液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)ppt課件

1、什么叫沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)？沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)是在鉆頭已接受一定靜載荷的根底上，以縱向沖擊力和回轉(zhuǎn)切削力共同破碎巖石的鉆進(jìn)方法。與常規(guī)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)法相比，沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)只需用不大的沖擊力，便可以到達(dá)破碎鞏固巖石的效果 。由液動(dòng)沖擊器提供沖擊功的沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)叫液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探是繼現(xiàn)代金剛石鉆探之后的鉆探新方法新工藝。我國(guó)研討沖擊回轉(zhuǎn)鉆探用的沖擊器、錘頭(通稱潛孔錘)及其鉆進(jìn)工藝始于1958年，至今已有40余年的歷史。據(jù)史書(shū)記載，人類懂得利用水力作為動(dòng)力資源已有數(shù)千年的歷史，然而鉆探任務(wù)者思索利用鉆桿柱中的沖洗液蘊(yùn)藏的能量驅(qū)動(dòng)孔底鉆頭鉆進(jìn)巖石那么開(kāi)場(chǎng)于1887年，由德國(guó)人沃.布什曼(

2、V.Buschman)發(fā)明了這種新的鉆進(jìn)方法，英國(guó)當(dāng)時(shí)曾授予專利權(quán)。其后由考恩達(dá)Coanda國(guó)籍不詳對(duì)液動(dòng)機(jī)理作了假設(shè)干討論，稱之為考恩達(dá)效應(yīng)Coanda Effect。我國(guó)這項(xiàng)鉆探技術(shù)的開(kāi)展閱歷了三個(gè)階段。起步階段19581965地礦部勘探技術(shù)研討所率先開(kāi)場(chǎng)了對(duì)液動(dòng)沖擊器的科學(xué)研討，到1965年，先后研制出了7種不同構(gòu)造方式的液動(dòng)沖擊器，經(jīng)室內(nèi)性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選出了YZ2型閥式正作用液動(dòng)沖擊器，并在湖南地礦局某多金屬礦區(qū)進(jìn)展了初次消費(fèi)性實(shí)驗(yàn)，最大實(shí)驗(yàn)孔深430m，獲得了初步勝利。與此同時(shí)，該所在廣泛搜集國(guó)外有關(guān)情報(bào)資料的根底上，于1963年編輯了，廣泛引見(jiàn)了國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料。上述任務(wù)為后來(lái)液動(dòng)

3、沖擊回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)的開(kāi)展奠定了根底。 開(kāi)展階段19751984 “文革期間，這項(xiàng)科學(xué)研討任務(wù)中斷10年之久。直到1975年以長(zhǎng)春地院為主與遼寧第九地質(zhì)隊(duì)協(xié)作率先開(kāi)展了對(duì)射流式液動(dòng)沖擊器的研制，勘探技術(shù)研討所、河北地礦局綜合研討隊(duì)、冶金探礦技術(shù)研討所、核工業(yè)華東地勘局、遼寧地礦局第九地質(zhì)隊(duì)先后開(kāi)展了對(duì)閥式正作用和閥式雙作用液動(dòng)沖擊器的研討，到1984年底，長(zhǎng)春地院研制的SC型射流式、地礦部勘探技術(shù)研討所研制的YZ54II、冶金探礦技術(shù)研討所研制的TK型、河北地礦局綜合研討隊(duì)研制的ZF56型閥式正作用液動(dòng)沖擊器，以及核工業(yè)華東地勘局研制的YE54型和遼寧地礦局第九地質(zhì)隊(duì)研制的SH54閥式雙作用液動(dòng)沖

4、擊器先后分別經(jīng)過(guò)各部的部級(jí)技術(shù)鑒定，并迅速地在消費(fèi)中推行運(yùn)用，從此這項(xiàng)新的鉆探技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)期。 提高與適用階段19841990 自1984年至1990年是液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探的科研與推行運(yùn)用的迅速開(kāi)展階段。六年來(lái)我國(guó)在液動(dòng)沖擊器的實(shí)際和開(kāi)發(fā)研討方面有了進(jìn)一步的深化和開(kāi)展，配套技術(shù)方面的研討和推行運(yùn)用得到了注重和加強(qiáng)，獲得了豐盛的研討成果和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，表如今以下幾個(gè)方面。 1在已有成果的根底上，對(duì)沖擊器的構(gòu)造參數(shù)進(jìn)展了進(jìn)一步地優(yōu)化設(shè)計(jì)尤其是配水機(jī)構(gòu)，有效地降低了沖擊器的正常任務(wù)排量和壓力損失，為消費(fèi)第一線提供了一批新一代的液動(dòng)沖擊器。2在研制開(kāi)發(fā)新型液動(dòng)沖擊器、拓寬其運(yùn)用范圍方面也獲得了可

