2023年钻孔灌浆设备

第二章钻孔灌浆设备

第一节钻孔设备

1钻孔设备的一般配置

灌浆工程的钻孔设备包括钻机和钻进工具。钻进工具是指水龙头以下与其连接组成的

全套工具。不同的钻进方法机具配置不完全相同。图2.1-1为回转式岩芯钻机主要设备布

置及钻具结构示意图。本节介绍水利水电工程中常用的钻机和主要钻孔工具。

(a)(b)(c)(d)

图2.1-1回转式岩芯钻机主要设备布置及钻具结构示意图

a-金刚石钻进的钻具；b-硬质合金钻进的钻具；c-全断面钻进的钻具；d-钢粒钻进的钻具；

1-钻机；2-动力机；3-水泵或泥浆泵；4-钻塔：5-钢丝绳；6-水龙头；7-送水管；8-吸水管；9-水箱；

10-主动钻杆；11-套管；12-钻杆接箍；13-钻杆；14-钻杆锁接头；15-沉淀管；16-沉淀管接头；17-岩芯

管；18-钻里钻头；19-钻铤；20-钻铤接箍：21-钻铤锁接头：22-岩芯管接头；23-犷孔器；24-金刚石钻

头；25-全断面钻头；26-硬质合金钻头

2钻机

2.1钻机的功能

钻机是造孔的专用设备，其基本功能是以机械动力带动钻机，以回转、冲击、振动或

冲击回转等方式在地壳中钻进成孔。

2.2钻机的结构原理

目前，水利水电钻探灌浆主要应用油压给进式立轴钻机和转盘钻机。其基本组成可概

括为“三大机构”、“两大系统”，即：回转机构、给进机构、升降机构：机械传动系统和

液压传动系统。

2.2.1机械传动系统

机械传动系统是将输入的动力经变速、变向、变矩分配给回转、升降机构。其作用有

三：①变速变矩：②分配动力；③改变运动形式和换向。

该系统主要包括联轴节、离合器、变速箱和分动箱。

2.2.2液压传动系统

液压传动系统是利用油泵输出的压力油液驱动油马达、油缸等液动机构，以使立轴回

转和控制给进机构、移动钻机、松紧卡盘及拧卸钻杆等。

该系统主要包括：动力机构、操纵机构、执行机构及辅助装置。

动力机构——油泵或称能力转换器，由它供给油路系统的压力油，作为整个液压系统

工作的动力源。常用的油泵有齿轮泵、叶片泵与柱塞泵等.

