5) 切削具的出刃形式多为平底形，且出刃量较大。
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第二节、冲击回转钻进
二、冲击回转钻进用的钻头
2、液动冲击回转钻进用钻头 ① 取心式硬合金钻头 普通大八角硬合金钻头 可带肋骨或不带肋骨。肋骨厚3mm 以增大通水面积，合金采用 10×10×16mm大八角柱八粒，内、 外出刃3mm，底出刃5mm，刃尖角
4) 钻头是以自由落体方式冲击岩石的。冲击钻头利用高的
冲击速度产生很大的冲击力，能有效破碎坚硬岩石。
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第一节、钢丝绳冲击钻进 一、钢丝绳冲击钻进的特点： 冲击钻进，总的来说是一种钻进速度低的老方法。它利用 钻具自由落体式进行钻进，因而只能钻进垂直的钻孔；与 现代先进钻进方法相比，钻进效率较低。因此，冲击钻进
（2）的中心通道而流人孔底，作经常性冷却钻头及吹粉，
②作为动力的主气流则沿缸壳(12）中的气槽，进人活塞 （冲锤）的中间环腔，并经缸壳上的下气槽进入锤下气室， 推动活塞上行。
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第二节、冲击回转钻进
一、冲击器
2、风动冲击器 ③在活塞上行中，当下段活塞封闭下气槽的入口后，就停 止向下气室进气，但锤下气室内的压气便膨胀井在惯性作用 下继续推动活塞上升。
冲击器钻进中硬岩石。
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第二节、冲击回转钻进
二、冲击回转钻进用的钻头
2、液动冲击回转钻进用钻头 ① 取心式硬合金钻头
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第二节、冲击回转钻进
二、冲击回转钻进用的钻头
2、液动冲击回转钻进用钻头 ②金刚石钻头 (1）现在金刚石冲击回转钻进方法仍以回转作用为主，冲击 为辅，所以选择钻头类型时，表镶或孕镶钻头都可以用；
2、风动冲击器 ⑥在活塞上行的过程中，当活塞的尾端离开轴承环(19）时， 活塞下气室中的膨胀气体经钻头中心孔排于孔底， ⑦当活塞下行至离开配气机构的尾管后，锤上气室的气体
则经活塞和钻头的中心通道，排于孔底并吹洗孔底岩粉，
⑧在活塞下行中，当活塞的中间环腔与下气槽联通时，压气 又进人锤下气室，推动活塞上行，随即重复前过程。
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第二节、冲击回转钻进
二、冲击回转钻进用的钻头
1、冲击回转钻进用钻头的特点
1) 冲击回转钻进时钻头刚体承受冲击荷载、轴向静载和扭矩，刚
体材料强度要高于普通钻头——40Cr、45CrNi合金钢； 2) 取心冲击钻头壁厚较普通取心钻头厚，一般壁厚10~20mm， 钻头体长度较长(140mm)；而气动冲击回转钻头壁厚更大或多采 用全面钻进型式； 3) 钻头体的外形多呈多边形，以增大通水、通气面积； 4) 为使钻头切削具承受大冲载，多采用YGl5或粗粒YG11C硬质 合金切削具，多采用圆柱状、八角状和球齿形状。
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第一节、钢丝绳冲击钻进 三、冲击钻进规程 ③冲击次数（n）
一般来说，冲击次数越多，破碎岩石效果越好，钻进效率就
愈高。
但冲击次数要与冲击高度S相匹配，要求钻机的冲击机构在
循环一次中，要与钻具下落的时间相吻合。
匹配的冲击次数，称为合理的冲击次数。
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第一节、钢丝绳冲击钻进 三、冲击钻进规程 ③冲击次数（n）
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主讲人：杜振川
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第四章 冲击及冲击回转钻进
采用回转钻进方法钻进坚硬和研磨性较高的岩石时，由于岩
石抗压入强度高，切削具必须在很大的压力下才能切入岩石， 而大的轴心压力将导致切削具的急剧磨损，从而使钻进效率 大大降低。实践表明，破碎坚硬岩石时，冲击钻进比回转钻 进更为有效，这是由于岩石的剪切强度只相当于抗压强度的 1/6~1/12，冲击钻进使岩石产生剪切破碎。此外，在冲击载 荷作用下，岩石表面可产生瞬时接触应力，在动应力作用下，
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第一节、钢丝绳冲击钻进 三、冲击钻进规程 从上式可看出，钢丝绳冲击钻进规程参数主要有：钻具的重
力、钻具下降加速度、冲击高度、冲击次数和岩粉密度
①钻具的重力（Q）
由于在冲击过程中直接接触岩石的是钻头端部的钻刃，故
在实际选择和计算过程中，采用单位钻头刃长的钻具的相 对重力 Q=
q0 l
l —钻头上的有效刃长
q 0—根据岩石的硬度来选择
软岩小一些，硬岩大一些（可查表）。
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第一节、钢丝绳冲击钻进 三、冲击钻进规程 ②冲击高度（S）
冲击高度S是指钻具在冲击过程中，钻具被提离井底的高度。
改变冲击机构上的曲柄与连杆连接的位置，可得到不同的冲
击高度。
一般冲击钻机其可变的冲击高度范围在0.6-1.1m。
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第二节、冲击回转钻进 一、冲击器
2、风动冲击器
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第二节、冲击回转钻进 一、冲击器
2、风动冲击器
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第二节、冲击回转钻进 一、冲击器
2、风动冲击器
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第二节、冲击回转钻进 一、冲击器
2、风动冲击器
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第二节、冲击回转钻进
