武穴潜孔钻 | 潜孔钻及其相关知识

潜孔凿岩的实质，是在凿岩过程中使冲击器潜入孔内，以减小由于钎杆传递冲击功所造成的能量损失，从而减小孔深对凿岩效率的影响。潜孔凿岩的凿岩设备是潜孔钻机，我国地下矿山常用的有YQ-80、YQ-100及QZ-165等型号。

潜孔钻机是冲击回转式钻机，其内部结构与一般凿岩机不同，其配气和活塞往复机构是独立的，即冲击器。其前端直接联接钻头，后端联接钻杆。凿岩时冲击器潜入孔内，通过配气装置（阀），使冲击器内的活塞（锤体）往复运动打击钎尾，使得钻头对孔底岩石产生冲击。冲击器在孔内的高速回转，则是由单独的回转机构，即由孔外的电动机或风动旋转装置，通过接在冲击器后端的钻杆来实现的。凿岩时产生的岩粉，由风水混合气体冲洗排出孔外，混合气体是由排粉机构经钻杆中心注入冲击器的，再经冲击器缸体上的气槽进入孔底。

国内潜孔钻机最早由河北宣化地区生产于上世纪50年代，通过国家不断地投入和自身的发展，钻机性能和技术含量大幅提高，在国际市场建立了良好的知名度，80年代后美国、瑞典等国家世界500强企业纷纷来宣化投资建厂或合资生产。其产品和生产技术作为大学教科书内容用于科研教学，因此，在国内潜孔钻机的代名词又叫“宣化钻机”。90年代后以河北宣化已形成设备生产基地。一些企业以研制生产新型，高性能，低消耗，露天各种型号钻孔机械为主，同时可供配件。产品广泛用于大，中，小型矿山，水电，交通等土石方开挖爆破工程，也可用于港口，航道等水下岩石穿孔爆破，工艺先进具有很强的制造能力，在新产品的开发上，具有专业技术人员的优势，与科研院校常年合作，研制出新型的液压潜孔钻机并得到用户的好评。

安装和准备

1、准备好凿岩洞室，其洞室规格可 根据凿孔的 方法确定，一般开凿水平孔时其洞室高度2.6-2.8米，凿上向孔，下向孔或倾斜孔时其洞室宽度为2.5米，高度为2.8-3米。

2、将气水管路、照明线路等引至工作面附近待用。

3、按孔为设计的要求，将支柱架设牢固。支柱的上下两端要垫上木板，在将横轴和卡环按照一定的高度和方向装在支柱上，利用手摇绞车将机器提起，按所需的角度固定在支柱上，然后调整钻机的孔向。

作业前的检查

1、开始工作时，应仔细检查气水管路是否连接牢固，有没有漏气漏水的现象。

2、检查注油器内是否已经装满机油。

3、检查各部分的 螺钉、螺帽、接头等处是否已经拧紧，立柱是否确实顶得很牢固。

凿孔作业程序

开孔时，先起动电动机，待转运正常后扳动操纵器的推进手把。使其得到适当的推进力，然后再扳动控制冲击器的手把到工作位置。凿岩工作以后，可以打开水阀，使气水混合物保持在有适当的比例。进行正常的凿岩工作。当推进工作使缷杆器移动到与托钎器相碰时，为钻完一根钻杆。要停止电动机运转和停止给冲击器送气、送水、把叉子插到托钎器的钻杆槽中，使电机反转滑板后退，使接头与钻杆脱开，再接第二根钻杆，按此下你循环连续工作。

潜孔钻机在注浆作业中的使用越来越广泛，注浆加固多为露天作业，本文主要讨论如何选择履带式潜孔钻机的型号。

1、选型原则

（1）生产上适用

所选购的钻机要满足工程施工需要的同时，应根据企业通常条件下所承担的施工任务合理配置，充分考虑钻机适用范围，既要满足当前施工需要，又要兼顾未来其他生产条件下对钻机的需求，只有生产上适用性强的钻机才能更好地显现其投资效果。

