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水井鉆機定義：

同江新型水井鉆機正、反循環泥漿洗井轉盤式鉆機　常用的回轉式鉆機（圖1）,即正循環泥漿洗井轉盤式鉆機由塔架、卷揚機、轉盤、鉆具、泥漿泵、水和電動機等組成。作業時，動力機通過傳動裝置驅動轉盤，由主動鉆桿帶動鉆頭以30～90轉／分的轉速旋轉破碎巖層。泥漿由泥漿泵抽吸加壓后通過鉆桿上方的水壓入空心鉆桿，向下流入鉆頭，由水口射出，以冷卻、潤滑鉆頭；井底巖屑通過鉆桿外的環形通道被帶出井口，在沉淀池沉淀后，泥漿流回泥漿池供循環使用。反循環泥漿洗井轉盤式鉆機的鉆進方式和結構與上述基本相同，但泥漿的循環方式相反：泥漿在沉淀池沉淀后從井口自行流入井底，攜帶巖屑的泥漿則由砂石泵經鉆頭水口通過鉆桿內腔向上抽吸出井，回到沉淀池。這種方式稱泵吸反循環。也可用水泵將加壓水流從井底通過噴嘴射入鉆桿內腔，形成攜帶巖屑的上升水流，稱射流反循環。鉆機在鉆桿內可形成很高的上升流速，排出巖屑和卵石的能力較強，因而鉆進速度較快。適用于土層、一般砂層和卵石直徑小于鉆桿內徑的松散地層，所用鉆桿的內徑較大,一般為150～200毫米，zui大可達300毫米。但因受泵的抽吸或壓送能力的限制,鉆井深度一般在150米以內，井深在50米以內時排屑效率較高。

同江新型水井鉆機壓氣洗井轉盤式鉆機　是在轉盤回轉式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。通常采用反循環方式,又稱氣舉反循環（圖2）。即將壓縮空氣通過供氣管路送至井內氣水混合室，使其與鉆桿內的水流摻混，形成比重小于 1的摻氣水流。在鉆桿外圍環形水柱的重力作用下，鉆桿內的摻氣水流挾帶巖屑不斷上升并排出井外，流入沉淀池，沉淀后的水流以自流方式流回井內。采用這種鉆機在井深較大時(50米以上)，排屑能力大于采用泵吸或射流反循環的鉆機，因而適用于井深較大的情況和缺水的干旱地區，以及寒帶凍土地層。所謂水井鉆機就是指鉆鑿水井并完成下井管、洗井等作業的機械設備，是一類現代農業機械中常用的建設機械。

設計原理  

目前市場上使用的鉆機從鉆進方式可分為回轉和沖擊兩種，從傳動方式有機械的液壓兩類，通過綜合分析后我們認為，對大口徑鉆進來說，回轉鉆進要優于沖擊鉆進；在傳動方式上，我們認為液壓傳動要比機械傳動更平穩，并可實現無級調速，更適合于鉆進工藝要求。因此我們設計制造的工程鉆機為全液壓轉盤式鉆機。Φ1250回轉支承實現回轉并傳遞扭矩，該裝置由模數為12mm的內齒圈、Φ45mm鋼球和外圈構成，具有結構緊湊，承載能力大的特點，配置雙變量液壓馬達和一級減速的傳動方式，通過與液壓泵匹配，使轉速可在設計的范圍內任意調整，zuida扭矩可達50KN· m。轉盤底座采用ZG35鑄造，轉盤蓋采用結構鋼板組焊，這就使轉盤具有足夠的傳遞扭矩能力。

轉盤采用兩個二級變量馬達，可實現轉速范圍換檔。

在卷揚控制回路設置平衡閥，以確保起吊重物的可靠懸停，并在油路通斷和換向動作時起緩沖作用。

在滑臺移動控制回路設置雙向液壓鎖，確保滑臺/井口/板底座三者間不因外界影響發生位置變化。

油箱吸油、回油口分別設置濾油器，防止油污染損傷液壓件。

選用的A8V液壓泵為恒功率變量泵，并設手動變量裝置，使轉盤在鉆進過程中具有根據負載大小自動變速的功能，避免憋車，保護電動機不過載，同時，通過手動變量裝置可任意設定泵zuida排量，從而設定轉盤zuida轉速，其在恒功率下的壓力/流量曲線圖及轉盤的輸出扭矩-轉數-系統壓力關系圖如下所示。

