小且直徑不變，在有限供風(fēng)量條件下可增大上返風(fēng)速，提高排渣能力，避免孔底巖石重復(fù)破碎，從而可提高鉆進(jìn)效率及潛孔錘使用深度；2)排渣效果不受鉆孔孔徑限制，因而可以一徑成孔，改變了過(guò)去“小徑打、大徑擴(kuò)”的工藝，從而簡(jiǎn)化施工程序，提高效率，縮短工期；3)可與氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)潛孔錘破巖、泥漿反循環(huán)護(hù)壁，可解決砂卵礫石、破碎坍塌地層、覆蓋地層鉆進(jìn)孔壁不穩(wěn)定的難題；4)在破碎裂隙發(fā)育地層、漏失地層中由于反循環(huán)穩(wěn)定可靠，不僅可保護(hù)孔壁，巖礦心采取率達(dá)100，而且塊度大、質(zhì)量好、判層正確及時(shí)；在鉆進(jìn)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)孔內(nèi)漏失或孔口不排渣不返風(fēng)，避免孔內(nèi)事故發(fā)生；5)鉆進(jìn)過(guò)程即是洗井過(guò)程，不堵塞含水層，增大了水井出水量；6)鉆進(jìn)中孔口無(wú)任何返出物，無(wú)論干孔段、潮濕層或水下鉆進(jìn)，巖屑粉塵均由出渣管排出，不產(chǎn)生粉塵污染和井噴危害，改善了工作條件。3大直徑潛孔錘在孤石、漂石地層中鉆進(jìn)隨機(jī)分布于淤泥質(zhì)粘土、流砂等軟層中未風(fēng)化的大孤石、漂石，由于巖性堅(jiān)硬致密、表面光滑，可鉆性達(dá)910級(jí)，單個(gè)直徑05 m7 m不等，是目前大直徑工程井施工中一大難題。主要問(wèn)題是巖石堅(jiān)硬鉆進(jìn)效率極低，巖石表面光滑，鉆頭導(dǎo)正作用差，孔斜嚴(yán)重超差，孔內(nèi)鉆具與巖石摩擦導(dǎo)致鉆桿折斷和掉鉆頭事故(圖8)。圖8鉆頭沿巖面下滑1鉆桿；2籠式鉆頭；3超前導(dǎo)向鉆頭采用潛孔錘在該類地層中鉆進(jìn)時(shí)，如要獲得理想效果，必須使破碎單位面積巖石上達(dá)到足夠沖擊功，因此隨著井徑增大，巖性變硬，必須增大耗風(fēng)量，所匹配的空壓機(jī)就得增多，為節(jié)省能耗和減少一次性投資。作者對(duì)潛孔錘與爆破方法相結(jié)合復(fù)合式鉆井工藝進(jìn)行了試驗(yàn)研究，鉆進(jìn)工藝過(guò)程有如下幾種。3.1探孔預(yù)爆法即在大井原位，用小直徑風(fēng)動(dòng)潛孔錘鉆鑿小孔，既是補(bǔ)充詳勘，探明巖性及孤石、漂石分布情況，如遇到大孤石、漂石又可作為裝藥爆破的炮眼，待大巖塊炸碎后再用大直徑潛孔錘直接鉆井。鉆進(jìn)工藝過(guò)程見圖9。探孔預(yù)爆法，在原巖中進(jìn)行預(yù)爆，裝藥量可大一些，爆破效果會(huì)更好，也不需顧忌孔壁的坍塌問(wèn)題。此法在長(zhǎng)江三峽水利樞紐工程一期圍堰防滲墻施工中，共預(yù)爆62個(gè)孔，取得十分理想效果。圖9探孔預(yù)爆法工藝過(guò)程示意圖1小鉆孔；2松軟地層；3炸藥包；4大孤石、漂石；5基巖；6炸碎后的大孤石、漂石；7大直徑潛孔錘；8潛孔錘鉆頭；a預(yù)鉆探孔并裝藥；b炸碎后的大孤石、漂石；c用大直徑潛孔錘鉆孔3.2筒狀鉆頭進(jìn)行環(huán)槽破碎巖石+爆破+反循環(huán)排渣鉆進(jìn)工藝為：潛孔錘用筒狀鉆頭鉆進(jìn),形成巖心再?gòu)你@桿中下入炸藥包(礫石彈炸碎炸裂巖心再送風(fēng)使?jié)摽族N工作由筒狀鉆頭頂部沖碎巖心再用泵吸反循環(huán)排屑)。