（2）技术上先进

在满足生产需要的同时，要求其性能指标保持~定的先进性，有利于延长其技术寿命，小会短期面临淘汰，从长远来看，符合企业可持续发展要求，更能有效保护投资。

（3）操作性及可维修性

操作简单，便于工人熟练掌握操作技能，缩短辅助作业时问，如场地平整、钻机移位、钻架升降、钻杆接换、气水用阀的调节等。

钻机结构简单易修、配件通用性强、货源供应充分可降低配件采购价格，设备运转及管理成本。钻机维修难度小、技术支援和售后服务有保障，在机械出现故障时，现场维修工人能及时修复，可避免因等待厂家的技术救援而延误施工生产。

（4）安全及环保性能

目前国家对产品的安全、环保性能非常重视，选购新设备时要注意制造材料、各种安全装置是否齐全、施工工作噪声、废气和废物排放是否达到国家有关法规要求等。

（5）经济合理

要求设备购置价格合理，在使用过程中能耗、维护费用低，并且投资回收期较短，以利于企业资金流转。

2、钻机技术参数的选择

注浆作业施工主要是由潜孔钻机在路基需加固部位按要求的钻孔深度、直径钻孔，钻孔完成后通过注浆泵把水泥浆由钻机的空心钻杆注入土层内部，使土体的空隙或孔隙问充满浆液并固化。空气压缩机为钻机冲击器提供压缩空气，带动冲击器活塞做往复运动，完成冲击钻孔，吹出钻渣。所以，在对潜孔钻机的技术参数予以比选的同时，要兼顾与其配套空压机的技术指标及经济性。

（1）工作面硬度

不同岩石具有不同硬度指标，可钻性也不一样。通常用坚固性来表示岩石在破碎时的难易程度。坚固性的大小用坚固性系数来表示，坚固性系数又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数f值。

工程施工中需要根据施工地质条件的小同，选择适应小同工作面硬度的潜孔钻机，选配小同形式的钻头、钻杆、冲击器与之相适应。矿岩硬度是影响钻机效率的关键，小型潜孔钻机适宜于中硬以下矿岩。

（2）钻孔直径、深度

根据对注浆孔直径、深度、钻孔角度的小同要求，需配备小同直径和长度的钻头、钻杆以满足钻孔的技术要求，同时钻机的钻臂和导轨应具有多种可调的角度，以满足施工需要。

一台履带式潜孔钻机可配套多种直径规格的钻头，根据施工孔径的要求灵活选用。钻孔深度通过使用小同节数的钻杆来调整，钻杆长度一般为2~9m小等，钻杆问通过公母螺纹连接。钻杆外径影响钻孔效率，根据流体动力学理论可知，只有当钻杆和孔壁所形成的环形通道内的气流速度大于岩渣的悬浮速度时，岩渣才能顺利排出孔外，该通道内的气流速度主要由通道的截面积与长度决定。通道截面积越小，流速越高;通道越长，流速越低。所以钻杆直径越大，气流速度越高，排渣效果越好。当然也小能大到岩渣难以通过，~般环形截面的环宽为10 - 25 mm为宜。此项可作为考察钻机钻杆、钻头是否匹配及对工作效率大致估算的依据。

（3）钻机回转转速、扭矩、推进轴压

钻机回转转速、回转扭矩及推进轴压等参数的大小及相互匹配直接影响钻孔速度及钻孔成本。选择合适的回转转速，对于减少机器振动、提高钻头寿命和加快钻进速度都有很大作用。回转转速依据钻孔直径、钻头结构、冲击器频率以及岩石性质来确定，回转转速推荐值:钻头直径D在100 mm时，回转转速n宜为30~40 r/min; D=150 mm时，n为15~30 r/min; D=200 mm时，n宜为10~20 r/min; D=250 mm时，n宜为8~15 r/min。

