一种局部泥浆循环排渣潜孔锤钻机及其使用方法与流程

本发明涉及潜集束孔锤钻机，更具体地说它是一种局部泥浆循环排渣潜孔锤钻机。本发明还公开了这种局部泥浆循环排渣潜孔锤钻机的使用方法。

背景技术：

1、现有大直径潜孔锤入岩钻进速度比旋挖钻机的钻进速度快2-10倍，现有的大直径潜孔锤钻机，通过钻机的钻杆带动潜孔锤钻头旋转钻进，排渣方式是空气正循环排渣，潜孔锤底部排出的大量空气直接排入井孔；在松散覆盖层地层钻进时，井孔中的大量空气与护壁泥浆混合，会降低护壁泥浆的容重，使泥浆失去护壁功能导致严重塌孔事故，不得已必须全护筒跟进，但是全护筒跟进需要增加大量施工机械，投入巨额的护筒材料，速度很慢成本巨大，所以现有的潜孔锤钻机存在无法施工大深度覆盖层入岩井孔的缺点，只能施工占比5％左右的岩面很浅的入岩井孔，建设工程中95％以上井孔都是较厚覆盖层的地质，同时，潜孔锤钻机空气循环排渣依靠大流量高速气流上举钻渣，多消耗大量空气动力，造成能耗加大成本上升，导致高效钻进的潜孔锤技术无法大面积普遍推广。

2、因此，研发一种设备制造费用小，钻孔直径大，不用护筒跟进，施工速度快成本低，能施工大直径超深覆盖层入岩钻孔桩的泥浆循环潜孔锤钻机。

技术实现思路

1、本发明的第一目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种局部泥浆循环排渣潜孔锤钻机。

2、本发明的第二目的是为了提供这种局部泥浆循环排渣潜孔锤钻机的使用方法。

3、为了实现上述第一目的，本发明的技术方案为：一种局部泥浆循环排渣潜孔锤钻机，其特征在于：包括钻机、多层伸缩钻杆、集束潜孔锤和管道旋转接头提引器；所述钻机的旋转动力头上悬挂多层伸缩钻杆的最外层钻杆，所述管道旋转接头提引器位于多层伸缩钻杆的中心钻杆内，钻机的钢丝绳与管道旋转接头提引器连接，多层伸缩钻杆的中心钻杆底部与集束潜孔锤连接，钻机通过钢丝绳使集束潜孔锤在井孔内升降，钻机通过多层伸缩钻杆带动集束潜孔锤旋转；

4、泥浆管上端与钻机的泥浆泵连接，下端依次伸入多层伸缩钻杆、穿过管道旋转接头提引器后从多层伸缩钻杆的中心钻杆底部侧面穿出、进入集束潜孔锤底部；

5、高压介质进入管上端与钻机的高压介质高压泵连接，下端依次伸入多层伸缩钻杆、穿过管道旋转接头提引器后从多层伸缩钻杆的中心钻杆底部侧面穿出、与集束潜孔锤的每个单体潜孔锤的高压介质进入孔连接；

6、高压介质排出管上端与钻机的高压介质高压泵连接，下端依次进入多层伸缩钻杆、穿过管道旋转接头提引器后从多层伸缩钻杆的中心钻杆底部侧面穿出、与集束潜孔锤的每个单体潜孔锤的高压介质排出孔连接；

7、所述集束潜孔锤内有排渣管，积渣斗可活动安装集束潜孔锤的顶部，排渣管的上口高度高于积渣斗的顶部、下口位于集束潜孔锤的底部。

8、在上述技术方案中，所述排渣管的下端安装有向排渣管内部喷射的射流喷嘴，泥浆管下端与与射流喷嘴连接；所述集束潜孔锤的高压介质排出孔位于单体潜孔锤的冲击器上，单体潜孔锤的钻头上无高压介质排出孔。

