【文章內(nèi)容簡介】 8595～1208518～2210～168～12WC1501651425～1519～DH4105～11592～～～～DH6152～165136～～20～3145～DHD340A105～11592～～～30～液動沖擊器是以沖洗泵輸送的高壓液流做為動力源的。液動沖擊器種類較多，其中閥式?jīng)_擊器比較成功。可用于灌漿工程鉆孔的主要是閥式正作用液動沖擊器，有TK系列、ZF56型、EPL1型等。TK系列液動沖擊器是一種正作用沖擊器，由冶金工業(yè)部第一地質(zhì)勘探公司探礦技術(shù)研究所1980年研制成功的。這種沖擊器包括：TK56型、75型、91A型、TK60S型和TK75S型。其中后兩種是繩索取心沖擊回轉(zhuǎn)鉆具中的沖擊器。實踐證明，使用TK系列沖擊器能夠較大幅度地提高鉆進效率和鉆探質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，深受使用單位歡迎。主要技術(shù)參數(shù)見表2110。（1）.結(jié)構(gòu)與工作原理TK系列沖擊器是以高壓液流推動活塞沖錘下行沖擊鐵砧，而借彈簧力使活塞沖錘恢復(fù)到原來位置。當活塞沖錘在沖錘彈簧的作用下處于上位，其中心孔被閥蓋住。在高壓液流作用下，活塞和閥一同下行，壓縮彈簧打擊鐵砧。在即將打鉆之前的瞬間，閥由于閥座所阻，閥與活塞沖錘分開，在閥彈簧的作用下恢復(fù)到上位。在閥離開活塞沖錘后，中心孔開放，活塞上面卸壓。活塞沖錘在彈簧作用下上返，當其與閥接觸后，繼續(xù)下行。循環(huán)周而復(fù)始，形成連續(xù)沖擊。表2110 TK系列沖擊器技術(shù)參數(shù)表型 號TK56TK75ATK91A鉆孔直徑（mm）560759110沖擊器外徑（mm）557373鉆進方法金剛石或硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)金剛石或硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)金剛石或硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)工作壓降（MPa）高頻~~~低頻~~~工作泵量(L/min)高頻55~9060~12090~150低頻72~120120~180180~200單次沖擊功（）高頻~~~低頻~~5~7沖擊頻率（次/min）高頻2400~31002300~30002400~3200低頻1700~23001600~23001200~1500總長（mm）167216021700質(zhì)量（kg）253537（2）鉆具的特點①沖擊器性能良好，工作可靠，易損件壽命長，故障少。TK5TK75A型沖擊器主要易損件的壽命均高于國外同類產(chǎn)品。②沖擊器結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，制造和維修容易，造價低，適用范圍廣，既可用于清水鉆進，也可用于含砂量低的泥漿鉆進。③沖擊器適用于不同鉆進方法的需要。更換閥簧與閥簧座，調(diào)節(jié)泵量，可獲得不同的沖擊功和沖擊頻率。既可用于金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進，也可用于硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)鉆進。④泵壓、泵量較低，操作簡單，使用方便，易于推廣應(yīng)用。采用金剛石沖擊回鉆進時所用設(shè)備、附屬器具與回轉(zhuǎn)鉆進基本相同，僅需配備耐壓（大于10MPa）鋼絲編織膠管、穩(wěn)壓罐（容積20L）、防震泵壓表以及耐高壓流量表。（3）應(yīng)用效果TK系列液動沖擊回轉(zhuǎn)鉆具在全國冶金、地質(zhì)、水利水電等8個系統(tǒng)所屬200多個勘探隊推廣應(yīng)用，總進尺近30萬m，為提高鉆進效率和鉆探質(zhì)量做出了較大貢獻，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。繩索取心沖擊器還打入國際市場，進入澳大利亞和加拿大的鉆探機臺。該系列液動沖擊回轉(zhuǎn)鉆具榮獲1987年度冶金工業(yè)培科技進步一等獎和1988年度國家科技進步三等獎。