
沖擊式鉆機和復合式鉆機是水井鉆機的重要分類,各自包含多種類型,以下是對它們的詳細介紹:
沖擊式鉆機
沖擊式鉆機是利用鉆具自由下落的沖擊力破碎巖層成孔的機械,主要由動力裝置、沖擊機構等部件組成。其通過往復沖鑿地層并采用泥漿固壁,適用于水利工程等領域的鉆孔作業。根據不同的分類標準,沖擊式鉆機可以分為以下類型:
按動力來源分類:
人工架沖擊錐:依賴人力操作,適用于小規模或特定條件下的鉆井作業。
機動沖擊式鉆機:利用機械動力驅動,又進一步分為鉆桿沖擊式和鋼絲繩沖擊式兩種。
鉆桿沖擊式:通過鉆桿傳遞沖擊力,適用于較深井孔的鉆進。
鋼絲繩沖擊式:利用鋼絲繩提升鉆具至一定高度后自由下落,沖擊地層。常見的有CZ-22型、CZ-30型、KCL-100型等機型,通過鋼絲繩帶動鉆頭沖鑿松散礫石層。
按結構和工作原理分類:
普通沖擊鉆機:具有據臂機構,固定幾種沖程,沖擊頻率高,適用于直徑小于2米的樁。
簡易沖擊鉆機:靠手動卷揚機提升鉆頭,沖擊頻率低。但大口徑樁可通過提高卷揚機的功率,加大提升力,從而加大鉆頭質量,提高沖程。可適用3米以內的樁,但鉆進效率不如普通沖擊鉆機。
沖擊反循環鉆機:由普通鉆機改型而來,功能強大。國產鉆機一般采用系吸反循環系統,其鉆進效率是前兩種類型鉆機的2至5倍。主要有CGF-20、GCF-1500型等。此外,還有氣舉反循環沖擊鉆機,國內也在進行這類鉆機的試制。
按鉆進方式和應用場景分類:
沖抓錐:一種簡單的沖擊式鉆機,利用鉆具本身的重量沖擊地層。鉆具的下端是幾個可以張合的尖角形抓瓣,當鉆具在自身重量作用下向下運動時,抓瓣張開切入巖層,然后由卷揚機通過鋼絲繩提升鉆具,抓瓣在閉合過程中將巖屑抓入尖錐體內,提出井口后再張開抓瓣卸出巖屑。沖抓錐鉆井深度通常為40至50米,較深可達100至150米。
鋼絲繩沖擊式鉆機:由桅桿和其頂端的提升滑輪、鋼絲繩、沖擊機構、鉆具(包括鉆桿和鉆頭)、電動機等組成。作業時,電動機通過傳動裝置驅動沖擊機構,帶動鋼絲繩使鉆具作上下往復運動。向下運動時靠鉆具本身重量使鉆頭切入并破碎巖層,向上運動則靠鋼絲繩的牽引。
復合式鉆機
復合式鉆機是一種能夠采用兩種以上鉆進方法的鉆機類型,結合了沖擊式、回轉式等多種鉆進方法的技術特點,適用于復雜地質條件下的鉆進作業。根據不同的分類標準,復合式鉆機可以分為以下類型:
按鉆進方法組合分類:
回轉-沖擊復合式鉆機:結合了回轉式鉆機的切削研磨和沖擊式鉆機的沖擊破碎功能,如SPC-300H型回轉、沖擊兩用車裝鉆機。
其他組合方式:根據實際需求,還可以將振動、閃轉、靜壓等功能以不同組合復合在一起,形成具有多種鉆進能力的復合式鉆機。
按結構和應用場景分類:
一體式復合式鉆機:將沖擊與回轉機構置于一個機架上,并設有自行機構。其鑿井深度在回轉鉆進時為300米,沖擊鉆進時不超過80米。
專用復合式鉆機:針對特定地質條件或鉆進需求設計的復合式鉆機,如適用于堅硬巖層的潛孔式復合鉆機。