性能特點：    

結構緊湊，操作方便，鑿速快，效率高，整機可拆性好，搬運方便。

錨桿鉆機的分類：

按結構

分為單體式、鉆車式、機載式（可以安裝在掘進機上）；

按動力

分為電動式、氣動式、液壓式；

按破巖方式

分為回轉式、沖擊式、沖擊回轉式、回轉沖擊式。

按操作方式

分為手持式幫錨桿鉆機，支腿式頂錨桿鉆機，與錨桿鉆機配套的鉆具，因破巖方式不同而不同，總的來說有回轉類破巖鉆具、沖擊類破巖鉆具以及回轉沖擊類破巖鉆具。目前，煤礦zui為常用的錨桿鉆機為倍速單體氣動錨桿鉆機與回轉式液壓錨桿鉆機。

國內外錨桿鉆機發比較：

總體上講，國外發達國家錨桿孔鉆進設備的品種與功能多樣，技術性能*，可靠性高。美國煤礦大量使用塔架鉆車式錨桿鉆機，班工作效率達120~240 根，并著手開發計算機控制的全自動錨桿鉆機。法國生產的轉架式錨桿鉆機集鉆孔、安裝錨桿為一體，并具有儲存錨桿桿體的錨桿倉。芬蘭生產具有樹脂注射系統的鉆車式錨桿鉆機，使鉆孔、安裝錨桿桿體、注入粘結劑*由機械完成，機械化程度頗高。澳大利亞有4 家錨桿鉆機生產廠家，生產各種不同類型的錨桿鉆機，尤以單體氣動支腿式錨桿鉆機使用居多，并有多家公司生產能與掘進配套的單體支腿式液壓錨桿鉆機。澳大利亞氣動支腿式錨桿鉆機主要有柱塞馬達與齒輪馬達式兩種(早期葉片式氣動馬達已淘汰)，采用玻璃鋼碳素纖維支腿。澳大利亞液壓錨桿鉆機可以以礦物油和難燃液為工作液，回轉機構由擺線液壓馬達驅動，有的產品采用玻璃鋼碳素纖維支腿使機重減輕。　　國內錨桿鉆機的研制經歷了30 多年的歷程，曾先后研制機械支腿式電動錨桿鉆機、鉆車式錨桿鉆機、支腿與導軌式液壓錨桿鉆機、支腿式氣動錨桿鉆機、非機械傳動支腿式電動錨桿鉆機、機載式錨桿鉆機和雙級氣腿鑿巖機等。　　煤礦錨桿鉆機多為回轉式，為配合推廣小直徑樹脂錨桿，鉆頭采用27~29mm 回轉鉆頭，其結構類型多為兩翼對稱、兩翼不對稱和兩翼連筋式，可供鉆進不同性質巖石選用。鉆桿由B19（多數）或B22(少數)六角中空鋼加工。經多年聯合攻關，錨桿鉆頭和鉆桿已能初步滿足一定條件下錨桿支護的需要。　　但是，由于錨桿孔鉆進設備的開發、研究和生產，與錨桿支護技術的迅速發展不相適應，煤礦錨桿支護施工中大量使用的還是傳統氣動鑿巖機與煤電鉆。錨桿孔鉆進設備中，使用國外進口設備較多，但因進口設備價格高和備件供應不及時，煤礦用戶希望采用國產的錨桿孔鉆進設備。　　近來，我國生產MQT/MQS系列氣動錨桿鉆機，已能逐步代替國外進口的齒輪馬達式錨桿鉆機。我國生產的ZYX系列液壓錨桿鉆機在與S100 掘進機配套使用中，取得可喜進展。國產柱塞氣動馬達式錨桿鉆機逐步投入市場；澳大利亞CRAM 倍速技研氣動錨桿鉆機在中國已建立專業維修公司，并在元件的中國國產化方面取得一些進步。這都有宜于使錨桿鉆機進一步滿足錨桿支護發展的需要。雖然，我國的錨桿鉆機在技術和產業化方面取得非常大的進步，但可靠性非常高、性能優異的國產化錨桿鉆機還為數不多，與錨桿鉆機配套的鉆具規格還不全，大部分鉆具質量不穩定、并且適應巖石條件有限。