生產(chǎn)實踐證明，TK系列沖擊器具有以下優(yōu)點：①鉆進效率高，是克服金剛石鉆頭“打滑”的現(xiàn)象的有效手段。在6級以上中硬和堅硬巖層中，沖擊回轉(zhuǎn)鉆進的鉆速均高于普通回轉(zhuǎn)鉆進的鉆速。鉆速可提高15%~30%，最高達10余倍。巖層越硬，提高的幅度越大，在9~11級巖層中可提高30%以上。水利電力部成都勘測設(shè)計院1983年9月份使用TK56型沖擊器鉆進10~11級流紋巖，進尺為835m，平均小時效率比金剛石回轉(zhuǎn)鉆進提高46%，回次進尺提高75%。黃委會設(shè)計院地質(zhì)勘探總隊1994年在11級石英砂巖地層中使用TK75型沖擊器進行沖擊回轉(zhuǎn)金剛石鉆進，平均小時效率比金剛石回轉(zhuǎn)鉆提高125%，最高達193%。長江委三峽勘測研究院1996年在11級石英砂巖“打滑”地層采用TK91型沖擊器進行金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進，采用天然孕鑲金剛石鉆頭，胎體硬度HRC40177。5金剛石粒度20~40目，平均小時效率是金剛石回轉(zhuǎn)進的幾十倍。四川冶金地質(zhì)609隊在相同地層中采用相同金剛石鉆頭沖擊回轉(zhuǎn)鉆進，純鉆進時間利用率由24%提高到48%，臺月效率由200m提高到475m。②回次進尺長。沖擊回轉(zhuǎn)鉆進時，巖心管在高頻脈沖作用下發(fā)生顫動，使巖心順利進入巖心管，防止巖心堵塞。所以，無論是在破碎地層還是在傾角較大的地層，均不易發(fā)生巖心堵塞現(xiàn)象，從而提高了回次進尺。一般情況下，回次進尺可提高30%~50%以上，最高可提高110%。③取心質(zhì)量好。由于減少巖心堵塞，避免了巖心磨損，因而沖擊回轉(zhuǎn)鉆進巖心采取率比回轉(zhuǎn)鉆進有顯著提高。如長江委三峽勘測研究院在石砂層地層采用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進，巖心采取率由20%提高到91%，徹底改變了“打滑”地層巖心采取率過低的現(xiàn)象，深受地質(zhì)人員歡迎。④提高壓水試驗成果質(zhì)量。沖擊回轉(zhuǎn)鉆進，孔壁光滑規(guī)則，孔徑均勻，利于壓水試驗器順利升降及膠塞封隔試段，從而提高壓水試驗質(zhì)量。⑤延長鉆頭壽命。金剛石回轉(zhuǎn)鉆進“打滑”地層時，往往用酸腐蝕、投石英砂或地表研磨鉆頭、采用軟胎體鉆頭等方式來克服“打滑”現(xiàn)象，導(dǎo)致鉆頭壽命降低。沖擊回轉(zhuǎn)鉆進一般使用胎體硬度為HRC40~45較硬胎體鉆頭，鉆頭平均壽命可提高一倍以上。⑥降低鉆探成本。沖擊回轉(zhuǎn)鉆進，小時效率提高，回次進尺增加，純鉆率提高，鉆頭壽命延長，縮短施工周期，從而可降低鉆探成本。一般可降低10%~30%。 ZF56型液動沖擊器ZF56型液動沖擊器是一種帶減耗閥的正作用活閥式高頻沖擊器，它是由河北省地質(zhì)局綜合研究地質(zhì)大隊研制的，經(jīng)過生產(chǎn)試驗，取得了良好的實用效果。（1）主要技術(shù)性能外徑：54mm；鉆頭直徑：56~59mm；泵量：60~100L/min；泵壓：（~）MPa；沖擊頻率：42~57Hz；；質(zhì)量18~20kg。（2）沖擊器的特點①高頻小沖擊功，可以用于金剛石或硬度較高的硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)鉆進，不需配備減速裝置，便于大范圍推廣。②泵量小，泵壓適中，可以利用現(xiàn)有泥漿泵，無需采用新泵。③所需鉆具、鉆頭、鉆進規(guī)程、操作方法與常規(guī)鉆進方法大致相同，便于工人掌握。④結(jié)構(gòu)簡單，便于調(diào)試，易于修理。易損零件容易更換，便于加工，具有一定壽命。⑤采用活閥式配水機構(gòu)，密封點少，能夠采用輕泥漿鉆進。⑥啟動容易，工作穩(wěn)定可靠調(diào)節(jié)范圍寬。在滿足泵量、泵壓進，性能不受孔深限制。沖擊器有沖孔機構(gòu)，有較高的有效作用系數(shù)。（3）應(yīng)用效果20世紀年代以來，地質(zhì)礦產(chǎn)系統(tǒng)開發(fā)出6個系列近30個規(guī)格的液動沖擊器，ZF56型沖擊器就是其中的一種。