回转扭矩主要是在正常钻进过程中用来克服钻头与孔底的摩擦阻力、剪切阻力以及钻具与孔壁的摩擦阻力。钻具阻力矩与钻孔直径、孔深均成正比。正常钻进所需的扭矩并小大，孔径在150 mm以下的钻进阻力矩~般约为1000 N·m。通常，钻机自身所具有的扭矩远远大于这个数值，扭矩越大，卸钻杆越容易，防比卡钻的能力就越强，能钻孔的深度也越深。在节理比较发育的破碎带中钻进及大孔径深孔钻进作业时~定要选择扭矩比较大的钻机。

推进轴压小仅对钻头寿命有影响，更重要的是直接影响钻孔速度。推进轴压过大，会使钻具回转小连续，产生回转冲击，同时导致孔底钻屑过度破碎，产生能量浪费，影响钻孔速度，同时还会加速钻头磨损;推进轴压过小，钻具反跳加剧，钻头小能紧贴孔底，使冲击能量小能有效作用到孔底岩石上，影响钻孔效率，更会加速钻机及钻具的损坏。
小同钻头直径下的推进轴压推荐值：当钻头直径

D = 100 mm时，Z优轴推力F为4 000~6000 N;当D=150 mm时，F宜为6 000~10 000 N;当D =200 mm时，F宜为10 000~14000 N;当D = 250 mm时，F宜为14 000~18 000 N。

了解以上参数对潜孔钻机钻进工作的影响及Z佳的匹配方式，在选择小同型号的钻机时，可对其相关的技术参数加以比较论证，判断其是否符合Z佳匹配的原则。

（4）工作压力和耗气量

潜孔钻机是由空气压缩机提供压缩空气经油雾器送至冲击器，~方面为冲击器提供动力，使冲击器内活塞做往复运动，冲击钻头完成钻孔，另~方面将钻渣从孔内吹出，为下~步的注浆清空钻孔。钻机的工作压力即钻机正常钻孔时空气压力，单位是M Pa。耗气量即完成清孔所需的压缩空气量。

小能简单地说工作气压越高，冲击钻孔速度越快，只能说工作气压越高，选择相适应的冲击器其成孔速度越快，钻孔风压与成孔速度的经验值:风压0. 90.98,1.05,1.05~1. 121. 12~1. 19 M Pa，成孔速度分别为11.16,13.4,14,15.3 m/h。

根据工程实际工作效率要求，选择合适工作压力的钻机，小能压力太低，致使钻机效率低下，也小能压力过高，过分满足所需工作效率。钻机工作压力的选择同时影响空气压缩机的压力配套，较高的成孔速度意味着需要大功率的空气压缩机与之配套，自目选择过高的成孔速度将造成资金浪费。

3、设备的投资回收

履带式潜孔钻机在购置时还须考虑设备投资、收益、折旧、维护等经济性因素，可用以下方法进行评估。

潜孔冲击器，钻头，钻管的尺寸选择

潜孔冲击器的尺寸主要取决于钻孔孔径和岩石类型。对于爆破孔来说，潜孔钻孔的孔径范围是从89mm到252mm,小于89mm的孔径主要选择顶锤式,大于252mm孔径的多用回转式钻孔方式。

通常来说，潜孔冲击器能适用的最小孔径就是其名义尺寸，意思就是4寸冲击器适用的最小孔径就是4寸的孔径。通常来说这种情况下，冲击器和孔壁之间，钻管和孔壁之间，是有足够的环形空间用于排渣的。

匹配钻头的最大尺寸为冲击器尺寸加上1寸，比如说，匹配4寸冲击器的最大的钻头尺寸为5寸。

钻管的外径尺寸和冲击器外径尺寸越接近越好，可以保证更好地排渣，同时也降低了卡钻的可能性。

从钻管（钻杆）的加工工艺来说，冷拔管的表面光洁度和尺寸精度都优于热轧管。表面光洁度好意味着钢管表面不易起皮，而起皮造成的金属碎屑会降低冲击器的使用寿命。另外，钻管的螺纹和主体连接部分如果使用摩擦焊接就更好了，能增加钻管的强度，同时，螺纹部分的热处理做得好，能增加螺纹的可靠性和强度，使接卸杆更加顺畅，提高工作效率和总的穿孔速度。