原理

有的轉盤式鉆機同時備有泥漿泵和空氣壓縮機，可根據情況選用不同的洗井方式。

液壓動力頭式鉆機　回轉式鉆機的一種。由液壓馬達通過減速器驅動，并以沿塔架上下移動的動力頭代替轉盤式鉆機上的轉盤和水，驅動鉆桿和鉆頭旋轉切削巖層。可用直徑達1米的大型鉆頭鉆鑿大口徑水井,其特點是鉆進速度快，鉆具的裝卸和下井管較簡便，接長鉆桿時無需提升鉆具，簡免了卷揚機、提升滑車、轉盤、水、方鉆桿等一系列部件。

潛孔振動回轉式鉆機　是以振動和回轉運動相結合的方式鉆進巖層的一種回轉式鉆機。鉆具由鉆頭、振動器、消振器和導向筒等組成(圖3)。振動器產生的激振力使整個鉆具作錐擺運動。鉆頭通過摩擦圈套裝在振動器外殼的外面，一方面隨振動器作頻率約為1000轉/分、振幅約9毫米的水平圓周振動；另一方面又繞振動器軸線作3～12轉/分的低速旋轉運動以破碎巖層，而鉆桿則不轉，并借消振器避免將振動傳給鉆桿。采用壓縮空氣反循環方式洗井，使巖屑通過位于振動器中心的導管和鉆桿內腔排出井外。這種鉆機結構簡單，鉆進效率高。井孔直徑為600毫米左右,鉆進深度可達150米。

沖擊式鉆機　靠鉆具的垂直往復運動，使鉆頭沖擊井底以破碎巖層。其結構簡單,但沒有循環洗井系統,巖屑的清除與鉆機不能同時進行，因而工效較低。鉆井深度一般在250米以內,有的可達500～600米。主要類型如下述。

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,各抓瓣*在直徑約1米的圓周上切入巖層,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。沖抓錐的鉆井深度通常為40～50米，zui深可達100～150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（圖4）。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。鉆具下落的高度即沖程大小，根據巖層情況確定，一般為0.5～1米，硬巖層用大值；沖擊頻率常用為30～60次／分。切下的巖屑用抽砂筒清出地面，也可用將鉆頭與抽砂筒合成一體的抽筒鉆具，鉆進與清除巖屑同時進行，使切下的巖屑直接進入抽筒，積滿后提升鉆具，將巖屑倒出。為提高鉆頭的耐磨性和鉆進速度，常在鉆頭端部堆焊鎢鋼粉，成為合金補焊鉆頭。

復合式鉆機　有兩種類型：一類是在轉盤回轉式鉆機的基礎上增設沖擊機構,以回轉鉆進為主,當遇到卵石層時用沖擊鉆進的兩用水井鉆機，對各種地層的適應性較強；另一類是將沖擊與回轉作用結合在一起鉆進的水井鉆機,如風動潛孔錘鉆機。它所使用的潛孔錘鉆具(圖5)由缸套和在缸套中上下運動的活塞等組成。缸套下端與鉆頭連接，上端通過螺紋接頭與鉆桿相連，由空氣壓縮機提供的0.7～1.4兆帕的高壓空氣通過活塞上方的逆止閥、空氣分配器和活塞下方的進氣口，推動活塞沖擊頻率作為 700～1200次／分的上下往復運動，使活塞頻繁地沖擊鉆頭，以增強鉆頭鉆進巖層的能力。與此同時，鉆具以35～60轉／分的較低轉速作回轉運動。由活塞上、下空腔排出的空氣，向下進入鉆頭，起冷卻鉆頭的作用，并將孔底巖屑帶出井口。其回轉和循環洗井部分的結構與用壓縮空氣洗井的轉盤回轉式鉆機基本相同，所用鉆頭為碳化鎢球齒鉆頭或牙輪鉆頭等。風動潛孔錘鉆機可用于硬巖層深井的鉆進，鉆進速度高，且鉆井速度不因鉆進深度的增加而降低，鉆出的井孔較直。