到90年代初，該系統(tǒng)推廣液動沖擊器總臺數(shù)2000臺套，進尺超過100多萬米。實踐證明，推廣液動沖擊器后普遍獲得較好效果，在中硬、堅硬和硬、脆、碎巖層中技術(shù)經(jīng)濟指標均明顯優(yōu)于回轉(zhuǎn)鉆進，鉆進效率提高30%~60%，甚至100%以上，成本降低15%，鉆孔彎曲度得到改善。硬、脆、碎地層中巖心采取率提高到90%以上。臺月效率提高52%~100%。陜西省勘測設(shè)計院在堅硬“打滑”地層（可鉆性11級）采用ZF56型液動沖擊器。在金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進中，比金剛石回轉(zhuǎn)鉆進提高５倍。 ＥＰＬ－１型雙作用沖擊器ＥＰＬ－１型沖擊器是一種閥式雙作用沖擊器。原長江流域規(guī)劃辦公室勘測總隊承擔“六五”科技攻關(guān)項目“ＥＰＬ－１型雙作用沖擊器”的科研任務(wù)，并獲得原水利電力部科技進步四等獎。（1）沖擊器主要技術(shù)性能外徑：54mm；鉆頭直徑：59mm；泵量60~114L/min；泵壓（~）MPa；沖擊頻率：17~35Hz；長度：；沖擊行程：12~14mm；啟動泵壓：（200~500）kPa；啟動泵量：32~45L/min；質(zhì)量：25kg（以上數(shù)據(jù)由地質(zhì)部勘探技術(shù)研究所測定）。（2）沖擊器的特點目前國內(nèi)已研制的沖擊器，泵量、泵壓大都比較高，要求管路密封嚴格，現(xiàn)有水泵難以達到要求。水利水電勘探的特點是孔淺，為此，設(shè)計了一種泵壓較低、泵量較小的沖擊器，沖擊頻率和沖擊功不能滿足金剛石和硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)鉆進的需要，測試表明，有以下特點：①起動性能好。泵量32L/min、泵壓200kPa便能啟動?；钊\動靈活性較好。②沖擊器正常工作時，泵壓不高，、泵量90L/min。對管路密封要求可大大降低。③采用活閥式分流器，提高背壓以減少沖擊功。活閥式分流器，使送入孔底的流量占57%。（3）沖擊器工作原理在沖擊器工作前，沖錘活閥與下活閥停在鐵砧上。液流通過沖錘活閥、鐵砧中心的通孔流向孔底。當水泵送入的高壓液流通過鐵砧內(nèi)孔下部的節(jié)流孔時，由于節(jié)流產(chǎn)生背壓、下活閥面積大于上活閥面積，液流將沖錘活閥與下活閥抬起，并使其與上活閥1接觸，切斷水路。這時在高壓水錘力作用下，推動上活閥及沖錘活閥、下活閥一同急速下行。當上活閥行至行程限位器時，因被限制而停止運動。而沖錘活閥與下活閥在慣性力和重力作用下，繼續(xù)下行，沖擊鐵砧。上活閥在彈簧作用下復(fù)位。如此反復(fù)動作，即可沖擊鉆進。在金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進中，要維持沖擊器正常工作所需的一般應(yīng)大于100L/min。如果把這些泵量全部送入孔底，必然導(dǎo)致泵壓過大，對鉆頭產(chǎn)生浮托力，增加液流對鉆頭胎體的沖蝕和巖心的沖刷以及對鉆頭鋼體的沖蝕。因此，必須對沖擊器作功后的液體進行分流?；铋y式分流器的工作原理：經(jīng)沖擊器作功后的液流進入分流器活閥內(nèi)腔，一部分從相隔120度的分流孔流入管外空間，另一部分從閥內(nèi)腔收縮孔流入巖心管、鉆頭到管外空間與分流體一同返回地表。當下端壓力升高時，活閥失去原來的平衡狀態(tài)，便向上運動，堵塞部分或全部分流孔，造成憋泵，預(yù)示孔內(nèi)故障，應(yīng)立即提鉆。（4）應(yīng)用效果長辦勘測總隊在萬安、構(gòu)皮灘、三峽等水利樞紐堅硬或“打滑”地層中采用EPL—1型沖擊器進行金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進，臺時效率比金剛石回轉(zhuǎn)鉆進提高40%~70%，回次進尺提高75%，巖心采取率可以達到90%~95%，成本有所降低。該沖擊器性能就不斷完善。 鉆進技術(shù)參數(shù)應(yīng)根據(jù)巖性、鉆頭直徑與結(jié)構(gòu)、硬質(zhì)合金塊數(shù)、金剛石鉆頭唇部面積等因素進行合理選擇。（1）鉆壓硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)鉆進，鉆壓的作用主要是保證切削具與巖石能緊密接觸，以便有效地傳遞沖擊功，對碎巖不起主要作用。