钻杆悬吊式潜孔锤钻机

924 编辑：中冶有色技术网来源：李新形

2023-12-18 14:14:04

权利要求书： 1.一种钻杆悬吊式潜孔锤钻机，其特征在于：包括集束潜孔锤(1)、井口卡盘(2)、旋转驱动机构(3)、钻杆(4)、排渣管(5)、高压介质管道或电缆(6)、吊机(7)、旋转龙头(8)、钻具内高压介质管道或电缆(9)和吸渣管(10)；

吊机(7)钢丝绳悬吊钻杆(4)及集束潜孔钻；

钻杆(4)穿过井口卡盘(2)；

旋转龙头(8)、旋转驱动机构(3)安装在钻杆(4)和集束潜孔锤(1)之间；

高压介质管道或电缆(6)与旋转龙头(8)和旋转驱动机构(3)连接；

排渣管(5)与钻杆(4)连接；

钻具内高压介质管道或电缆(9)连接在集束潜孔锤(1)和旋转龙头(8)之间；

吸渣管(10)连接在集束潜孔锤(1)和旋转龙头(8)之间；

集束潜孔锤(1)上的每个单体潜孔锤有封闭的外套，收集潜孔锤排气排入吸渣管(10)内，潜孔锤底部无排气孔。

2.根据权利要求1所述的钻杆悬吊式潜孔锤钻机，其特征在于：集束潜孔锤(1)钻压由钻具自重提供，钻杆不加压。

说明书：一种钻杆悬吊式潜孔锤钻机技术领域[0001] 本实用新型涉及潜集束孔锤钻机技术领域，更具体地说它是一种钻杆悬吊式潜孔锤钻机。

背景技术[0002] 现有潜孔锤钻机为大型旋挖钻机、双螺旋钻机驱动旋转，存在设备制造成本高，钻孔直径小(一般不大于1米直径)，振动力太大，必须护筒跟进，不能施工深覆盖层入岩钻孔

桩的缺点。

[0003] 因此，现亟需开发一种制造费用小，直径大，施工速度快成本低，能施工大直径超深覆盖层入岩钻孔桩的潜孔锤钻机。

发明内容[0004] 本实用新型的目的是为了提供一种钻杆悬吊式潜孔锤钻机，为一种地基岩土钻井机械，本实用新型设备简单、制造费用小，能施工大直径超深覆盖层入岩钻孔；克服了现有

技术设备制造成本高，钻孔直径小，不能施工超深覆盖层入岩钻孔桩的缺点。

[0005] 为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种钻杆悬吊式潜孔锤钻机，其特征在于：包括集束潜孔锤、井口卡盘、旋转驱动机构、钻杆、高压介质管道或电缆、排渣管、吊

机、旋转龙头、钻具内高压介质管道或电缆和吸渣管；

[0006] 所述吊机钢丝绳悬吊所述钻杆及其它钻具；[0007] 所述旋转驱动机构、所述旋转龙头安装在所述钻杆和所述集束潜孔锤之间；[0008] 所述钻杆穿过所述井口卡盘上下活动；不能旋转；[0009] 所述高压介质管道或电缆与所述旋转龙头、所述旋转驱动机构连接；[0010] 所述钻具内高压介质管道或电缆和所述吸渣管将所述集束潜孔锤和所述旋转龙头连接。

[0011] 在上述技术方案中，所述集束潜孔锤上的每个潜孔锤有封闭的外套，收集潜孔锤排气排入所述吸渣管内，潜孔锤底部无排气孔。

[0012] 在上述技术方案中，当井口卡盘与钻杆卡死时，所述钻杆穿过所述井口卡盘不能旋转，为所述旋转驱动机构提供反扭矩。

[0013] 在上述技术方案中，所述集束潜孔锤的钻压由钻具自重提供，钻杆不加压。[0014] 本实用新型具有如下优点：[0015] (1)本实用新型设备简单，没有类似旋挖钻的主机，制造成本大大低于现有技术潜孔锤钻机；

[0016] (2)本实用新型集束潜孔锤上的单个潜孔钻尺寸较小，对井壁振动力很小，将潜孔锤排气包裹收集全部排入排渣管，采用泥浆护壁，不需要护筒跟进，可以保证地基覆盖层不

