[发明专利]一种不旋转潜孔锤钻机及其使用方法

说明书

本发明公开了一种不旋转潜孔锤钻机，钻机由导向架、集束潜孔锤、摆动驱动装置等组成。导向架引导钻进方向，摆动驱动装置驱动集束潜孔锤直线对称摆动，潜孔锤冲击凿碎岩土。本发明克服了现有地基钻进钻机钻头旋转技术方案中，结构复杂笨重，旋转力矩太小，不容易密封，容易磨损，不能钻进超深超大井孔的缺点。本发明具有设备结构简单可靠耐用，钻进速度很快的优点，适应10米以上超大直径和千米级深度水压下工作，能钻进矩形、圆形井孔，技术方案可应用于地下连续墙铣槽机、竖井钻机、竖井掘进机、矿难紧急救援钻机和潜水钻机。本发明还公开了一种不旋转潜孔锤钻机的使用方法。

技术领域

本发明涉及地基钻进钻机技术领域，更具体地说它是一种不旋转潜孔锤钻机。本发明还公开了所述的一种不旋转潜孔锤钻机的使用方法。

背景技术

现有潜水钻机、地下连续墙双轮铣槽机、竖井钻机、竖井掘进机和矿山救援钻机均为钻头旋转钻进方案，旋转动力通过马达、减速机传输到钻头，当钻进井孔尺寸较大时，结构复杂笨重，传递旋转力矩太小，减速机水下不易密封，钻头冲击力导致减速机容易磨损，挤压破碎的钻进方式导致硬岩钻进速度很慢，不能适应超大直径大尺寸、超深水下钻进。到目前为止，全球仍处于“上天容易下地难”的常态，一些特殊工程需要超大直径大尺寸、千米级深度，需要应对地下涌水严重、坍塌、岩石坚硬的问题，钻进施工非常困难。例如，潜水钻机扭矩小，密封容易损坏，钻进深度小、直径小；地下连续墙双轮铣槽机水下减速机密封困难，输出扭矩很小，减速机磨损很快，维修费用高，耐受水压限于百米级米深度，遇到硬岩时钻进困难；竖井掘进机井内设备密封止水困难，耐受水压不大于100米深，需要花费大量时间、巨大成本超前注浆止水，井筒支护速度慢，不能做到井下无人施工，安全风险大成本高昂；竖井钻机钻杆笨重，下钻起钻耗时费力，钻头牙轮磨损很快，容易发生断钻杆、掉钻头事故，钻进效率极低；风动潜孔锤矿难紧急救援钻机钻孔直径不大于1米，尺寸很难保证救援需要，旋转的钻杆和钻头无法实现定向钻进，救援井钻进之前必须先钻进导向孔，花费很长时间，损失宝贵的黄金救援时间。当前经济建设迫切需要解决上述技术难题，提高大直径大尺寸、超深井孔、高强度岩石地层的钻进装备技术，以满足日益增加的深基础、地下空间开发、钻探、采矿、竖井建设、地下储能、国防、矿难紧急救援钻井等各种建设需求。

因此，现亟需开发一种设备结构简单耐用、制造费用小、钻孔直径或尺寸超大、钻进速度快、能定向钻进，适应超深水下及复杂环境中钻进的岩土钻进设备技术方案。

发明内容

本发明的第一目的是为了克服上述现有背景技术的不足之处，而提供一种不旋转潜孔锤钻机，本发明一种不旋转潜孔锤钻机，钻头为在井孔底面直线往复摆动钻进方式，具有结构简单可靠耐用，摆动力巨大，搭载功率超大，硬岩地层钻进速度超快，能定向钻进，适应超10米以上大直径大尺寸、千米级以上深度水下、粉尘潮湿高温环境下工作，可以钻进矩形、圆形井孔或环形取芯钻进，可以应用于潜水钻机、地下连续墙铣槽机、竖井钻机、竖井掘进机和矿难紧急救援钻机的优点。

本发明的第二目的是为了提供上述这种不旋转潜孔锤钻机的使用方法，钻进效率高、成本低。

为了实现上述本发明的第一目的，本发明的技术方案为：一种不旋转潜孔锤钻机，其特征在于：包括集束潜孔锤、导向架、摆动驱动装置、钢丝绳、进气管、液压油管、排渣管、排气管、主吊机、空压机、泥浆净化器、销轴、单体潜孔锤、钻头、进渣口、纠偏板、井壁；

所述集束潜孔锤为成对，在井孔底面一个方向上直线对称分开布置，相互之间留出所述集束潜孔锤的摆动空间；所述集束潜孔锤通过所述销轴活动安装在所述导向架底部，所述摆动驱动装置铰接方式联结所述集束潜孔锤和所述导向架，所述摆动驱动装置上的液压油缸伸缩驱动所述集束潜孔锤成对同步对称往复摆动，所述集束潜孔锤摆动范围受所述导向架的控制，外侧摆动到达所述井壁，内侧摆动到两个所述集束潜孔锤互相完全靠近；

所述集束潜孔锤上的所述钻头在所述集束潜孔锤摆动方向的横向连续排列，所述钻头的钻齿横向间距为20毫米左右，保证之间岩石完全凿碎；