1、水井鉆機的技術(shù)發(fā)展建國以來，我國的水井鉆探技術(shù)經(jīng)歷了五十多年的發(fā)展，在鉆探工藝和鉆探設(shè)備等方面有了長足的進步。 在鉆探工藝方面，水井鉆探工藝技術(shù)經(jīng)歷了無循環(huán)靜液柱護壁鋼絲繩沖擊鉆進、清水或普通泥漿正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進、低固相對優(yōu)質(zhì)泥漿正循環(huán)鉆進、泵吸反循環(huán)和氣舉反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進、多工藝空氣鉆進以及多介質(zhì)反循環(huán)鉆進等發(fā)展階段。碎巖方法經(jīng)歷了鋼絲繩沖擊鉆進，鉆粒，硬質(zhì)合金回轉(zhuǎn)鉆進，牙輪鉆頭回轉(zhuǎn)鉆進到球齒鉆頭氣動或液動沖擊回轉(zhuǎn)鉆進等。目前，沖擊鉆進、回轉(zhuǎn)取心鉆進、回轉(zhuǎn)全面鉆進、沖擊回轉(zhuǎn)鉆進等鉆進方法都有應(yīng)用。在卯礫石地層水井鉆鑿工程，鋼絲繩沖擊鉆進仍是一種有效的方法。而在水文地質(zhì)普查孔，水文地質(zhì)勘探孔鉆探過程中多用回轉(zhuǎn)取心鉆進和沖擊回轉(zhuǎn)鉆進方法。在探采結(jié)合孔水井鉆探過程中多用回轉(zhuǎn)全面鉆進，沖擊回轉(zhuǎn)鉆進方法。在鉆探設(shè)備方面，早期的水井鉆機鉆探設(shè)備多借用巖心鉆探設(shè)備，由于鉆進能力不能滿足要求，一般采用小口徑鉆進取樣和大口徑分級擴孔成井等方法。水井鉆探多采用鋼絲繩沖進鉆進，靜水壓護壁、撈撈砂筒排渣等工藝方法；目前使用的水文水井鉆探設(shè)備多為專用設(shè)備。常用的鉆機除了2O世紀5O年代～2O世紀70年代研制的DPP—100型，SPJ一300型，SPJT-一300型，SPS一400型SPS--600型和紅星一400：型外，多采用新型車裝SPC系列鉆機，散裝TsJ系 列鉆機。 2O世紀8O年代～2O世紀9O年代研制的SDY-一600型，F(xiàn)D一300型全液壓動力頭車裝鉆機對提高我國的水文水井勘探技術(shù)水平及鉆探新工藝的推廣應(yīng)用起到了極大的推動作用。

 

  2、水井鉆機的工作原理及運用性能比較在國內(nèi)，現(xiàn)有水井鉆機主要分回轉(zhuǎn)式水井轉(zhuǎn)機、沖擊式水井鉆機和復合式水井轉(zhuǎn)機三大類。各類型的水井鉆機工作原理及運用性能情況如下。

 

  2．1回轉(zhuǎn)式水井鉆機

 

  1)鍋錐。利用其鍋錐形鉆機鉆具旋轉(zhuǎn)切削土層。根據(jù)鉆具的大小分別稱大鍋錐和小鍋錐，可由人力或動力驅(qū)動。切下的土屑落到鍋內(nèi)，提升到地面卸出。其結(jié)構(gòu)簡單，功效低，適宜于一般土層或砂卵石土層。鉆井深度小鍋錐為8Om～100m，大鍋錐為30In～4oIll。

 

  2)循環(huán)泥漿洗井轉(zhuǎn)盤式水井鉆機。由鉆機塔架、卷揚機、轉(zhuǎn)盤、鉆具、泥漿泵、水龍頭和電動機等組成。作業(yè)時，動力機通過傳動裝置驅(qū)動鉆機轉(zhuǎn)盤，由主動鉆桿帶動鉆機鉆頭旋轉(zhuǎn)破碎巖層。有正、反兩種循環(huán)方式。正循環(huán)鉆機工作時，井底巖屑通過鉆機鉆桿外的環(huán)形通道被帶出井15，在沉淀池沉淀后，泥漿流回泥漿池供循環(huán)使用。反循環(huán)鉆機工作時，泥漿在沉淀池沉淀后從井口自行流人井底，攜帶巖屑的泥漿則由砂石泵經(jīng)鉆頭水口通過鉆桿內(nèi)腔向上抽吸出井，回沉到沉淀池。鉆機在鉆桿內(nèi)形成很高的上升流速，排出巖屑和卵石的能力較強，鉆井速度快，適用于土、砂層和卵石直徑小于鉆桿內(nèi)徑的松散地層，鉆井深度一般在150m以內(nèi)。

 

  3)壓氣洗井轉(zhuǎn)盤式水井鉆機。在轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)式水井鉆機上用空氣壓縮機代替泥漿泵，用壓縮空氣代替泥漿洗井。通常采用反循環(huán)方式，又稱氣舉反循環(huán)，適用于井深較大和缺水的干旱地區(qū)及寒帶凍土層。