一、冲击器
2、风动冲击器 我国生产的W-200型冲击器，其工作原理如下： ①当压缩空气由钻杆进人冲击器后，推开止逆阀（3）， 部分气体经节流塞（8)，配气机构（9)，活塞(11）及钻头
一字形钻头
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第一节、钢丝绳冲击钻进 二、钢丝绳冲击钻进所使用的钻具 1）用来破碎岩石和取样排屑的工具—钻头、冲击钻杆、 钢丝绳接头、捞砂筒和取样器等。
十字形钻头
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第一节、钢丝绳冲击钻进 二、钢丝绳冲击钻进所使用的钻具 1）用来破碎岩石和取样排屑的工具—钻头、冲击钻杆、 钢丝绳接头、捞砂筒和取样器等。
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第二节、冲击回转钻进
冲击回转钻进是钻头在静压作用下进行回转，同时辅以纵向
冲击动载，从而形成以回转切削和纵向冲击相结合的碎岩钻
进方法。 此种方法对破碎坚硬和研磨性岩石有很好的效果。 具体实施是：在回转钻进的钻具中增加一个具有一定冲击频 率和冲击能量的冲击器（也称潜孔锤）。在取心钻进时，冲
90º ~100º ，
适于钻进5～8级中硬岩石。
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第二节、冲击回转钻进
二、冲击回转钻进用的钻头
2、液动冲击回转钻进用钻头 ① 取心式硬合金钻头 普通大八角硬合金钻头 可带肋骨或不带肋骨。肋骨厚3mm 以增大通水面积，合金采用 10×10×16mm大八角柱八粒，内、 外出刃3mm，底出刃5mm，刃尖角
击器安装在岩心管上端；在无岩心钻进时，则直接安装在钻
头之上。
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第二节、冲击回转钻进
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第二节、冲击回转钻进
施工工地照片
潜孔锤钻孔直径560毫米
香港
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反循环潜孔锤钻孔直径610 毫米 美国
预钻孔(H铁桩)直径560毫 米 香港
第二节、冲击回转钻进
施工工地照片
预钻孔直径560毫米 香港
岩石易产生裂纹，并且随冲击速度的提高，岩石的脆性将增
大，有利于岩石中裂纹的发育。因此，用不大的冲击力，便 可以达到破碎坚硬岩石的效果。
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第四章 冲击及冲击回转钻进 第一节、钢丝绳冲击钻进 钢丝绳冲击钻进的基本原理是，
借助于一定重量的钻头，在一定
的高度内周期地冲击井底，使岩 石破碎而获得进尺。在每次冲击 之后，钻头在钢丝绳带动下，回 转一定的角度，从而使钻孔得到
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第二节、冲击回转钻进 一、冲击器
1、液动冲击器
正作用 阀式 根据结构的 不同分为 无阀式 反作用 双作用 射流式 射吸式
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第二节、冲击回转钻进 一、冲击器
1、液动冲击器
冲击器内部结构
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第二节、冲击回转钻进 一、冲击器
1、液动冲击器
1一外壳； 2一活阀座垫圈； 3一阀簧； 4一活阀； 5一冲锤活塞； 6一锤簧； 7一铁砧； 8一缓冲垫圈
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第一节、钢丝绳冲击钻进 三、冲击钻进规程 ④岩粉密度（ρ ） 在冲击钻进中，井内岩粉浆的密度值直接影响着钻进效率。
当岩粉密度太小时，岩粉的悬浮能力降低，岩粉沉淀会在井
底形成一层岩粉垫，这将减弱钻头在孔底的冲击作用。 当岩粉浆密度过大时，钻具加速度减小，于是形成钻具尚未 到达井底已经回升，会牵动钻具使其不能冲击井底，即所谓 “打空”。
90º ~100º ，
适于钻进5～8级中硬岩石。
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第二节、冲击回转钻进
二、冲击回转钻进用的钻头
2、液动冲击回转钻进用钻头 ① 取心式硬合金钻头 长片状肋骨式硬合金钻头: 钻头内肋骨与钢体成一体。外肋骨
厚4mm，外出刃1.5mm，内出刃
1mm，底出刃5mm，冲击刃角110º 。 适用于采用大冲击功、低频率液动
入石桩钻孔直径508毫米 香港
预钻孔(H铁桩)直径610毫 米 香港
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第二节、冲击回转钻进
施工工地照片
反循环潜孔锤钻孔直径 560毫米 香港
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反循环潜孔锤钻孔直径610 毫米 美国
第二节、冲击回转钻进 施工工地照片
反循环潜孔锤钻孔直径 610毫米 新加坡
反循环潜孔锤钻孔直径660 毫米 加拿大
液动射流 式冲击器
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正作用液动冲击 器工作原理图
第二节、冲击回转钻进 一、冲击器
1、液动冲击器
冲击器及钻头
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第二节、冲击回转钻进 一、冲击器
2、风动冲击器
风动冲击器也称风动潜孔锤，是以压缩空气作为介质而工
作的。同时，压缩空气也兼做洗孔介质，因此也具有空气
洗井钻进的一些特点。生产实践表明，风动冲击回转钻进 的效率一般要比液动冲击回转钻进高0.75~1.6倍，其主要 原因是风动冲击器的单次冲击能量较大，且孔底冲洗效果 较好。但使用风动冲击器钻进时，需配备能力较大的空压 机，燃料消耗较大，设备也较复杂。