鉆機構成
由于巖土鉆掘工程的目的與施工對象各異，因而鉆機種類較多。鉆機可按用途分類，如巖心鉆機、石油鉆機、水文地質調查與水井鉆機、工程地質勘查鉆機、坑道鉆機及工程施工鉆機等。按鉆進方法可把鉆機分成四類：
沖擊式鉆機,又分為鋼絲繩沖擊式、鉆桿沖擊式兩種鉆機。回轉式鉆機,又分為下面三種：立軸式--手把給進式、螺旋差動給進式、液壓給進式鉆機；轉盤式--鋼繩加減壓式、液壓缸加減壓式鉆機；移動回轉器式--全液壓動力頭式、機械動力頭式鉆機。振動鉆機。復合式鉆機：振動、沖擊、回轉、靜壓等功能以不同組合方式復合在一起的鉆機

水井鉆機種類：

根據水井鉆機的工作原理的不同可以分為回轉式鉆機、沖擊式鉆機、復合式鉆機三大類型，并且不同類型的水井鉆機其功能效果也各是不相同的。

1、回轉式鉆機：

這類型的水井鉆機是依靠鉆具的回轉運動破碎巖層而成孔，主要有大、小鍋錐鉆機，正、反循環轉盤式鉆機，液壓動力頭式鉆機，潛孔振動回轉式鉆機等。簡單的回轉式鉆機只有鉆進裝置，結構完善的回轉式鉆機則有鉆進裝置和循環洗井裝置兩部分組成，轉盤式水井鉆機的鉆具包括鉆桿和鉆頭。

2、沖擊式鉆機：

這類型的水井鉆機主要靠鉆具的垂直往復運動，使鉆頭沖擊井底以破碎巖層，其結構簡單，但沒有循環洗井系統，巖屑的清除與鉆機不能同時進行，因而工效較低，鉆井深度一般在250米以內，有的可達500～600米。

3、復合式鉆機：

這種水井鉆機主要有兩種類型：一類是在轉盤回轉式鉆機的基礎上增設沖擊機構，以回轉鉆進為主，當遇到卵石層時用沖擊鉆進的兩用水井鉆機，對各種地層的適應性較強；另一類是將沖擊與回轉作用結合在一起鉆進的水井鉆機，如風動潛孔錘鉆機。

水井鉆機組成部件：

無論是何種類型的水井鉆機，其基本組成部件都是差不多的，大體組成部件有：

1、液壓油泵：為雙聯式，大排量泵為動力頭提供動力，小排量 泵為四個支腿油缸、起落桅桿油缸、加力/提升滑車油缸提供動力。

2、四個支腿：小型打井設備由液壓油缸和固定架組成。可在工作現場調整機體的水平度，起到支撐和穩定機體的作用。

3、桅桿：為巨型鋼管、槽鋼和角鋼 組合焊接的框架結構，以兩側槽鋼的內槽為動力頭上下運行的軌道，保證鉆孔的垂直度。打井桅桿的起落由液壓油缸完成。

4、動力頭：采用齒輪減速箱的機構，其低速軸中間有一個大孔的芯軸，芯軸的上口可與混凝土灌注設備的膠管接口連接，進行灌注混凝土；芯軸的下口通過法蘭盤連接鉆桿、鉆頭，高速軸由大扭，矩液壓馬達驅動。