专利名称：潜孔钻机偏心钻进成孔方法
技术领域：
本发明属于岩土工程技术领域的一种成孔方法，特别涉及一种潜孔钻机偏心钻进成孔方法。适用于抛石围堰断面检测孔、围堰稳定监测孔、边坡锚固孔、帷幕灌浆孔、山体爆破孔、矿区瓦斯抽放孔等，尤其适用于诸如抛石围堰的松散土石结构。
背景技术：
伴随着国民经济的快速发展，围海造陆在我国蓬勃发展，各种结构形式的围堰、防波堤随之出现，如大圆筒式、浮箱式、抛石式、地基处理加充填袋式等，其中抛石结构具有工艺简单、工期短、价格低廉等优点，尤其适用于石料充足的地区。抛石围堰(防波堤)工程具有施工隐蔽性高、形成断面复杂多变等特点，一般情况下，围堰形成后需要对围堰进行检测，另外围堰内进行吹填作业过程中，需对围堰稳定性进行监测，确保围堰安全稳定。抛石围堰的检测及监测，均需对抛石围堰进行钻孔，形成顺畅的检测通道。成孔是抛石围堰检测(监测)中最关键的一项工作，并在工程总造价中占有较大比例。由于抛石围堰为块石堆积体，结构比较松散，钻孔时如不进行护壁处理，极易塌孔导致卡钻，所以必须进行套管护壁。常规成孔通常使用GXY-2型钻机作为动力，使用岩芯管成孔护壁，由于抛石围堰一般深度较大，且一个岩芯管钻进进尺有限(一般5m Sm)，故采用下多层套管的方法，即“大管套小管”，具体为自抛石围堰顶开始，首先使用直径大的岩芯管(常用为O 146mm)进行钻进，直至金刚砂钻头失去效果后，用直径低一级的岩芯管(常用为0127mm)继续钻进，依次类推，直至穿透抛石层，形成检测通道。常规工艺方法是靠着金刚砂钻头磨掉抛石，正常钻进速率为0.5^1.0m/h,且每一次换小直径岩芯管进行钻进前，需将前一级岩芯管内的芯样取出，由于抛石围堰石料粒径大小不一，取样过程耗费时间较 长。常规方法成孔以岩芯管底端钻头磨掉抛石，靠着较大的钻压施压钻进，钻压大、转速高、扭矩大，成孔过程中钻头磨损严重，一般一个钻头在钻进5m Sm后即损坏，钻杆也易弯曲、折断。另外由于钻头形成的孔径与岩芯管外径几乎相同，岩芯管也磨损严重，一般钻进100多米即损坏。由于常规成孔方法特点，造成了成孔效率低，费用高。
发明内容
本发明的目的是提供一种潜孔钻机偏心钻进成孔方法。主要针对常规成孔方法存在的问题，对成孔方法进行了改进，提出了潜孔钻机偏心钻进成孔方法，使成孔的效率大幅度提高，成孔费用得到明显的降低。适用于抛石围堰断面检测孔、围堰稳定监测孔、边坡锚固孔、帷幕灌浆孔、山体爆破孔、矿区瓦斯抽放孔等，尤其适用于诸如抛石围堰的松散土石结构。本发明的内容:
一种土石结构体成孔方法，其特征在于:通过潜孔钻机提供动力，使用偏心钻头冲击回转钻进，钻进时，通过钻头冲击破碎岩石，粉碎岩屑由气体自下而上顺着间隙吹出，顺时针回转使偏心钻头有效回转半径增大，扩大钻孔直径，施放套管；一根套管施放完成后，接续钻杆及套管，继续顺时针冲击回转钻进，依此类推直至穿透抛石，穿透抛石后，逆时针回转使偏心钻头有效半径缩小，缩入套管内，将钻杆及钻头拔出，连续的套管即形成顺畅的孔道。使用潜孔钻机作为动力，通过冲击破碎岩石，回转扩径施放套管形成钻孔；具体操作步骤如下:a:将潜孔钻机与钻杆、冲击器及偏心钻头连接，套管套在其外；b:将潜孔钻机定位，调整角度；c:开始钻进，将偏心钻头顺时针回转，使钻头有效直径增大，顺时针冲击回转，一边钻进一边套管跟放；d:—根套管施打完成，对套管及钻杆进行接续，继续顺时针冲击回转钻进，依次类推，直至穿透抛石；e:穿透抛石时，将偏心钻头逆时针回转，钻头有效直径减小，钻头缩进套管内；f:拔出所有钻杆及钻头，连续的套管即形成顺畅的检测通道；检测完成后，使用潜孔钻机或千斤顶拔出所有套管，完成检测成孔作业。本发明的有益效果:本方法适用于抛石围堰断面检测孔、围堰稳定监测孔、边坡锚固孔、帷幕灌浆孔、山体爆破孔、矿区瓦斯抽放孔等，尤其适用于诸如抛石围堰的松散土石结构。该方法施工方便、操作简单，使成孔的效率大幅度提高，成孔费用得到明显的降低。其优点主要有:(I)钻进效率高。可将常规成孔速率(0.5 1.0m/h)提高至9.0 12.0m/h。(2)钻具折旧低，钻进费用省。该工艺钻进钻压小，转速低、扭矩小，明显减少钻杆及套管折断和磨损，且钻头的冷却靠压缩空气与水共同作用，钻头磨损较小，另外偏心钻头回转直径大于护壁套管外径，套管在施放过程中受到的摩擦很小，套管的磨损也较小。(3)成孔孔径范围大、成孔质量高。该工艺不同于常规工艺，在成孔过程中，均使用同一直径套管护壁，可成80 165_范围内不同孔径。另外该工艺钻压小、扭矩小、进尺快的特点，使得钻孔垂直度保证率好，成孔质量高。