选择合适的潜孔钻头

再来看看钻头，钻头的主体通常是通过硬质合金机加工而来，再进行热处理到指定的硬度，使表面的压应力有足够抗疲劳性能，然后再嵌上硬质合金钻齿。

凸面、尖齿的钻头设计能实现Z快的穿孔效率，适合磨石性较低的中软岩。

对于磨石性较高的硬岩，平面的钻头可以提高钻头的寿命。如果球齿的外缘够大，可以通过多次修磨钻头来提高钻头寿命，降低使用成本。另外，凹面球齿的钻头也可以适用于此类磨石性较高的硬岩。

实际应用方面

露天矿和采石场钻孔通常需要比较耐用的潜孔冲击器，因为采石场通常都是长期的工作，如果经常更换冲击器，就太不划算了。有一些比较好的潜孔冲击器在更换前，可以多次修复使用，比如调换一下冲击器的外管方向。

建筑石材（大理石等）类的钻孔更看重孔直度，在大于89mm孔径的钻孔中，潜孔式通常比顶锤式的孔直度要好。

勘探钻孔需要在比较偏远，相关设施较差的工地工作。所以对潜孔冲击器的要求就是设计简单，可靠性高，而且要适应高风压钻孔。

反循环冲击钻孔也比较常用，这种取样方式相对来说金刚石取芯钻孔要省成本。反循环冲击器使用的工艺和普通潜孔冲击器一样，但是使用的是反循环钻管，高压空气通过钻管内壁和外壁之间的空隙吹入，然后使钻屑从钻管内壁之内排出，之后用收尘袋收集钻屑。

在实际使用中，永远要考虑一个重要因素，就是钻机手。一个有经验的钻机手能够通过有效地调整钻孔参数，来减少冲击器失效的几率，提高冲击器的寿命。

市场上有很多种冲击器选择，有便宜的，也有高端的。但是衡量冲击器的价值不仅仅是看其材料和设计本身，更重要的是要考量给用户带来的效率和岩米成本的两者平衡。

比如说，一个冲击器很便宜耐用，但是油耗很高，带来的结果是岩米成本很高，这也不能说是一个很好的冲击器。另一个冲击器价格很高，但是带来的效率也高，每岩米成本低，那么这就是一个好的冲击器。

当然，作为用户，还需要考虑冲击器厂家是否能够提供足够的技术支持和使用指导，这个也非常重要，可以有效地帮助我们用户提高钻孔效率，降低使用成本。

钻管的保存

一，吹风，把钻管内部的水清除干净，同时打开钎尾润滑装置，原则上，在钻管底部能够看到钎尾润滑油为宜。

二，钻管的外部，包括螺纹部分，钻杆主体部分，都须擦拭干净。同时公母接头部位要加上橡胶盖（如下图），防止污染物进入。

冲击器的保存和重新启用

短期保存，遵循以下步骤：

一，吹风，去除掉冲击器中的水分；

二，从上接头部分加注1升钎尾油；

三，开风，吹10秒左右，这样可以充分润滑冲击器内部零件；

第四，同钻管一样，在上接头和下接头分别盖上橡胶盖；

第五，将冲击器水平放置，于干燥的环境中。

长期保存，略有区别

一，吹风，去除掉冲击器中的水分；

二，把上接头和下接头拧松，拆解冲击器；

三，检查，擦拭所有的内部零件，Z好是在干净的室内进行这项工作；

第四，用合适的润滑油，适度润滑所有的零件；

第五，组装好冲击器，用橡胶盖盖好上下接头；

第六，将冲击器水平放置，于干燥的环境中。

重新启用冲击器，需要以下三步

一，拆解冲击器，检测所有的内部零件，如果发现有些零件表面氧化，就需要通过砂纸适度打磨氧化的部分。

如果不检测而直接投入使用，很有可能会造成冲击器过早失效。

二，清洗各个零件，擦拭干净，加以润滑，

第三，将清洗润滑好的零件，组装成冲击器，即可投入使用。

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