這樣反復(fù)鉆進(jìn)成孔，鉆進(jìn)工藝見圖10。圖10沿孔沖擊成巖心爆破排渣鉆進(jìn)工藝圖1鉆桿；2FGC-15型貫通式潛孔錘；3筒狀鉆頭頂蓋硬質(zhì)合金；4礫石彈；5碎塊；6大漂石爆破方法很多，主要有打眼爆破及聚能爆破兩種，經(jīng)使用對(duì)比各存在如下優(yōu)缺點(diǎn)：1)打眼爆破法即在鉆孔鉆進(jìn)遇到大孤石、漂石時(shí)，再在巖塊上鉆一個(gè)或多個(gè)小孔，在小孔內(nèi)裝藥爆破。這種方法對(duì)比探孔預(yù)爆法雖可節(jié)省鉆進(jìn)工作量，但是在大孔內(nèi)鉆小孔必須先下小套管，同樣會(huì)產(chǎn)生鉆具偏斜，難于固定套管等問(wèn)題。在實(shí)踐中曾采用小口徑金剛石鉆頭鉆進(jìn)，由于無(wú)法提高轉(zhuǎn)速，結(jié)果不僅效率低，鉆頭壽命短，成本很高，而且實(shí)現(xiàn)上述鉆小孔時(shí)，必須將孔中大直徑潛孔錘鉆具提出，增加了輔助時(shí)間。2)聚能爆破法利用藥柱一端孔穴來(lái)提高局部破壞作用效應(yīng)，稱為聚能爆破。影響聚能爆破威力與下列因素有關(guān)：炸藥性能；藥柱下端藥型罩的材料、形狀、錐角、壁厚等；炸高；藥柱包的殼體及幾何形狀。圖11中(a)是藥柱端部不帶錐形孔穴的罩，爆炸產(chǎn)物沿近似垂直于藥柱表面向四周飛散，作用于底面上的僅僅是從藥柱一端飛散出的炸藥物，約等于藥柱端面面積，所以在底端只炸出一個(gè)很淺的凹坑。圖11中(b)藥柱藥量雖然比(a)藥包少，但由于在下端有一錐形孔，爆破后在底部炸出一個(gè)較深凹坑；圖11中(c)是藥柱下端錐形孔穴表面嵌裝一個(gè)金屬錐形襯套(又稱藥形罩)，這種藥包爆炸后在底部炸出一個(gè)更深的凹坑。實(shí)驗(yàn)表明：不同底部錐形罩破壞效果不同。大直徑工程井在硬巖、孤石、漂石中采用潛孔錘及聚能爆破相結(jié)合復(fù)合式鉆進(jìn)工藝，既可提高鉆進(jìn)效率，又可克服大孤石、漂石中容易導(dǎo)致孔斜。是一種工藝簡(jiǎn)單，安全易行，節(jié)省能源，成本低的施工方法。圖11不同藥柱結(jié)構(gòu)的爆破效果1雷管；2藥包；3破碎穴；4錐形罩；5金屬錐形藥形罩；6爆破錐形孔4結(jié)論隨著潛孔錘結(jié)構(gòu)形式、鉆具匹配、鉆頭類型、以及多種鉆進(jìn)工藝方法的發(fā)展和完善。潛孔錘鉆進(jìn)將成為復(fù)雜地層鉆進(jìn)一項(xiàng)重要技術(shù)措施。作者簡(jiǎn)介：蔣榮慶男，1932年生?，F(xiàn)任長(zhǎng)春科技大學(xué)勘探工程研究所所長(zhǎng)、教授、博士導(dǎo)師，國(guó)家級(jí)有突出貢獻(xiàn)專家，曾任中國(guó)巖石力學(xué)和工程學(xué)會(huì)巖石破碎專業(yè)委員會(huì)、全國(guó)大口徑工程井鉆進(jìn)技術(shù)協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)。通訊地址：吉林省長(zhǎng)春市長(zhǎng)春科技大學(xué)探工系郵政編碼：130026作者單位：蔣榮慶(長(zhǎng)春科技大學(xué)長(zhǎng)春130026)殷琨(長(zhǎng)春科技大學(xué)長(zhǎng)春130026)辜華良(長(zhǎng)春科技大學(xué)長(zhǎng)春130026)收稿日期：1998-10-00王梅編輯復(fù)雜地層偏心跟管鉆進(jìn)技術(shù)及配套選擇在眾多的復(fù)雜地層鉆進(jìn)施工中，塌孔、埋鉆是施工人員經(jīng)常碰到且又十分頭疼的問(wèn)題。