操纵机构一一又称控制、调节装置。它包括：调整压力的压力阀（溢流阀、减压阀等）；

调节速度的节流阀；变换方向的换向阀等各种不同的阀类。

执行机构一一又称液动机，它包括实现往复运动的各种型式的油缸及旋转运动的油马

达等。

辅助装置一一包括油箱、油管、油接头、滤油器及控制仪表等。

2.2.3回转机构

回转机构是回转钻具，带动钻头破碎孔底岩石。油压给进、机械传动式钻机的回转机

构有立轴式回转器和转盘式回转器。

2.2.3.1立轴式回转器的组成、结构型式及特点

立轴式回转器的结构见图2-l-2o它主要由箱体、变角装置、横轴、锥齿轮付、立轴

导管、立轴及卡盘等组成。其中立轴与卡盘，除传递回转运动外，还通过油缸与横梁带

动钻具上下运动。

立轴式回转器具有下列特点：

（1）立轴式回转器与给进系统在结构上紧密联系，构成一个独立的部件。回转和给

进运动通过立轴与卡盘传至钻具。

（2）回转器的变角范围大，导向性能好，适于钻进任何倾角的钻孔。

(3)立轴通孔较小，升降钻具时，

回转器必须让开孔口.让开方式主要有

后移式和开合式。

(4)回转器的锥齿轮传动比较小。

(5)回转器本身不能拧卸钻具，

需另配拧管机。

(6)回转器的结构复杂，制造工

艺要求较高。

2.2.3.2转盘式回转器的组成、

结构型式及特点

转盘就是转盘式钻机的回转器。转

盘有两种结构型式：一种是心管定位式,

另一种是壳体定位式。前者应用较为广

泛。

转盘的组成和基本结构见图2-1-3。

它由横轴、锥齿轮付、转盘、转柱、回图2-1-2立轴式回转器结构示意图

转梁、卡筒、心管及箱体和机座等组成。1一横轴(或半轴)；2一主动伞齿轮；3一轴承；

4一变速箱外壳：5—变角装置；6—回转器外壳；

转盘具有下列特点：7-轴承；8一下压盖；9一立轴导管；10-立轴；

11一被动伞齿轮；12一下卡盘；13一上卡盘；

转盘直接安装在孔口处的机

(1)14—横梁；15一活塞杆；16—油缸；17一活塞。

座上，其重心低、强度大、稳定性好。

(2)锥齿轮付传动比较大。

(3)转盘可以完成拧卸钻具任

务，不必另配拧管机。

(4)一般转盘通孔都较大，升

降钻具可不让开孔口。

(5)转盘的变角范围较小，一

般为60°〜90°。

(6)卡盘中心与转盘中心的同

心度很难保证。

(7)转盘结构简单，加工制造

较方便。

给进机构

2.2.3.3图2-1-3转盘结构示意图

给进机构是调整破碎岩石所需1一链轮；2—横轴；3—轴承；4一轴颈；6一轴承座；

要的轴向压力和控制给进速度。7—主动锥齿轮；8一轴承；9—心管；10一套轴；

11—从动锥齿轮；12—转盘；13—转柱；14一回转梁;

目前，机械传动式钻机采用的给15一卡筒；16—螺钉；17—变速部分；18一机座；

进机构有油压给进和手动机械给进19一箱体。

两类。

手动机械给进机构有手轮(把)给进、钢绳给进、主动钻杆给进与螺旋差动给进等形

式。有的钻机还具有双重给进机构，如XJ-100型钻机既有手动给进机构，又有蜗轮蜗杆

——齿筒式和机械给进机构。

液压给进是一种先进的给进方式,通过操纵液压控制阀，来调整轴向压力和给进速度,

实现加压钻进、减压钻进和快速倒杆。它除完成给进系统的功能外，还可完成松紧卡盘

工作。

2.2.3.4升降机构

升降机构是用以完成钻具、套管和附属工具的升降工作。升降机构的主要工作件是升

降机，它主要由传动系统、卷筒和制动器组成。

目前，常用的钻机均采用行星轮系传动式升降机，习惯称游星式升降机。

(1)游星式升降机的

结构:我国钻进绝大多数采

用卷筒与内齿圈固定的定

轴轮系传动型游星式升降

机，其传动系统结构见图

2-l-4o

图2-1-4游星式升降机结构示意图

(2)游星式升降机的1一升降机轴；2一升降机传动齿轮；3一中心轮Za；

工作原理与操纵状况:升降4—游星轮轴；5—游星轮Zg；6—内齿圈Zb；

机工作原理示意图见图7一卷筒；8一提升抱闸；9一制动抱闸;

