[实用新型]大直径冲击回转钻进装置

说明书

本实用新型是在基岩层大直径∮800－2000mm的钻孔中实现冲击回转钻进的专用装置和钻头，主要用于大直径基岩孔的施工。

目前在基岩中大直径基桩孔的施工机具有两大类，一类是用回转式钻机用牙轮钻头或滚刀钻头回转钻进成孔，所用的牙轮钻头或滚刀钻头价格昂贵，以∮1.5m的组合式钻头为例，用牙轮组合仅牙轮价值约2万3千元，用滚刀组合仅滚刀价值约3万元，而且寿命短，滚刀的设计寿命为50m，需要的钻压大20－30KN／每把刀，一个∮1.5m的滚刀钻头需要140－210KN的钻压，因此需要有大扭矩大提升能力的钻机和辅助设备，施工成本高；另一种是用冲击钻机和冲锤冲击成孔，效率较低，国内用先进的冲击反循环工艺效率为0.12m／h，因此大直径基岩钻孔是目前基础工程施工中急需解决的难题，为此国内外都在研究能实现高效低成本的钻进机具，日本的利根公司研制了MACH大口径风动潜孔锤钻机，矿研公司研制了滚刀式大口径回转冲击钻头等。

本实用新型的目的在于提供一种采用冲击反循环钻进工艺的高效益大直径基岩孔的钻进装置。

本装置与以上两种机具不同，不需要大型空压机等附属设备，是回转加低频冲击，即利用冲击力容易破碎岩石的原理用冲击功将刀具楔入岩石后，在较小的钻压下进行回转剪切破碎，此时的钻压只需克服回转剪切碎岩时的轴向反力和磨擦力，省去了常规回转钻进时刀具切入岩石时克服岩石抗压入强度所需要的大钻压，因此钻压小，对于∮1.5m的钻头只需40－45KN，简化了钻具结构，省去了笨重的配重块，因而对钻机的回转扭矩和提升能力的要求也相应减小，采用硬质合金刀具施工成本低。以下结合附图详细说明本装置的工作原理：

附图1  GJD－1500钻机和冲击回转装置配套示意图

附图2  冲击回转装置结构图

附图3  冲击回转钻头剖视图

图1：1是GJD－1500钻机，3是动力头，4是钻杆用于传递扭矩、钻压和提升力，其内孔为反循环排渣管，2是安装在动力头上的液压冲击机构，由两个并联的冲击油缸实现双钢丝绳提落冲锤，通过调节油泵排量和电气控制可无级调节冲程和冲次，5是冲击钢丝绳，6是冲击回转装置，7是钻头。

图2：该装置有两个传力系统，一个是扭矩和轴向力的传力系统，即回转系统，由导向钻杆9和与导向钻杆固定连接的过渡接头11通过过渡接头上的两个键13和固定在钻头7上的槽配合传递扭矩，通过键13和固定在钻头7上的两个销子12提吊钻头，钻进时过渡接头的平面和钻头的上平面保持解接触，以传递加压力；另一个是冲击力的传力系统即冲击器，将冲击钢丝绳固定在吊环8上，通过吊环提落冲锤10，当冲锤落在钻头上时，吊环和冲锤间应保持50－100mm的轴向间隙。

图3：冲击回转钻头的刀刃为圆周方向布置，刀刃具有冲击刃角和切削刃角以完成冲击回转碎岩的功能，刀片15采用可换式结构，由焊在钻头体上的底板17的凸键传扭，提钻时由螺栓16提吊刀片。

本实用新型简化了钻具结构、钻压小，是滚刀钻进的1／2－1／3，成本低，∮1.5m钻头切削部分的成本是滚刀钻头的15％，效率高，钻500号混凝土时效率为0.94－1.2m／h，成孔质量好。