5、喜的成就。3繩索取心液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆具的研制獲得勝利，并在消費(fèi)實(shí)際得到推行運(yùn)用，標(biāo)志著我國(guó)液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)的研討程度有了新的提高。4液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)配套技術(shù)的研討也獲得重要成果。常用液動(dòng)錘分類液動(dòng)沖擊器根據(jù)構(gòu)造不同可分為:閥式液動(dòng)沖擊器 又可分為:(1)正作用閥式液動(dòng)沖擊器; (2)反作用閥式液動(dòng)沖擊器; (3)雙作用閥式液動(dòng)沖擊器.無(wú)閥式液動(dòng)沖擊器 又可分為:(1) 射流式液動(dòng)沖擊器; (2) 射吸式液動(dòng)沖擊器。正作用液動(dòng)沖擊器任務(wù)原理正作用液動(dòng)沖擊器任務(wù)原理正作用液動(dòng)沖擊器特點(diǎn)正作用沖擊器是以液壓推進(jìn)沖錘下行沖擊，而用彈簧使沖錘復(fù)位的沖擊器。 正作用沖擊器構(gòu)造簡(jiǎn)單，任務(wù)性能穩(wěn)定，調(diào)試容易，但

6、沖擊器中彈簧的反作用要耗費(fèi)一部分能量，抵消了很大一部分高壓液流所產(chǎn)生的沖擊力。同時(shí)彈簧在1500次min或更高的循環(huán)緊縮、伸張下，容易損壞。但是，假設(shè)調(diào)試和有效能利用適當(dāng)，該類沖擊器仍是一種具有廣泛運(yùn)用價(jià)值和開(kāi)展出路的沖擊器。 反作用液動(dòng)沖擊器任務(wù)原理反作用液動(dòng)沖擊器特點(diǎn)反作用沖擊器的主要優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)沖洗液的順應(yīng)才干較強(qiáng)；由于被緊縮彈簧釋放出來(lái)的能量與活塞沖錘的分量同 時(shí)向下作用，故可獲得較大的單次沖擊功；沖擊器內(nèi)部的壓力損失較小，故效率較高。該類沖擊器的主要缺陷是需求剛度較大的彈簧，此種彈簧需采用特殊的工藝制造，雖然如此，其任務(wù)壽命也只需40100小時(shí)。雙作用液動(dòng)沖擊器任務(wù)原理雙作用液動(dòng)沖擊器

7、任務(wù)原理雙作用液動(dòng)沖擊器特點(diǎn)雙作用液動(dòng)沖擊器的主要特點(diǎn)是沖錘的任務(wù)沖程與反沖程均由液壓推進(jìn)，而不依賴彈簧的作用。與其他種沖擊器一樣，雙作用沖擊器按其構(gòu)造不同，也有滑閥式和活閥式兩種。由于滑閥式只能在沖洗液清潔的條件下任務(wù)，運(yùn)用不廣。目前在消費(fèi)中主要采用活閥式。 射吸式液動(dòng)沖擊器的任務(wù)原理參見(jiàn)圖。靜止形狀時(shí)，閥與沖錘均處于任務(wù)位置下限，如圖中a所示。當(dāng)任務(wù)泵啟動(dòng)之后，噴嘴射出高速射流束，使閥與錘活塞上下腔之間產(chǎn)生壓力差上腔壓力低于下腔壓力，推進(jìn)閥與沖錘逆任務(wù)液流迅速上升。由于閥的質(zhì)量小，運(yùn)動(dòng)速度比沖錘快，而先抵任務(wù)位置上限圖中b。緊接著沖錘高速上升，當(dāng)閥與沖錘上的錐面閉合時(shí)圖中C，液流通道陡然切