2-1-5»10一游星架

图2-1-5行星式升降机工作原理示意图

(a)提升(b)制动(c)下降

1—中心齿轮；2—行星齿轮；3一齿圈；4一支架

提升：升降机接受动力后，中心轮处于转动状态，扳下提升抱闸手把，同时松开制动

抱闸，提升抱闸闸住，提升制圈及行星齿轮的支架等，此时，行星齿轮在中心齿轮带动

下只能自转并带动齿圈转动，卷筒就缠绕钢绳进行提升。

制动：扳下制动抱闸、刹住下降制圈，同时松开提升抱闸，卷筒、内齿圈被闸住不转，

钻具停止升降。由于中心齿轮继续转动，故在齿圈及中心齿轮的影响下，行星齿轮构成

的“转动体”转动，行星齿轮既自转又公转，转动方向和速度是固定的。

下降：提升和制动抱闸都处于松开状态，在钻具自重作用下，卷筒反转，放松钢丝绳，

下降钻具。

2.3钻机的种类与选择

应根据施工环境、岩石性质、钻孔深度、钻孔方向、钻孔直径和灌浆方法等因素选择

高效率的钻孔方法和钻机。

2.3.1回转式钻机

回转式钻机是目前使用最多的一种钻孔设备。按其回转机构的不同，回转式钻机分为

立轴式、转盘式和动力头式三种。其中立轴式又分为手把式、液压式、螺旋差动式和全

液压式四种。其中，立轴式液压钻机由于分档较多，转速高，机体较轻，操作简便、能

耗较低，是我国帷幕灌浆钻孔的主要设备，这种钻机按其钻进能力分为100米、300米、

500(600)米、1000米，即I、II、UI、IV四种规格,在灌浆工程中四种规格的钻机都

有应用，但应用较多的还是1、n型轻型钻机。我国许多钻探机械厂都能生产各种规格

的不同型号的立轴式液压钻机，表2-1-1为部分国产钻机型号和主要性能。我国一直也从

国外进口一些回转式钻机，但数量不多，使用不很广。

表2-1-1灌浆工程常用的部分回转钻机型号和规格性能

钻孔钻孔钻孔配备主机

转速

钻机型号深度直径倾角动力重量制造商

(r/min)

(m)(mm)(°)(kW)(kg)

XY-1A18015090〜75140-101011500

XY-110075~11090〜75142〜5708.8500北京探矿机械厂

DK-15015036〜590-360135〜12897.5600

XY-230056〜3000-9065〜117222950

XY-2PC15056〜1500-9081—119011650

重庆探矿机械厂

GX-ITD15075〜1500-9090〜60011500

GX-5010075〜1500-9099〜3787.5360

SGZ-1A15075〜1100-36095-100011690

杭州钻机制造厂

SGZ-II1A30075〜1300-360129〜120018.5920

HXY-110048〜1500-90145〜60011500合肥探矿机械厂

GXY-1A20046〜1500-36061〜65411650无锡探矿机械厂

HT-150A15056〜1100-36083〜85411380衡阳探矿机械厂

HY-1A10050〜1100-360142〜57011750

注：主机重量有的不含动力机，有的包含。

2.3.2冲击回转式钻机

冲击回转式钻机是以回转式钻机为基础，在钻头上部连接一个专门的冲击器(也称潜

孔锤)，在钻进中钻机提供一定的轴向压力和回转力矩，冲击器给钻具一定频率的冲击能

量，在孔底以冲击和回转切削的共同作用破岩钻进的一种机械。按使用动力的不同，常

用的冲击器有风动式和液动式。与回转钻进相比，它钻孔速度快，机动灵活，钻孔费用

较低。

冲击回转式钻机的种类较多，灌浆工程中常用的型号及其性能见表2-1-2。

表2-1-2部分冲击回转钻机型号及性能表

钻孔钻孔钻孔配备主机

转速

钻机型号深度直径倾角动力重量制造商

(r/min)

(m)(mm)(0)(kW)(kg)