鉆壓不宜過大，一般以（4~5）kN為宜。金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進，鉆壓與金剛石回轉(zhuǎn)鉆進基本相同。（2）鉆速硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)鉆進，轉(zhuǎn)速都較低，這是為了降低切削具的磨損和增加回次長度，一般常用低轉(zhuǎn)速60~70r/min。對硬巖或強研磨性巖石，碎巖主要靠沖擊作用。轉(zhuǎn)速一般為30~45r/min。裂隙發(fā)育地層，轉(zhuǎn)速可達120~170r/min。金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進，由于孕鑲鉆頭主要靠細粒金剛石磨削作用，因而轉(zhuǎn)速應(yīng)高。一般應(yīng)采用450~940r/min。（3）沖洗液量沖洗液量是沖擊回轉(zhuǎn)鉆進的一個關(guān)鍵參數(shù)。因為沖洗液不僅影響洗孔質(zhì)量，而且直接影響沖擊器的工作性能——沖擊功和沖擊頻率，從而影響鉆進效率。在鉆進時，只要地層允許，水泵合適，應(yīng)盡可能采用較大的沖洗液量。沖擊器所需的沖洗液量一般在60~150L/min，這樣的沖洗液量能夠滿足洗孔和冷卻鉆頭的需要。在一般情況下，沖擊器（500~600）kPa時就可以開始工作，當達到（~）MPa時，沖擊器工作就穩(wěn)定?？咨钤黾訒r，會產(chǎn)生壓力損失，平均每百米增加（200~300）kPa。（1）初次使用時，可在孔口進行啟動試驗。沖擊器啟動容易，工作正常，就可下入孔內(nèi)使用。如啟不動，首先應(yīng)檢查泵量、泵壓是否充足。必須保證足夠的泵量、泵壓，啟動正常后才可下入孔內(nèi)。（2）水泵至水龍頭的高壓膠管及接頭連接應(yīng)牢固、嚴密不漏水。鉆桿接頭要加密封，嚴防漏水。定期檢查各接頭及膠管的密封性、磨損情況，發(fā)現(xiàn)漏失與損壞，應(yīng)及時處理。（3）必須配置穩(wěn)壓缸，保證沖擊器正常工作。穩(wěn)壓缸上面應(yīng)安裝壓力表，便于觀察壓力變化情況。定期檢校水泵安全閥工作是否可靠。（4），開泵送水，然后慢慢下降鉆具。沖擊器正常工作時，~，然后改為正常參數(shù)鉆進。如果沖擊器不工作，應(yīng)將沖擊器提離孔底，改變泵量重新啟動，直至沖擊器正常工作。如經(jīng)多次啟動，仍不沖擊，應(yīng)立即停鉆檢查。因故障，沖擊器停止工作。恢復(fù)鉆進時，~，開泵送水，啟動沖擊器后，才可正常鉆進。（5）沖擊器下入孔底前，應(yīng)認真檢查沖擊器、鉆桿與鉆具的各部連接螺紋及外管磨損情況，發(fā)現(xiàn)磨損嚴重或有裂紋時，就及時更換。定期檢查沖擊器及鉆具系統(tǒng)內(nèi)孔有無堵塞現(xiàn)象，錘、閥系統(tǒng)作用是否良好，更換磨損嚴重的零件。（6）升降沖擊鉆具，操作要穩(wěn)，路途受卡或遇脫落巖心時，可輕輕晃動鉆具，如無效，可送水啟動沖擊器震松卡塞物。（7）鉆進中可通過高壓膠管的顫動手感來判斷沖擊器是否工作，并隨時觀察泵壓變化情況。如發(fā)現(xiàn)泵壓突降，進尺變慢或不進尺，可上下活動鉆具或改變泵量、泵壓使沖擊器重新工作。如處理無效，應(yīng)提鉆檢查。（8）TK系列沖擊器可通過更換閥座、閥簧來改變沖擊器的沖擊頻率。從沖擊器性能參數(shù)可以看出，采用低頻時產(chǎn)生的沖擊功比高頻時大數(shù)倍，對付“打滑”地層更有效。但沖擊器低頻時對泵量、泵壓的要求增大，需配備能滿足沖擊器性能參數(shù)要求的水泵和動力。（9）操作過程中，每隔24h必須拆開沖擊器，檢查密封圈、活塞桿、閥、錘頭、彈簧、鐵砧磨損情況。如磨損嚴重，應(yīng)立即更換。檢查錘的自由行程是否正常，如不正常，應(yīng)及時調(diào)整。（10）保持沖洗液系統(tǒng)的清潔，及時消除巖粉或更換沖洗液。拆卸沖擊器時，應(yīng)使用自由鉗，防止夾扁沖擊器。（11）操作人員必須了解、熟悉沖擊器的性能、構(gòu)造和特點。操作時集中精神，時刻觀察泵壓表和高壓膠管變化、機械運轉(zhuǎn)、孔口返水與鉆進效率等情況，發(fā)現(xiàn)異常，及時處理。4測斜