塌孔，能施工大直径超深覆盖层入岩井孔；

[0017] (3)本实用新型钻杆不加压，长度不受限制，钻进深度很深，可以用于超深桩孔钻井施工；

[0018] (4)本实用新型集束潜孔锤上的单个潜孔锤尺寸较小，需要的钻压和扭矩较小，并且可以采用分级扩孔集束潜孔锤钻头或环形集束潜孔锤钻头取芯钻进，施工超大直径入岩

钻孔。

[0019] (5)本实用新型配套使用的吊机、高压介质动力站均为通用设备，可以在其它工程领域使用，提高了设备利用率。

[0020] 本实用新型设备简单轻巧，钻机没有主机，制造成本大大低于现有钻孔潜孔锤钻机，施工速度快成本低，钻具振动力小，采用泥浆护壁反循环排渣，不需要护筒跟进能施工

超深覆盖层的入岩桩孔。

附图说明[0021] 图1为本实用新型结构示意图；[0022] 图2为本实用新型优选钻杆方案结构示意图。[0023] 图2中，A表示外层钻杆；B表示内层钻杆。[0024] 图中1?集束潜孔锤，2?井口卡盘,3?旋转驱动机构,4?钻杆，5?排渣管,6?高压介质管道或电缆，7?吊机，8?旋转龙头，9?钻具内高压介质管道或电缆，10?吸渣管。

具体实施方式[0025] 下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本实用新型的优点更加清楚和容易理解。

[0026] 本实用新型所述的钻机包括吊机、集束潜孔锤、钻杆、旋转驱动机构、井口卡盘、高压介质动力站等；吊机用钻杆悬吊钻头，钻杆不旋转，旋转驱动机构安装在钻头上部，驱动

钻头旋转，潜孔锤冲击钻进，实现全断面钻进。本实用新型克服了现有技术潜孔锤钻机制造

成本高，钻孔直径小，振动力太大容易塌孔，必须护筒跟进，不能施工大直径超深覆盖层入

岩钻孔桩的缺点；具有设备简单轻巧，钻机没有主机，制造成本大大降低，采用泥浆护壁，不

需要护筒跟进，能施工超深覆盖层的超大直径入岩桩孔。

[0027] 参阅附图可知：一种钻杆悬吊式潜孔锤钻机，包括集束潜孔钻(即集束潜孔锤1)、井口卡盘2、旋转驱动机构3、钻杆4、排渣管5、高压介质管道或电缆6、吊机7、旋转龙头8、钻

具内高压介质管道或电缆9和吸渣管10；

[0028] 吊机7位于井口卡盘2上方；吊机7悬吊钻杆和其它钻具(如，集束潜孔钻)，钻压由钻具自重提供；

[0029] 将钻杆4上端与井口卡盘2卡死，则钻杆4只能上下活动不能旋转，为旋转驱动机构3提供反扭矩；钻杆4下端依次连接旋转龙头8、旋转驱动机构3和集束潜孔锤1；

[0030] 高压介质管道或电缆6位于钻杆4外侧；高压介质管道或电缆6穿过井口卡盘2，依次与旋转龙头8、钻具内高压介质管道或电缆9和集束潜孔锤1连接；钻具内高压介质管道或

电缆9连接旋转龙头8与集束潜孔锤1；旋转龙头8与集束潜孔锤1之间安装旋转驱动机构3；

[0031] 高压介质管道或电缆6通过旋转龙头8进入钻具内高压介质管道或电缆9和旋转驱动机构3、再进入集束潜孔锤1上的气液电分配管路，驱动旋转驱动机构3旋转，驱动集束潜

孔锤1冲击凿岩，实现全断面钻进；即高压空气经过进气管6经过旋转龙头8、钻具内高压介

质管道或电缆9、进入集束潜孔锤1上的气液电分配管路，驱动潜孔锤冲击凿岩，实现全断面

钻进。

[0032] 集束潜孔锤1上的每个潜孔锤有封闭的外套，收集潜孔锤排气排入吸渣管10，潜孔锤底部无排气孔，潜孔锤余气不排入钻具以外的桩孔泥浆中，保证桩孔不会因为气体泄漏

入泥浆造成塌孔；

[0033] 排渣管5与钻杆4连接；钻杆4内设有中空结构；[0034] 排渣管5一端连接地面泥浆处理系统，另一端向下通过钻杆4、旋转龙头8、吸渣管10与集束潜孔锤1的排气排渣管连通，实现气举反循环排出钻渣。