8、斷而發(fā)生水擊。原處于低壓形狀的閥與活塞上腔頓時(shí)呈高壓，下腔那么由于液流的慣性，在與上腔發(fā)生水擊的同時(shí)相應(yīng)呈低壓形狀，使閥與沖錘受上腔高壓液流的推力同步迅速向下運(yùn)動(dòng)圖中d。當(dāng)閥抵任務(wù)位置上限后，由于高速運(yùn)動(dòng)的慣性，使沖錘迅速向下運(yùn)動(dòng)，沖擊砧子，完成一個(gè)沖程。此時(shí)，閥與沖錘錐面已分開(kāi)，液流暢通，閥與沖錘重新進(jìn)人下一個(gè)循環(huán)的回程。如此反復(fù)循環(huán)，構(gòu)成延續(xù)沖擊運(yùn)動(dòng)。 射吸式液動(dòng)沖擊器特點(diǎn)n構(gòu)造簡(jiǎn)單、零件少、無(wú)易損彈簧，因此任務(wù)壽命較長(zhǎng)。n輸出輸入技術(shù)參數(shù)范圍較寬，能在高頻形狀下穩(wěn)定沖擊，耐背壓特性好。射流式液動(dòng)沖擊器任務(wù)原理水泵輸出的高壓水經(jīng)鉆桿柱輸入射流元件1，從噴嘴噴出，產(chǎn)生附壁作用。假設(shè)先附壁于右

9、側(cè)，高壓液流那么流人右輸出通道C并進(jìn)入缸體2的上部，推進(jìn)活塞3下行。此時(shí)，與活塞銜接的沖錘4便沖擊砧子5，將沖擊動(dòng)能傳給巖心管及鉆頭，完成一次沖擊。在C輸出高壓水的同時(shí)，有一小股高壓液流(稱為反響信號(hào)液流)進(jìn)入D控制孔。在活塞行程末了時(shí)，反響信號(hào)很強(qiáng)，促使射流由C切換到E輸出，高壓液流由左通道輸出，進(jìn)入下腔，推進(jìn)活塞向上。同時(shí)，當(dāng)活塞上行時(shí)，反響信號(hào)又回到F，射流又切換到右輸出通道。如此反復(fù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)沖錘的沖擊動(dòng)作。上下缸的回水經(jīng)過(guò)C、E輸出道而前往到放空孔，經(jīng)水接頭及砧子內(nèi)孔道流人巖心管，直達(dá)孔底，沖洗孔底后前往地表。射流式液動(dòng)沖擊器特點(diǎn) 構(gòu)造簡(jiǎn)單，零件少，易于操作； 無(wú)彈簧及配水活閥等零件

10、，壽命較長(zhǎng)； 能量利用率也較高； 任務(wù)時(shí)不易產(chǎn)生堵水景象，能較好地預(yù)防燒鉆頭及蹩泵等事故； 鉆進(jìn)中產(chǎn)生的高壓水錘波比閥式?jīng)_擊器小，鉆具任務(wù)較平穩(wěn)，能減少水泵、沖擊器及高壓管路等零件損壞。 但射流元件壽命受泥漿性能影響較大，在泥漿含砂量較大的情況下，射流元件壽命短，導(dǎo)致運(yùn)用本錢(qián)高。沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)n最適用于粗顆粒的不均質(zhì)巖層,在可鉆性級(jí)，部分級(jí)的巖石中，鉆進(jìn)效果尤為突出；n不僅運(yùn)用于硬質(zhì)合金鉆進(jìn)，還運(yùn)用于金剛石鉆進(jìn)及牙輪鉆進(jìn)，它既可鉆進(jìn)較軟的巖層，又可鉆進(jìn)鞏固的巖層；n運(yùn)用于小口徑金剛石鉆進(jìn)，不僅可提高鉆進(jìn)效率和鉆頭壽命，還可抑制裂隙地層的堵心，鞏固致密地層的“打滑，及某些地層的孔斜等問(wèn)題。同

11、時(shí)，在巖土工程的大口徑施工中也有用武之地。 液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)為什么能提高鉆進(jìn)效率？ 沖擊負(fù)荷的特點(diǎn)是接觸應(yīng)力瞬時(shí)可達(dá)極高值，應(yīng)力比較集中。所以雖然巖石動(dòng)硬度比靜硬度大普通大8-9倍，但仍易產(chǎn)生微裂紋。并且沖擊速度愈大，巖石脆性增大，有利于裂隙發(fā)育。因此可以用不大的沖擊功數(shù)個(gè)公斤米就可破碎鞏固巖石，而靜壓入那么需很大的功；液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)為什么能提高鉆進(jìn)效率？ 切削刀具磨損較小。其緣由有： 鉆進(jìn)中所需的軸向壓力較小，轉(zhuǎn)速低； 體積破碎的摩擦系數(shù)低于外表破碎時(shí)摩擦系數(shù)，而在沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中易到達(dá)體積破碎巖石的程度；、 鉆速快，切削具的相對(duì)磨損減小； 沖擊破碎巖石時(shí)，刀具與巖石的作用時(shí)間短。液動(dòng)沖擊回