9、在上述技术方案中，所述管道旋转接头提引器位于多层伸缩钻杆的中心钻杆顶部；所述钻机通过多层伸缩钻杆的中心钻杆带动集束潜孔锤连续旋转。

10、在上述技术方案中，所述多层伸缩钻杆的中心钻杆底部安装钻杆接头，所述多层伸缩钻杆的中心钻杆通过钻杆接头与集束潜孔锤连接。

11、在上述技术方案中，所述管道旋转接头提引器为提引器和管道旋转接头分体结构，所述管道旋转接头位于多层伸缩钻杆的中心钻杆顶部，所述提引器固定在钻杆接头内；钢丝绳依次进入多层伸缩钻杆、穿过管道旋转接头的中心孔后与提引器连接；所述泥浆管、高压介质进入管和高压介质排出管依次穿过管道旋转接头、多层伸缩钻杆的中心钻杆后，从钻杆接头底部侧面穿出；所述钻机通过多层伸缩钻杆的中心钻杆带动集束潜孔锤连续旋转。

12、为了实现上述第二目的，本发明的技术方案为：一种局部泥浆循环排渣潜孔锤钻机的使用方法，其特征在于，钻孔方法如下：

13、钻孔：同步下放多层伸缩钻杆、泥浆管、高压介质进入管、高压介质排出管，集束潜孔锤接触岩土表面，启动钻机上的高压介质高压泵向集束潜孔锤输送高压介质，冲击钻进；钻机带动集束潜孔锤旋转，启动钻机上的泥浆泵，向泥浆管输入高压泥浆，高压泥浆输入到集束潜孔锤底部，使井底泥浆高速向上流动，流动的泥浆携带井底钻渣向上运动，钻渣到达积渣斗上面后，钻渣因重力作用下沉堆积在积渣斗里；当积渣斗装满钻渣时，将高压介质和高压泥浆暂停，由多层伸缩钻杆提升积渣斗到地面，排出钻渣；如此反复，直至钻孔完成。

14、在松散覆盖层地层中钻进时，将井孔中灌满优质泥浆采用泥浆护壁，保持足够的水头，保护井壁不塌孔，避免采用全护筒跟进措施。

15、在上述技术方案中，排渣方式有三种，第一种是：在排渣管的下口安装射流喷嘴，泥浆管通过射流喷嘴向排渣管内部高速注入高压泥浆，形成射吸作用，使井底泥浆吸入排渣管并向上流动，流动泥浆携带钻渣上浮超过排渣管顶部高度，然后因重力作用下落堆积到积渣斗，实现局部反循环排渣；过程中钻渣始终在集束潜孔锤部位反循环流动；当积渣斗装满钻渣时，将高压介质和高压泥浆暂停，由多层伸缩钻杆提升积渣斗到地面，排出钻渣；

16、第二种是，泥浆管在集束潜孔锤的底部喷出大流量泥浆，泥浆携带钻渣从集束潜孔锤周围向上流动，钻渣上浮超过排渣管顶部高度，钻渣因为重力作用下落堆积到集渣斗里，实现局部正循环排渣；过程中钻渣始终在集束潜孔锤部位正循环流动；当积渣斗装满钻渣时，将高压介质和高压泥浆暂停，由多层伸缩钻杆提升积渣斗到地面，排出钻渣；

17、第三种是，泥浆管在集束潜孔锤的底部喷出大流量泥浆，泥浆携带钻渣从集束潜孔锤周围向上流动，过程中钻渣始终在集束潜孔锤部位正循环流动，正循环流动的泥浆携带钻渣从井孔底部向上经井孔顶口流到地面上的泥浆沉淀池沉淀，完成排渣。

18、本发明与现有技术相比，具有以下优点：

19、1)本发明通过泥浆护壁保证覆盖层不塌孔，不需要护筒跟进，施工速度超快，综合施工成本超低。

20、2)本发明潜孔锤钻孔钻压和扭矩较小，配套使用的钻机型号较小，大大降低了大直径超深井孔施工设备造价，使得本发明成本低、投资少。

21、3)本发明能施工大直径超深覆盖层入岩井孔，伸缩钻杆配合潜孔锤钻孔硬岩作业，适用于所有入岩钻孔工程。

22、4)本发明的管道旋转接头提引器与各类管线依次连接，防止管线缠绕。

技术特征：

1.一种局部泥浆循环排渣潜孔锤钻机，其特征在于：包括钻机(1)、多层伸缩钻杆(2)、集束潜孔锤(3)和管道旋转接头提引器(4)；所述钻机(1)的旋转动力头上悬挂多层伸缩钻杆(2)的最外层钻杆，所述管道旋转接头提引器(4)位于多层伸缩钻杆(2)的中心钻杆内，钻机(1)的钢丝绳(11)与管道旋转接头提引器(4)连接，多层伸缩钻杆(2)的中心钻杆底部与集束潜孔锤(3)连接，钻机(1)通过钢丝绳(11)使集束潜孔锤(3)在井孔(5)内升降，钻机(1)通过多层伸缩钻杆(2)带动集束潜孔锤(3)旋转；