[0035] 本实用新型所述的钻杆悬吊式潜孔锤钻机的使用方法，包括如下步骤，[0036] 步骤一：装配；[0037] 将排渣管5与钻杆4和地面泥浆处理系统联通；[0038] 将高压介质管道或电缆6与旋转龙头8、旋转驱动机构3和地面动力设备联通；[0039] 步骤二：起吊；[0040] 通过吊机7悬吊钻杆4和其它钻具至钻孔工位；[0041] 步骤三：钻孔；[0042] 将钻杆4与井口卡盘2固定，使钻杆4只能上下活动、不能旋转；[0043] 启动旋转驱动装置3驱动集束潜孔锤1旋转；[0044] 驱动集束潜孔锤1冲击凿岩，排出钻渣，实现潜孔锤全断面钻进；[0045] 钻杆4随钻头钻进下放；[0046] 重复上述钻孔操作，直至钻孔完成。[0047] 在上述技术方案中，在步骤三中，集束潜孔锤上的每个潜孔锤有封闭的外套，收集潜孔锤排气排入吸渣管10内，潜孔锤底部无排气孔，气体不会排入钻具外的桩孔泥浆里；

[0048] 进一步地，在上述技术方案中，在步骤三中，当钻孔为有水湿孔时，集束潜孔锤1排气进入吸渣管10，形成泥浆气举反循环排渣；

[0049] 当钻孔为无水干孔时，在吸渣管10内安装空气射吸装置，接入高压空气，形成空气反循环清渣。

[0050] 进一步地，在步骤三中，集束潜孔锤1上的单个潜孔锤尺寸较小，潜孔锤互相随机冲击工作，振动力可以互相抵消，对地基振动力较小，保证振动不会导致工程钻孔坍孔，在

有深厚覆盖层的地层中钻孔施工不需要护筒跟进，而采用简单的泥浆护壁。

[0051] 更进一步地，在步骤三中，集束潜孔锤1上的单个潜孔锤尺寸较小，需要的钻压和扭矩较小，并且可以采用分级扩孔集束潜孔锤钻头或环形集束潜孔锤钻头取芯钻进，施工

超大直径入岩钻孔。

[0052] 更进一步地，在步骤三中，钻机钻杆不需要加压，没有长度限制，钻机的钻进深度可以很深。

[0053] 优选地，所述钻杆为方型截面多层伸缩钻杆，所述吊机穿过钻杆外层顶部的排浆弯头，悬吊在中心钻杆上，内层钻杆可以在重力作用下向下伸出到相邻外层钻杆最下端，内

外层钻杆之间采用滑动密封，钻杆中心通道作为排渣通道。

[0054] 实施例[0055] 现通过本实用新型应用于某大直径超深覆盖层入岩井孔项目的施工为实施例对本实用新型进行详细说明，对本实用新型应用于其它大直径超深覆盖层入岩钻孔的施工同

样具有指导作用。

[0056] 实施例1[0057] 本实施例中所述的钻杆悬吊式潜孔锤钻机，包括即集束潜孔锤1、井口卡盘2、旋转驱动机构3、钻杆4、排渣管5、高压介质管道或电缆6、吊机7、旋转龙头8、钻具内高压介质管

道或电缆9和吸渣管10；

[0058] 吊机7位于井口卡盘2上方；吊机7悬吊钻杆和其它钻具(如集束潜孔锤1等)，钻压由钻具自重提供；

[0059] 钻杆4上端向上伸出井口卡盘2、下端依次连接旋转龙头8、旋转驱动机构3和集束潜孔锤1；

[0060] 将钻杆4上端与井口卡盘2卡死，则钻杆4只能上下活动不能旋转，为旋转驱动机构3提供反扭矩；

[0061] 高压介质管道或电缆6位于钻杆4外侧；高压介质管道或电缆6穿过井口卡盘2，依次与旋转龙头8、钻具内高压介质管道或电缆9和集束潜孔锤1连接；钻具内高压介质管道或

