潜孔锤回转机构研究

呼咏 殷琨 张新华

（1、吉林大学 建设工程学院，吉林 长春 130026；2、吉林大学 机械科学与工程学院，吉林 长春 130025）

0 引言

气动潜孔钻进技术发展迅速，现已广泛应用于水井勘察、地质勘探、基柱工程和坑道掘进等领域，钻进过程中，潜孔锤不断冲击岩石，同时由钻机带动潜孔锤回转，实现冲击回转钻进，达到高效碎岩的目的。冲击回转钻进的主要特点是钻头在静压作用下，由纵向冲击动载和回转切削共同作用而破碎岩石。

冲击回转钻进效率高、孔的质量好、孔内事故少、成本低，钻孔孔径和孔深不断扩展，已广泛用于不同的地层和不同地质勘探及工程施工中，但是，在实际应用中也存在着一定的缺陷。本文将传统的潜孔锤与凿岩机相结合，借鉴凿岩机的转钎机构，利用活塞的回程能量带动钻头旋转，即只用空压机带动潜孔锤实现冲击与回转。这样，既简化了钻进设备，又能保证冲击回转钻进的高效率，同时也简化了现场施工设备，减少了设备更换工艺的辅助时间，提高了施工效率，对大口径帷幕工程施工、挖槽施工、定向钻进、非开挖导向孔钻进，海底取样钻进等，具有很好的应用前景。

1 新型潜孔锤的结构

不使用钻机，仅通过压缩空气，要实现冲击和回转2个动作，潜孔锤是关键。新型潜孔锤就能实现这样的要求（见图1），其工作原理如下：

（1）回程阶段 压缩空气经管路系统进入潜孔锤上接头，推开逆止阀，经由棘轮孔和配气阀孔进入潜孔锤前气室，活塞在压力差的作用下回程，后气室气体通过螺旋棒侧壁孔进入中心通孔，排到钻头底部；……