2.根据权利要求1所述的一种局部泥浆循环排渣潜孔锤钻机，其特征在于：所述排渣管(31)的下端安装有向排渣管(31)内部喷射的射流喷嘴，泥浆管(12)下端与与射流喷嘴连接；所述集束潜孔锤(3)的高压介质排出孔位于单体潜孔锤的冲击器上，单体潜孔锤的钻头上无高压介质排出孔。

3.根据权利要求1所述的一种局部泥浆循环排渣潜孔锤钻机，其特征在于：所述管道旋转接头提引器(4)位于多层伸缩钻杆(2)的中心钻杆顶部；所述钻机(1)通过多层伸缩钻杆(2)的中心钻杆带动集束潜孔锤(3)连续旋转。

4.根据权利要求1所述的一种局部泥浆循环排渣潜孔锤钻机，其特征在于：所述多层伸缩钻杆(2)的中心钻杆底部安装钻杆接头(21)，所述多层伸缩钻杆(2)的中心钻杆通过钻杆接头(21)与集束潜孔锤(3)连接。

5.根据权利要求4所述的一种局部泥浆循环排渣潜孔锤钻机，其特征在于：所述管道旋转接头提引器(4)为提引器(41)和管道旋转接头(42)分体结构，所述管道旋转接头(42)位于多层伸缩钻杆(2)的中心钻杆顶部，所述提引器(41)固定在钻杆接头(21)内；钢丝绳(11)依次进入多层伸缩钻杆(2)、穿过管道旋转接头(42)的中心孔后与提引器(41)连接；所述泥浆管(12)、高压介质进入管(13)和高压介质排出管(14)依次穿过管道旋转接头(42)、多层伸缩钻杆(2)的中心钻杆后，从钻杆接头(21)底部侧面穿出；所述钻机(1)通过多层伸缩钻杆(2)的中心钻杆带动集束潜孔锤(3)连续旋转。

6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的一种局部泥浆循环排渣潜孔锤钻机的使用方法，其特征在于，钻孔方法如下：

7.根据权利要求6所述的一种局部泥浆循环排渣潜孔锤钻机的使用方法，其特征在于：排渣方式有三种，第一种是：在排渣管(31)的下口安装射流喷嘴，泥浆管(12)通过射流喷嘴向排渣管(31)内部高速注入高压泥浆，形成射吸作用，使井底泥浆吸入排渣管(31)并向上流动，流动泥浆携带钻渣上浮超过排渣管(31)顶部高度，然后因重力作用下落堆积到积渣斗(32)，实现局部反循环排渣；过程中钻渣始终在集束潜孔锤(3)部位反循环流动；当积渣斗(32)装满钻渣时，将高压介质和高压泥浆暂停，由多层伸缩钻杆(2)提升积渣斗(32)到地面，排出钻渣；

技术总结
本发明公开了一种局部泥浆循环排渣潜孔锤钻机，涉及潜集束孔锤钻机技术领域。它包括钻机、多层伸缩钻杆、集束潜孔锤和管道旋转接头提引器；钻机通过钢丝绳使集束潜孔锤在井孔内升降、通过多层伸缩钻杆带动集束潜孔锤旋转；泥浆管伸入多层伸缩钻杆后从多层伸缩钻杆底部侧面穿出；高压介质进入管伸入多层伸缩钻杆后从多层伸缩钻杆的底部侧面穿出；高压介质排出管进入多层伸缩钻杆后从多层伸缩钻杆的底部侧面穿出；集束潜孔锤的排渣管位于集束潜孔锤的底部。本发明通过泥浆护壁保证覆盖层不塌孔，不需要护筒跟进，施工速度超快，综合施工成本超低。本发明还公开了这种局部泥浆循环排渣潜孔锤钻机的使用方法。

技术研发人员：李新形
受保护的技术使用者：武汉通途鑫路桥工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29