12、轉(zhuǎn)鉆進(jìn)為什么能提高鉆進(jìn)效率？采用液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)應(yīng)留意哪些問(wèn)題？1 鉆具下到孔底后，要逐漸添加水量和逐漸提高泥漿的壓力，以防損壞泥漿泵零件和高壓膠管； 鉆進(jìn)時(shí)，操作人員要根據(jù)泥漿泵壓力表的變化及時(shí)判別孔內(nèi)情況，遇到以下異常情況時(shí)，應(yīng)提鉆進(jìn)展檢查，以免影響鉆進(jìn)效率： 當(dāng)泥漿泵壓力忽然增高，經(jīng)提動(dòng)鉆具或多次調(diào)整泵量仍無(wú)效時(shí)能夠由于沖擊器水路受阻或巖心堵塞所致； 泥漿泵壓力忽然降低，經(jīng)檢查不是由于泥槳泵緣由所呵斥的； 進(jìn)尺忽然變慢或不進(jìn)尺，經(jīng)反復(fù)調(diào)整泥漿泵壓力、泵量或變卦鉆進(jìn)參數(shù)仍無(wú)效時(shí)普通是由于沖擊器發(fā)生缺點(diǎn)后，任務(wù)性能降低或不任務(wù)，以及鉆頭嚴(yán)重?fù)p壞所致；采用液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)應(yīng)留意哪些問(wèn)題？2采用

13、液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)應(yīng)留意哪些問(wèn)題？3液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆壓控制液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆壓控制液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)轉(zhuǎn)速控制 在沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中，應(yīng)選用低轉(zhuǎn)速，這主要是為了降低切削具刃角的磨損和添加回次進(jìn)尺長(zhǎng)度。添加轉(zhuǎn)速，在沖擊頻率不變的情況下，就等于相對(duì)添加二次沖擊的間距，增大了切削具的切削行程。由于間距太大那么前次沖擊破碎穴的自在面不能充分利用。反而降低了鉆進(jìn)效率，所以沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)應(yīng)選用低轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)為宜。液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)轉(zhuǎn)速控制在選擇轉(zhuǎn)速時(shí)，還應(yīng)思索以下要素：硬質(zhì)合金鉆進(jìn)硬的或強(qiáng)研磨性、破碎的巖石，鉆具的回轉(zhuǎn)速度普通選用3045轉(zhuǎn)分，巖石愈硬，其轉(zhuǎn)速應(yīng)愈低，假設(shè)轉(zhuǎn)速提高，那么沖擊間距大，容易過(guò)早地磨損或崩壞硬質(zhì)

14、合金，從而降低了破碎巖石的效果。鉆進(jìn)軟巖層或裂隙發(fā)育的巖層時(shí)，鉆具的轉(zhuǎn)速普通選用120150轉(zhuǎn)分，最高轉(zhuǎn)速不要超越150-270轉(zhuǎn)分。以便充分發(fā)揚(yáng)切削破碎巖石的成效；液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)轉(zhuǎn)速控制n用金剛石作研料進(jìn)展沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)，為了充分發(fā)揚(yáng)金剛石磨削巖石的作用，可將鉆具轉(zhuǎn)速提高到300轉(zhuǎn)分以上；n液動(dòng)沖擊器的沖擊頻率高時(shí)，其鉆具回轉(zhuǎn)速度應(yīng)適當(dāng)高些，反之那么低些；n液動(dòng)沖擊器的沖擊功大時(shí)，可適當(dāng)提高鉆具回轉(zhuǎn)速度，反之那么小。 液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)泵量控制 泥漿泵的沖洗液量是沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的重要參數(shù)。由于沖洗液量不僅影響沖洗鉆孔的質(zhì)量，而且直接影響沖擊器的任務(wù)性能沖擊功和沖擊頻率，從而影響到鉆進(jìn)效率。因此，只需地層允許，泥漿泵任務(wù)正常，就應(yīng)盡量滿足沖擊器任務(wù)時(shí)所需的沖洗液量。而且還需適當(dāng)增大些沖洗液量，以補(bǔ)充管路各接頭等處的泄露。洗液量為80150升分；射流式?jīng)_擊器普通需求的沖洗液量為200升分左右。液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)泵量控制 泵壓除抑制沖擊器及管路上的阻力損失外，還應(yīng)滿足沖擊器作功的需求，隨著泵壓的增高，沖擊器的