QDG-2-150120〜30012015〜132303700

北京探矿

GZ-1508073〜1500-9010〜144372000

机械厂

QDG-125150〜20020〜9025〜130111000

北京风动

DK-15010036〜590-360135〜12907.5300

机械厂

MGJ-506050〜700-18026〜4811720重庆探矿

机械厂

MGY-100100100-20020〜1106-162373000

MD-305065〜1300〜9011-11815

无锡探矿

MD-5050110—150-10-9020〜16718.5590

机械厂

MD-100100110〜2000〜9011〜212373460

山东地质探矿

JMZ-15030〜5080〜150T0〜90

机械厂

MK-275750-9010〜1557.5550煤科院西安钻

探研究所

MK-4200750~9010-300221100

9000〜意大利

SM系歹ij60〜3150-3600-46375〜110

10500soilmec

8500〜

Klemm802系列1502540-9080.5—114德国宝峨公司

21000

阿特拉斯-

Mustang系列★30〜100

柯普柯

注：主机重量有的不含动力机，有的包含。

2.3.3冲击式钻机

冲击式钻机(凿岩机)在灌浆工程中多用于回填灌浆、固结(浅孔)灌浆和衔接帷幕

灌浆的钻孔。虽然冲击钻机的钎杆也须作回转运动，但这种转动并不是在打击钎杆时发

生，钎头刃在冲击破碎岩石时并不转动，是一种纯冲击式钻机。在施工中常用的冲击钻

机有手提式凿岩机、气腿式凿岩机（轻型、重型）等。

2.4钻机的维护保养

钻机是钻探灌浆的重要设备，只有通过正常的维护和保养，才能使钻机延长使用寿

命和保持良好的工作状况。

2.4.1钻机的维护

2.4.1.1开动前的检查与维护

（1）检查变速箱、回转器、减速箱、液压油箱等的油量是否适当。

（2）检查制动装置、离合器、锁紧装置和分动机构等的作用是否可靠，必要时进行

调整。

（3）在开车试运转中，注意检查仪表是否灵敏可靠。

2.4.1.2运转中的操作与维护

（1）挂档变速前，先要扳开离合器。

（2）操作离合器时，必须轻匀、平稳。

（3）使用卷扬机时，严禁将升降手把和制动手把同时闸紧。

（4）在钻进过程中，随时注意轴承、齿轮传动力等有无冲击声；温度是否超过烫手

温度（60℃）。若发现问题应及时处理。

2.4.2钻机的保养

钻机的保养作业按以下要求进行。

2.4.2.1每班保养

（1）将机器外表洗擦干净，注意保持底座滑道、立轴、导向杆的滑动面清洁和良好

的润滑状态。

（2）紧固外表所有起固定作用的螺钉、螺帽和保险销。

（3）按照要求向需要润滑部位和油嘴加注适量的机油或黄油。

（4）检查各密封部位有无漏油现象，如有，立即消除。

（5）检查皮带的松紧是否合适，有无损伤。

（6）检查各齿轮箱和压力油箱的油位，必要时加添油液。

（7）消除机器在本班内发生的一切故障。

2.4.2.2每周保养

（1）彻底进行每班保养所规定的各项作业。

（2）检查立轴箱或转盘箱的油量是否适当，进行必要的加添。

（3）检查卡盘有无松动和损伤，将卡盘上盖卸开，将卡盘外露部分擦拭干净，并注

入黄油。

（4）检查摩擦离合器、升降机的制带的作用是否可靠，清除制带上的泥、油等脏物，

并进行必要的修整。

（5）检查手动油泵的作用是否可靠。

2.4.2.3每月保养

（1）彻底进行每周保养所规定的各项作业。

（2）清洗液压油箱和过滤器。检查液压油是否清洁，有无变质，必要时应予更换。

（3）检查传动变速箱、立轴箱或转盘箱、离合器油泵传动齿轮箱中油料是否清洁，

必要时应予更换。

（4）对所有采用润滑油润滑的部位，普遍加上足够的润滑油。