电缆9连接旋转龙头8与集束潜孔锤1；旋转龙头8与集束潜孔锤1之间安装旋转驱动机构3；

高压空气经过进气管6经过旋转龙头8、钻具内高压介质管道或电缆9、进入集束潜孔锤1上

的气液电分配管路，驱动潜孔锤冲击凿岩，实现全断面钻进。

[0062] 集束潜孔锤1上的每个潜孔锤有封闭的外套，用于收集潜孔锤排气排入吸渣管10；集束潜孔锤1底部无排气孔，且集束潜孔锤1余气不排入钻具以外的桩孔泥浆中，保证桩孔

不会因为气体泄漏入泥浆造成塌孔；

[0063] 排渣管5与钻杆4连接；钻杆4内设有中空结构；[0064] 排渣管5一端连接地面泥浆处理系统，另一端向下通过钻杆4、旋转龙头8、吸渣管10与集束潜孔锤1的排气排渣管连通，实现气举反循环排出钻渣。

[0065] 本实用新型所述的钻杆悬吊式潜孔锤钻机的施工方法，包括如下步骤：[0066] 步骤一：装配；[0067] 将排渣管5与钻杆4和地面泥浆处理系统联通；[0068] 将高压介质管道或电缆6与旋转龙头8、旋转驱动机构3和地面动力设备联通；[0069] 步骤二：起吊；[0070] 通过吊机7悬吊钻杆4和其它钻具至钻孔工位；[0071] 步骤三：钻孔；[0072] 将钻杆4与井口卡盘2固定，使钻杆4只能上下活动、不能旋转；[0073] 启动旋转驱动装置3驱动集束潜孔锤1旋转；[0074] 驱动集束潜孔锤1冲击凿岩，排出钻渣，实现潜孔锤全断面钻进；[0075] 钻杆4随钻头钻进下放；[0076] 重复上述钻孔操作，直至钻孔完成；[0077] 当钻孔为有水湿孔时，集束潜孔锤1排气进入吸渣管10，形成泥浆气举反循环排渣；

[0078] 当钻孔为无水干孔时，在吸渣管10内安装空气射吸装置，接入高压空气，形成空气反循环清渣。

[0079] 集束潜孔锤1上的单个潜孔锤尺寸较小，潜孔锤互相随机冲击工作，振动力可以互相抵消，对地基振动力较小，保证振动不会导致工程钻孔坍孔，在有深厚覆盖层的地层中钻

孔施工不需要护筒跟进，而采用简单的泥浆护壁,施工效率高。

[0080] 结论：本实施例钻机没有主机，制造成本大大低于现有钻孔潜孔锤钻机，施工速度快成本低，钻具振动力小，采用泥浆护壁反循环排渣，不需要护筒跟进能施工超深覆盖层的

入岩桩孔，可以保证地基覆盖层不塌孔，且钻杆不加压，长度不受限制，钻进深度很深，可以

用于超深桩孔钻井施工,施工效率高。

[0081] 实施例2[0082] 本实施例中所述的钻杆悬吊式潜孔锤钻机及其施工方法同实施例1，不同之处在于：本实施例中的钻杆为多边型截面多层伸缩钻杆；所述钻杆包括外层钻杆和内层钻杆；外

层钻杆和内层钻杆均为中空结构；内层钻杆位于外层钻杆内、且与外层钻杆活动连接，内层

钻杆在重力作用下能从外层钻杆下端自由伸出；

[0083] 所述吊机钢丝绳穿过所述钻杆外层顶部排浆弯头，悬吊在伸缩钻杆的中心钻杆(即内层钻杆)顶部，内层钻杆可以在重力作用下，向下伸出至相邻外层钻杆的最下端；所述

钻杆的内层钻杆与外层钻杆之间由弹性密封圈滑动密封，所述钻杆中心通道(即外层钻杆

和内层钻杆的中空结构)作为排渣通道；

[0084] 吊机4的钢丝绳穿过井口卡盘2、进入外层钻杆，与内层钻杆的顶部连接；内层钻杆的下端依次连接旋转龙头8、旋转驱动机构3和集束潜孔锤1。

[0085] 结论：本实施例钻机没有主机，制造成本大大低于现有钻孔潜孔锤钻机，施工速度快成本低，钻具振动力小，采用泥浆护壁反循环排渣，不需要护筒跟进能施工超深覆盖层的

入岩桩孔，可以保证地基覆盖层不塌孔，且钻杆不加压，长度不受限制，钻进深度很深，可以

用于超深桩孔钻井施工,施工效率高。

[0086] 其它未说明的部分均属于现有技术。