图1为潜孔钻机偏心钻进成孔方法流程中:1、潜孔钻机动力装置，2、钻杆，3、冲击器，4、偏心钻头，5、套管。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明的实施方式进行详细的描述。潜孔钻机偏心钻进成孔方法使用潜孔钻机作业，采用所需规格的套管及偏心钻头，偏心钻头直径略小于套管内径，当顺时针旋转时，偏心钻头直径略大于套管外径。
开始钻进时，将钻头顺时针回转，钻头有效直径增大，通过偏心钻头冲击回旋钻进，冲击将岩石破碎，粉碎岩屑由气体自下而上顺着间隙吹出，回旋可扩大孔径，套管顺利跟进。一根套管到位时，对套管及钻杆进行接续，继续钻进，依此类推，穿透抛石时，将钻头逆时针回转，钻头有效直径减小，钻头缩进套管内，拔出所有钻杆及钻头，连续的套管即形成顺畅的检测通道。具体操作步骤如下:a:将潜孔钻机与钻杆、冲击器及偏心钻头连接，套管套在其外；b:将潜孔钻机定位，调整角度；c:开始钻进，将偏心钻头顺时针回转，使钻头有效直径增大，顺时针冲击回转，一边钻进一边套管跟放；d:一根套管施打完成，对套管及钻杆进行接续，继续顺时针冲击回转钻进，依次类推，直至穿透抛石；e:穿透抛石时，将偏心钻头逆时针回转，钻头有效直径减小，钻头缩进套管内；f:拔出所有钻杆及钻头，连续的套管即形成顺畅的检测通道；检测完成后，使用潜孔钻机或千斤顶拔出所有套管，完成检测成孔作业。
权利要求
1.一种土石结构体成孔方法，其特征在于:通过潜孔钻机提供动力，使用偏心钻头冲击回转钻进，钻进时，通过钻头冲击破碎岩石，粉碎岩屑由气体自下而上顺着间隙吹出，顺时针回转使偏心钻头有效回转半径增大，扩大钻孔直径，施放套管；一根套管施放完成后，接续钻杆及套管，继续顺时针冲击回转钻进，依此类推直至穿透抛石，穿透抛石后，逆时针回转使偏心钻头有效半径缩小，缩入套管内，将钻杆及钻头拔出，连续的套管即形成顺畅的孔道。
2.根据权利要求1所述的成孔方法，其特征在于:使用潜孔钻机作为动力，通过冲击破碎岩石，回转扩径施放套管形成钻孔； 具体操作步骤如下: a:将潜孔钻机与钻杆、冲击器及偏心钻头连接，套管套在其外； b:将潜孔钻机定位，调整角度； c:开始钻进，将偏心钻头顺时针回转，使钻头有效直径增大，顺时针冲击回转，一边钻进一边套管跟放； d:—根套管施打完成，对套管及钻杆进行接续，继续顺时针冲击回转钻进，依次类推，直至穿透抛石； e:穿透抛石时，将偏心钻头逆时针回转，钻头有效直径减小，钻头缩进套管内； f:拔出所有钻杆及钻头，连续的套管即形成顺畅的检测通道； 检测完成后，使用潜孔钻机或千斤顶拔出所有套管，完成检测成孔作业。
全文摘要
一种土石结构体成孔方法，通过潜孔钻机提供动力，使用偏心钻头冲击回转钻进，钻进时，通过钻头冲击破碎岩石，粉碎岩屑由气体自下而上顺着间隙吹出，顺时针回转使偏心钻头有效回转半径增大，扩大钻孔直径，施放套管；一根套管施放完成后，接续钻杆及套管，继续顺时针冲击回转钻进，依此类推直至穿透抛石，穿透抛石后，逆时针回转使偏心钻头有效半径缩小，缩入套管内，将钻杆及钻头拔出，连续的套管即形成顺畅的孔道。该方法施工方便、操作简单，使成孔的效率大幅度提高，成孔费用得到明显的降低。
文档编号E21B7/28GK103114807SQ20131002235
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月22日 优先权日2013年1月22日
发明者武宵, 刘天韵 申请人:中交天津港湾工程研究院有限公司, 中交第一航务工程局有限公司, 天津港湾工程质量检测中心有限公司