（5）检查离合器、传动变速箱、回转器（或转盘）、横梁卡盘、升降机等主要部件的

技术状况，如有损伤应进行修理或更换。

2.4.3钻机检修

机械检修工作十分重要，生产单位要合理安排，把工作和检修有机结合起来，钻机检

修周期参见表2-1-3。

表2-1-3钻机检修周期表

间隙时间

类别检修要求检查和修理内容

（运转小时）

更换机油，紧固各部位连接螺栓。

调整链条和三角皮带的松紧程度，压

小修356〜400检查调整紧圆锥滚动轴承的透盖。检查并调整

转盘大小伞齿轮背帽的松紧程度，个

别销键的更换。

主要零部件的拆检达拆洗离合器，修圆制带，修换销

中修1500-2000到运转圆滑，温度正键，主要易损零件（如轴、齿轮、轴

常，减少晃动和噪音承的修换）

机体磨损部分的焊补镶孔，主要

全面检查修理、恢复

大修5000-6000零部件的修换，校正机架，钾接制带，

设计制造的技术性能

整钉铭牌，外表喷漆。

3钻具

钻具即钻进工具，它由主动钻杆、钻杆、钻铤、岩芯管、沉淀管、各种连接接头、接

箍以及钻头组成。这里主要介绍几种常用的钻头和扩孔器。

3.1硬质合金钻头

硬质合金钻头的结构要素有钻头体、切削具出刃、切削具镶焊角、切削具在钻头底面

的排布、切削具在钻头上的数目、钻头的水口和水槽等。

硬质合金钻头适合于7级以下硬度的岩石中钻孔，有较高的钻进效率。与钻粒钻头相

比，它具有钻进时钻机平稳，成本低，孔壁圆整，不受钻孔方向的限制等优点，但在坚

硬岩石中钻进效率不高。常用硬质合金钻头的结构型式及主要参数见表2-1-4。

表2-1-4常用硬质合金钻头的型式及主要参数

钻头钻头直径主要尺工.(mm)硬合金数

肋骨数备注

结构型式（mm）DD,dC（粒）

152/11215013011610414

132/921301109610414

阶梯

112/7311091779.5412

肋骨钻头

93/579175618412

77/427560467.5410

154/131150142.5135——18

134/112130123116一一12〜18

单双粒114/9211010396——12

钻头95/73918477—一9

79/57756861—一9

59564942—一6

152/133150—135一—10〜12

132/114130一116一一10

内外镶112/94110一96——8

合金钻头93/7591一77一一6〜8

75/5975—61——6

58/4056一42一一4

三八连续94/7491一77——4组（⑵

掏槽式78/5875一61一一3组⑼

合金钻头

59/3956—42一—2组(6)

113/9311010396一一9

扭方柱硬94/74918477——6〜9

合金钻头78/58756861一一6

59/39564942——4

114/9311010396—一5组(15)

品字形硬

95/74918477—一4组(12)

合金钻头

79/58756861—一3组(9)

114110—一一———

全断面

9591一一一一一

矛式

一

合金钻头7975————

6056一一一一一

钻头钻头直径主要尺寸"(mm)硬合金数

肋骨数备注

结构型式(mm)D。dC(粒)

全断面

结构型式和主要尺寸参见图2-3-7和表2-3-4

翼片钻头

注：取芯钻头的钻头直径表示方法是以分子表示包括出刃的外径，以分母表示包括出刃的内径。通

常所称“钻头直径”是指不包括合金出刃的钻头最大外径(D)。全断面钻头的直径是指包括合金出刃的

钻头最大外径。

(1)阶梯肋骨钻头。阶梯肋骨钻头是用T105型硬合金切削具焊接而成的，其特点

是肋骨片较厚、水口宽、钻进时孔底呈阶梯状。可钻进3〜5级岩层。如页岩、砂页岩和

胶结不紧密的砂岩等.