采用常規(guī)的鉆進(jìn)工藝方法很難保證鉆孔的質(zhì)量和施工效率。潛孔沖擊跟管鉆進(jìn)技術(shù)充分利用了風(fēng)動(dòng)潛孔錘高效沖擊破碎巖石的優(yōu)勢(shì)，在高效碎巖鉆進(jìn)的同時(shí)，同時(shí)跟入套管保護(hù)鉆孔孔壁，利用套管的剛性導(dǎo)向作用，可以抑制鉆孔彎曲，保證鉆孔的直線度。目前已在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用于堅(jiān)硬、破碎、松散等復(fù)雜地層的工程鉆孔施工中。潛孔沖擊跟管鉆進(jìn)按其結(jié)構(gòu)型式主要分為二種類型：偏心式跟管鉆具及同心跟管鉆具。二種結(jié)構(gòu)型式的跟管鉆具具有不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用性能，其適用范圍也有所區(qū)別。同心跟管鉆具因其外鉆頭的壁厚較厚，同樣孔徑施工，沖擊功傳遞效果不如偏心鉆具，只有在鉆孔直徑較大，選擇高風(fēng)壓沖擊器時(shí)，效果才比較好，但制造費(fèi)用比偏心鉆具高的多。偏心式跟管鉆具不僅成孔直徑大，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，使用方便，因此得到了更廣泛的應(yīng)用。偏心跟管鉆具的工作原理鉆進(jìn)時(shí)，偏心跟管鉆具通過(guò)套管內(nèi)孔中進(jìn)入套管靴位置，當(dāng)鉆具正轉(zhuǎn)時(shí)，偏心鉆頭在孔底摩擦力的作用下順著回轉(zhuǎn)方向偏心張開，在潛孔錘驅(qū)動(dòng)下鉆頭鉆出比套管外徑大的鉆孔，同時(shí)偏心鉆具的導(dǎo)正器臺(tái)肩驅(qū)動(dòng)套管靴，使套管與鉆孔同步跟進(jìn)，使之保護(hù)鉆孔。鉆孔達(dá)到預(yù)定深度后，使鉆具反向旋轉(zhuǎn)一定角度，偏心鉆頭收攏，然后從套管中提出。原理圖如下： 偏心跟管鉆具鉆進(jìn)時(shí)破碎巖石及驅(qū)動(dòng)套管跟進(jìn)的能量主要來(lái)源于潛孔沖擊器輸出的沖擊功，此外鉆機(jī)回轉(zhuǎn)帶動(dòng)偏心跟管鉆頭對(duì)孔底巖石形成輔助性切削及擠擴(kuò)效應(yīng)。要獲得良好的跟管鉆進(jìn)效果，必需使鉆機(jī)、空壓機(jī)設(shè)備的輸出性能以及潛孔沖擊器性能與跟管鉆具加以匹配，并且根據(jù)地層情況制訂出合適的鉆進(jìn)施工工藝。 鉆進(jìn)設(shè)備的配套根據(jù)沖擊器的碎巖特點(diǎn)，鉆機(jī)設(shè)備應(yīng)滿足低速大扭矩的需要，一般選擇動(dòng)力頭式錨固鉆機(jī)較好；空壓機(jī)性能首先要滿足潛孔沖擊器所需的風(fēng)壓和風(fēng)量的需要，并且根據(jù)地層的漏失程度及含水情況，在條件允許的情況下，盡量選擇能力較大的空壓機(jī)；潛孔沖擊器應(yīng)具備優(yōu)良的沖擊功和沖擊頻率輸出性能，并且要與跟管鉆具、套管材料的強(qiáng)度相匹配。 跟管鉆進(jìn)操作要點(diǎn)在復(fù)雜地層進(jìn)行跟管鉆進(jìn)施工時(shí)，選擇的鉆進(jìn)參數(shù)