 

  4)液壓動力頭式水井鉆機。由液壓馬達通過減速器驅(qū)動，并以沿塔架上下移動的動力頭代替轉(zhuǎn)盤式水井鉆機上的轉(zhuǎn)盤和水龍頭，驅(qū)動鉆機鉆桿和鉆頭旋轉(zhuǎn)切削巖層，可鉆鑿大15徑水井。

 

  5)潛孔振動回轉(zhuǎn)式水井鉆機。以振動和回轉(zhuǎn)運動相結(jié)合的方式鉆進巖層。鉆具由鉆頭、振動器、消振器和導向筒等組成。振動器產(chǎn)生的激振力使整個鉆具作錐擺運動以破碎巖層。采用壓縮空氣反循環(huán)方式洗井，使巖屑通過導管和鉆桿內(nèi)腔排出井外，鉆井深度可達150m。2.2沖擊式水井鉆機 靠鉆具的垂直往復運動，使鉆頭沖擊井底以破碎巖層。其結(jié)構(gòu)簡單，沒有循環(huán)洗井系統(tǒng)，巖屑的清除與鉆機不能同時進行，因而功效較低。鉆井深度一般在250in以內(nèi)，有時可達：500ITI一600m。主要有以下兩種。

 

  1)沖抓錐。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錐體內(nèi)，提出井口卸出巖屑。鉆井深度通常為40ITI～50In，最深達100m～150nl。

 

  2)鋼絲繩沖擊式鉆機。由桅桿和裝在頂端的提升滑輪、鋼絲繩、沖擊機構(gòu)、鉆具、電動機等組成。作業(yè)時，電動機通過傳動裝置驅(qū)動沖擊機構(gòu)，帶動鋼絲繩使鉆具作上下往復運動，在向下運動時靠鉆頭本身的重量切人并破碎巖層，向上運 動靠鋼絲繩牽引。鉆頭沖程為0．5Ill～1ITI，沖擊頻率3O次，分～6O次／分。 巖屑由抽砂筒清出地面，鉆進與清除巖屑同時進行。

 

  2．3復合式鉆機

 

  一種是在轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)式鉆機的基礎(chǔ)上增設(shè)沖擊機構(gòu)，以回轉(zhuǎn)鉆進為主，當遇到卵石層時用沖擊鉆進的兩用水井鉆機，對各種地層的適應(yīng)性強。另一種是將沖擊與回轉(zhuǎn)作用結(jié)合在一起鉆進的水井鉆機，如風動潛孔錘鉆機。潛孔錘鉆具由缸套和活塞等組成。由空氣壓縮機提供高壓空氣推動活塞上下往復運動，沖擊鉆頭以增強鉆頭鉆進巖層的能力。與此同時，鉆具以35轉(zhuǎn)份～60轉(zhuǎn)／分的較低轉(zhuǎn)速作回轉(zhuǎn)運動。由活塞上、下空腔排出的空氣進人鉆頭，并將孔底巖屑帶出井口。風動潛孔錘鉆機可用于硬巖層深井的鉆進，鉆進速度高，鉆出的井孔較直。

 

  3、水井鉆機現(xiàn)場運用建議

 

  1)走機時要根據(jù)路況場地等保持重心平衡，施工場地禁止隨意鉆孔，回填坑池要做好標志，窄道或危險路段需落桅收縮履帶行走，傾斜路段需調(diào)節(jié)鉆機桅桿起落角度、左右傾斜，上車回轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)鉆機重心；當便道或施工場地積水時，可以用鉆桿鉆頭引導走機。

 

  2)維修時需冷卻后再動手，以免因高溫造成人員燙傷，鉆機液壓系統(tǒng)需要泄壓后維修，避免內(nèi)蓄高壓而造成危險。當拆卸鉆機主卷制動系統(tǒng)時，嚴禁主卷帶載維修；拆卸右捻非防旋轉(zhuǎn)鋼絲繩與提引器連接時，要注意機械的旋轉(zhuǎn)傷害。

 

  3)設(shè)備維護保養(yǎng)重點要注意檢查水氣管路，鉆機各配件的螺栓、螺帽是否牢固，隨時檢查風力馬達的潤滑油狀況，檢查鉆機鉆桿接頭和減速器用黃油潤滑；鉆機在短時間內(nèi)停止工作時，要給予少量的壓氣，以免泥沙侵入鉆機沖擊器的內(nèi)部。4)施工時當工作面浸入水中，開孔要用大直徑的釬頭，插入鉆桿，使鉆桿露出水面1m2m，防止泥漿和巖渣掉入孔內(nèi)；鉆機在鉆鑿作業(yè)時不允午反轉(zhuǎn)以免鉆桿掉入孔內(nèi)；工作時應(yīng)注意沖擊器的聲音和減速箱運轉(zhuǎn)情況，發(fā)現(xiàn)不正常的聲音和現(xiàn)象應(yīng)立即停機，并及時進行檢查；加新鉆桿時，要注意鉆孔內(nèi)保持清潔，以避免泥沙混入鉆機沖擊器內(nèi)部，損壞鉆機零件。