(2)内外镶硬合金钻头。内外镶硬合金钻头镶有T313型硬质合金，在较坚硬地层

也可镶T105切削具，可斜镶也可直镶。适用于3〜5级岩层，如均质石灰岩、大理石、

较松散的砂岩及页岩等，也可镶T110型合金，用以钻进5~7级和部分8级不均质岩层，

如长兴灰岩、硅化灰岩和凝灰岩等。

(3)三八式硬合金钻头。也称三八连续掏槽式硬合金钻头，这种钻头把T105、T107、

T110型小、中、大八角柱状硬质合金切削具顺序排成一组，产生连续掏槽，扩槽的破岩

作用，耐磨性较高，适用于5〜7级多裂隙地层。

(4)扭方柱硬质合金钻头。也称“负前角阶梯钻头”，该钻头镶T130型硬质合金,

方柱切削具扭转45°,分内、中、外三环分布。并把切削具成10〜15°负前角斜镶。三

环的底出刃不同，成阶梯状。其特点是能承受较大的轴向压力，不易崩刃，可钻进5〜7

级及部分8级中硬岩层。特别适用于钻进研磨性大，均匀性差的岩层，如辉长岩、玄武

岩、砂岩、风化的辉绿岩、闪长岩、矽嘎岩、硅化的页岩和石灰岩等。

(5)矛式钻头。矛式钻头是一种不取芯、全断面硬质合金钻头，钻头主翼片呈锥形，

侧翼片较短，起扩孔保径作用，镶T310型硬质合金切削具。钻头中间有一个627mm的

水眼，为增大水流速度，可制成614mm的收敛式水眼，形成强力冲洗。适用于钻进2〜

4级红色黏土，疏松砂岩及塑性强的地层。

(6)三翼片阶梯硬质合金钻头。翼片阶梯硬质合金钻头体的形状呈炮弹形，可用普

通钻粒钻头改制，翼片用15mm厚钢板制成阶梯形，在翼片边缘镶S306型硬质合金。这

种钻头适用于钻进3〜4级页岩，部分5级砂页岩及灰岩，是适于强力规程的一种钻头。

其规格尺寸见表2-1-5。

表2-1-5三翼阶梯式硬质合金钻头尺寸单位mm

钻头直径

dDD,DDRLiL2

(mm)23

13411013094581107060180

114901108662916055170

9571916743755050160

7955755127664045150

3.2金刚石钻头

3.2.1金刚石钻头与扩孔器

金刚石钻头具有钻进效率高，钢材消耗少等优点。它不受岩石硬度、钻孔方向的限

制。金刚石钻头与扩孔器可分为表镶或孕镶两种方式，这里主要介绍的是孕镶金刚石钻

头与扩孔器。根据地矿标准，孕镶金刚石钻头和扩孔器的规格分别见表2-1-6、表2-1-7。

表2-1-6金刚石钻头尺寸表单位：mm

DDiddid2

d3

类型规格+0.5+0.1+0.1-0.05-0.05d4do水口（个）

+0.2

+0.3-0.1-0.1-0.10-0.10

单4)464644293937.53234.5373〜6

管6565654394947.54244.5474〜12

钻6666664495957.55254.5576~14

头小767674596967.56264.5678〜16

)

