[其他]空气压力冲击钻孔方法和所用设备

说明书

本发明涉及一种空气压力冲击型钻孔方法和所用的设备，在该设备中有一个活塞由于受压缩空气的推动而上下运动，从而产生了冲击能，该能量可以用来使气动冲击钻的钻头产生反复的冲击振动，尤其是，使这种空气压力冲击钻孔方法和所用设备可以用来钻透泥浆水下面的砾岩、岩石和诸如此类的硬物。

一个气动下孔锤击钻包括一个用来支持钻头使其钻端部位可以纵向滑动的圆管外壳，和一个在圆管壳体内支承着可以纵向滑动以打击在下端的钻头的活塞、活塞的上方和下方分别形成一个压力腔，这两个上下压力腔交替地被来自外气源的压缩空气增压，因此，使活塞上下连续运动。

按照惯例，用来操作活塞的压缩空气从钻头的尖端喷出，被喷出的空气清理了钻头的边棱，同时在钻孔的过程中把切割出来粘质物和诸如此类物质吹出，上升到地面上去（这称为干式钻孔法）。

气动锤击钻由于使用了压缩空气能够提供极大的冲击力，通常被应用于钻透岩石的作业。

但是，当在水下使用时，传统的这一型式空气压力锤击钻在好几个方面发现有缺点。例如，在使用泥浆水钻孔或在海底、河底、坝底或诸如此类的钻孔场合（这称为湿式钻孔），水头压力作用在钻头的尖端，致使泥浆水或类此流体逆流到空气压力腔内，因而使得冲击式风钻无法工作。还有，即使水头压力没有达到喷出空气的压力，在工作的空气压力也由于水头压力而有所降低。由于这一情况其结果是活塞的冲击能也相应地降低，因此活塞不可能正确地打击到钻头，这就使空气锤击钻的钻进效率受到损害。

本发明的目的在于消除上述传统的气动下孔锤击钻系统所出现的缺陷。

相应地，本发明的一个目标是要提供一种空气压力冲击钻孔方法和所用的设备，在此方法和设备中已经用来操作过气动锤击钻的排泄废气可以通过钻孔管中的排气管流回到地面上，钻穴中切削出来的泥和沙与泥浆水一起可以经由钻孔管中的一根排水管排出到地面上，根据这一点，即使在水下钻孔的情况，空气压力冲击钻孔设备的钻孔效能将不会减损，象一个大直径钻孔作业一样能够高效率地进行。

为了实现上述目标，按照本发明的一个方面提供了一种空气压力冲击钻孔方法，在此方法中气动锤击钻由装设在地面上的外气源供给的压缩空气来驱动，驱动气动锤击钻工作后的废气经过装设在钻孔管中并和气动锤击钻中的排气通道连通的排气管流回到地面上，切削出来的物质在向地层钻进的同时借助于一个逆向循环系统排放出去。这一钻孔方法在此称为“MACH”（泥浆和空气循环锤击）方法。

为了实现前述目标，按照本发明的另一个方面提供了一种空气压力冲击钻孔设备，在此设备中，有一个或多个气动锤击钻固定到一个壳体上，它们彼此平行，每个气动锤击钻能单独执行其钻孔作业，利用地面供给的压缩空气来操作一个活塞，使钻头得到冲击式振动，壳体上配置着一条进气通道，用来供给气动锤击钻所需压缩空气，有一条连通废气排气口的排气通道把已经驱动了气动锤击钻的废气排放到地面上去，还有一条排水通道紧靠着气动锤击钻的钻头，用来输送和排放由钻头切削出来的土和沙。

为了达到前述目标，按照本发明的又一个方面提供了一种空气压力冲击钻孔设备，它借助于地面供给的压缩空气操作活塞，其下端给予钻头冲击振动以此来钻透地层，其中，上述的活塞是空心的，在活塞的上部形成一个排气孔，直对着活塞的下端，它和活塞的空心部分连通，一个或多个气动锤击钻都是平行地固定到壳体上的，每个气动锤击钻可以独自把驱动活塞工作所用过的废气直接从排气口或经由活塞的空心部分排放出去，壳体上包含一条进气通道用来从装设在钻孔管中的进气管向气动锤击钻供给压缩空气，一条排气通道用来连接钻孔管中的排气管和上述的排气口，还有一条排水通道，它的下端靠近钻头，适宜于吸入钻头切削出来的土和沙，同样也可以吸入水。

本发明的另一目标是提供一种空气压力冲击钻孔设备，该设备将不使任何未切削部分残留在泥土排放通道的下方，还可以防止排水通道吸入口被砾石或类似物质所堵塞。

为了达到这一目标，按照本发明提供了一种空气压力冲击钻孔设备，在该设备中有一个或多个由地面供给的压缩空气驱动的气动锤击钻，它们都以彼此平行的形式固定，并制成一条用于给气动锤击钻供给压缩空气的进气通道，和一条把驱动气动锤击钻时已经使用过的废气排放到地面上去的排气通道，其特征为配置一个用于空气压力冲击钻孔设备的钻头和一条制作在钻头的钻削中心部位的排水通道，并具有一个吸入钻头切削出来物质的吸取口，还有一部分钻头的切削刃被制成使其伸到吸取口的下面大体上中心的位置。