双<136363521.53129.529.532.52〜4

管6464645294139.539.542.53〜6

钻6565655395149.549.5524〜12

头6666665496159.559.5626〜14

4)767675597169.569.572876

表2-1-7金刚石扩孔器尺寸表单位：mm

Didid2di'ch，

Ddd3do

类型规格+0.3-0.05-0.05+0.1+0.1

-0.1+0.1-0.1+0.2

+0.1-0.10-0.10+0.05+0.05

单4)464446.531.537.53634.539.537.539

管6565456.541.547.54644.549.547.549

扩

孔6666466.551.557.55654.559.557.559

器

4)767476.561.567.56664.569.567.569

DDidid2

d

类型规格+0.1+0.3-0.05-0.05dodi'，

+0.1d3d2

-0.1+0.1-0.10-0.10

4)363536.5263129.5一一一一

双

管<1)464546.5364139.5一一一—

扩

0565556.5465149.5一一一一

孔

器(1)666566.5566159.5一一一一

小767576.5667169.5—一——

3.2.2金刚石取芯钻具

灌浆工程先导孔和检查孔常常需要采取岩芯，合理地选择和使用取芯钻具是提高岩

芯采取率的重要条件。常用的有单管取芯钻具、单动双管取芯钻具，较特殊的有三层岩

芯管取芯钻具、喷射式孔底反循环取芯钻具等。

①单管取芯钻具它构造简单，制造容易，操作方便。钻具强度大，使用费用低。

在完整、均质的岩层，或对取芯要求不很高的情况下使用。

②单动双管取芯钻具这种钻具的内管接头与外管接头之间设有轴承组，可使内管

不随钻杆转动，岩芯进入内管后能保持相对静止，也不受循环液冲洗，因此取芯率高。

使用单动双管取芯钻具能提高钻速和回次长度，降低金刚石消耗，延长钻头使用寿命。

单动双管取芯钻具可在节理、片理、裂隙发育和软硬互层的地层中使用，是金刚石钻进

中常用和主要的配套工具之一。

③三层岩芯管取芯钻具在某些粉状岩层、遇水溶解地层、胶结不好的土层或对岩

芯品质要求很高的情况下，要在内管中设置第三层管，以便更好地保护岩芯。第三层管

有两种类型：一种是塑料管（低压聚乙烯管），另一种是金属半合管。钻进时岩芯进入第

三层管中，当装满岩芯的内管总成取出后，卸去两端的连接件，有内管中取出第三层管。

若是塑料管则用刀将其切开，若是半合管则将其分开即可取出满足要求的岩芯。由于设

置了第三层管，钻头内径将减小3mm左右。

④喷射式孔底反循环钻具这种钻具分为弯管型和分水接头型两种形式。其工作原

理是冲洗液在泵压作用下由钻杆流至喷嘴喷出，经由称承喷装置进入弯管或分水接头，

再流至钻具外的环状间隙，向上返出或向下流动。由于高速射流的作用，喷嘴附近形成

负压，导致岩芯管中所存冲洗液被吸附流进承喷装置混合、流出，从而形成孔底反循环。

喷射式孔底反循环钻具在硬、脆、碎地层中钻进，取芯可靠，采取率高，同时由于孔内

清洁，能大大减少卡、埋钻事故。

3.3钻粒钻头

由于人造金刚石的应用，金刚石钻进工艺发展迅速，钻粒钻进的应用大大缩小。

钻粒钻头标准系列有675、691、6110、6130、6150五种规格。其结构尺寸见表

2-1-8。钻进效率的高低，钻头水口起主要作用，常用的钻头水口形状有单弧形、双弧形、

单斜边、双斜边、斜梯形等。

表2-1-8钻粒钻头尺寸表单位：mm

规格DDiD2ddid2bR重量（kg）

4)7575576268-1266.5-葭66782006.3

69191737884-1482.5熊82951727.8

4)110110909510314KM/10111516110.9

<1)130130110115122-16120.5-1612013615712.7

4)150150130135141-16139.51613915715315.3

3.4冲击器

按动力方式，冲击器可分为液动冲击器、风动冲击器（潜孔锤）和机械作用式冲击

器。前两种用得较多。

3.4.1风动冲击器(潜孔锤)

潜孔锤是在孔底做功的冲击器。分为阀式和无阀式两种型式，无阀式冲击器对风压

要求较低，零件使用寿命长，适应性强，较多采用。潜孔锤由配气装置、活塞、气缸、

外套和一些附属零件组成。目前我国主要风动工具厂都能生产不同型号、性能和规格的

无阀冲击器，其主要类型与技术参数见表2-1-9。

潜孔锤钻头一般有柱齿状或球齿状钻头，其型号有680、690、山96、<1>100,200.

6250等。

表2-1-9部分潜孔锤的型号与技术参数

钻孔直径外径风压耗风量频率冲击功

型号

(mm)(mm)(MPa)(m3/min)(Hz)(kg•m)

CIR6568560.5~1.22.5-5.13.8~9.1

CIR8089720.5-1.24.5-8.16.4〜15.3

CIR9095、100800.5〜1.25.0-9.214.07.9—19

CIR110110、120960.5-1.27.9-14.912.8〜30.6

CIR1501551360.5-0.715.913.324.7〜59.4

CIR1701751560.5-0.716.813.331.9〜76.5

J-100B105〜115950.4-0.7914.515

J-150B150〜1601360.4-0.71514.233

WC-8595〜120850.518〜2210〜168〜12

WC-1501651420.55〜7.51519〜22.7

22.3〜

DH-4105〜115920.56-2.462.28〜14.715.2〜66.5

33.3

DH-6152〜1651360.56-2.467.1—36.820〜3145〜197.7

DHD-340A105〜115920.56-2.462.3-13.318.1〜3015.8〜69.4

3.4.2液动冲击器

液动冲击器是以冲洗泵输送的高压液流做为动力源的。液动冲击器种类较多，其中

阀式冲击器比较成功。可用于灌浆工程钻孔的主要是阀式正作用液动冲击器，有TK系

列、ZF-56型、EPL-1型等。

3.4.2.1TK系列液动冲击器

TK系列液动冲击器是一种正作用冲击器，由冶金工业部第一地质勘探公司探矿技术

研究所1980年研制成功的。这种冲击器包括：TK-56型、75型、91A型、TK-60S型和

TK-75s型。其中后两种是绳索取心冲击回转钻具中的冲击器。实践证明，使用TK系列

冲击器能够较大幅度地提高钻进效率和钻探质量，降低生产成本，深受使用单位欢迎。

主要技术参数见表2-1-10。

（1）.结构与工作原理

TK系列冲击器是以高压液流推动活塞冲锤下行冲击铁砧，而借弹簧力使活塞冲锤恢

复到原来位置。

当活塞冲锤在冲锤弹簧的作用下处于上位，其中心孔被阀盖住。在高压液流作用下，

活塞和阀一同下行，压缩弹簧打击铁砧。在即将打钻之前的瞬间，阀由于阀座所阻，阀

与活塞冲锤分开，在阀弹簧的作用下恢复到上位。在阀离开活塞冲锤后，中心孔开放，

活塞上面卸压。活塞冲锤在弹簧作用下上返，当其与阀接触后，继续下行。循环周而复

始，形成连续冲击。

表2-1-10TK系列冲击器技术参数表

型号TK-56TK-75ATK-91A

钻孔直径（mm）57、607591、110

冲击器外径（mm）557373

金刚石或硬质合金刚石或硬质合金刚石或硬质

钻进方法

金冲击回转金冲击回转合金冲击回转

高频1.1-1.91.0-1.91.5-2.2

工作压降（MPa）

低频1.5〜2.52.0〜3.02.0〜3.5

高频55〜9060-12090〜150

工作泵量（L/min）

低频72〜120120-180180〜200

高频0.4-1.30.6~1.80.7~2.0

单次冲击功（kg.m）

低频0.9~3.52.90-7.205〜7

高频2400-31002300-30002400〜3200

冲击频率（次/min）

低频1700-23001600-23001200-1500

总长（mm）167216021700

质量（kg）253537

（2）钻具的特点

①冲击器性能良好，工作可靠，易损件寿命长，故障少。TK-56、TK-75A型冲击器

主要易损件的寿命均高于国外同类产品.

②冲击器结构简单，质量轻，制造和维修容易，造价低，适用范围广，既可用于清

水钻进，也可用于含砂量低的泥浆钻进。

③冲击器适用于不同钻进方法的需要。更换阀簧与阀簧座，调节泵量，可获得不同

的冲击功和冲击频率。既可用于金刚石冲击回转钻进，也可用于硬质合金冲击回转钻进。

④泵压、泵量较低，操作简单，使用方便，易于推广应用。采用金刚石冲击回钻进

时所用设备、附属器具与回转钻进基本相同，仅需配备耐压（大于lOMPa）钢丝编织

胶管、稳压罐（容积20L）、防震泵压表以及耐高压流量表。

（3）应用效果

TK系列液动冲击回转钻具在全国冶金、地质、水利水电等8个系统所属200多个勘

探队推广应用，总进尺近30万m,为提高钻进效率和钻探质量做出了较大贡献，创造了

巨大的经济效益。绳索取心冲击器还打入国际市场，进入澳大利亚和加拿大的钻探机台。

该系列液动冲击回转钻具荣获1987年度冶金工业培科技进步一等奖和1988年度国家科

技进步三等奖。

生产实践证明，TK系列冲击器具有以下优点：

①钻进效率高，是克服金刚石钻头“打滑