申请/专利权人：中国葛洲坝集团第一工程有限公司

申请日：2018-03-27

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN108571288B

主分类号：E21B7/12

分类号：E21B7/12;E21B10/26

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2018.10.26#实质审查的生效;2018.09.25#公开

摘要：本发明提供一种水下跟管成孔方法，包括以下步骤：采用高风压潜孔钻机，在水下填筑体内利用偏心钻头配合钢套管钻进；钢套管进入基岩后，高风压潜孔钻机更换为普通钻头继续钻进到设计高程，取出钻杆和普通钻头；钻孔完成后，在钢套管内安装PVC套管；将钢套管拔出；通过以上步骤实现用于水下钻爆作业的跟管成孔。本发明可以实现在水下钻爆施工中高效、准确的水下钻孔，单台CM351水下钻孔效率可达150m‑200m班，大大缩短了大规模水下爆破作业中水下钻孔周期。钻孔角度可在45º～90º范围内任意调整，适用于绝大部分的水下倾斜爆破孔。本发明尤其适用于钻爆平台法水下大规模爆破。

主权项：1.一种水下跟管成孔方法，其特征是包括以下步骤：s1、采用高风压潜孔钻机（1），在水下填筑体（3）内利用偏心钻头（13）配合钢套管（2）钻进；所述的偏心钻头（13）中，偏心钻环（132）套接在钻头杆（130）上，在偏心钻环（132）上设有外圈推出槽（136）和外圈收回槽（139），在钻头杆（130）上设有内圈推出槽（137）和内圈收回槽（138）；第一滚动体（135）可滚动的安装在外圈推出槽（136）和内圈推出槽（137）之间，第二滚动体（1351）可滚动的安装在外圈收回槽（139）和内圈收回槽（138）之间；所述的外圈推出槽（136）、内圈推出槽（137）、外圈收回槽（139）和内圈收回槽（138）均为由浅到深的渐开线槽；外圈推出槽（136）、内圈推出槽（137）、外圈收回槽（139）和内圈收回槽（138）在圆周上的位置，使钻头杆（130）在朝一个方向旋转时，偏心钻环（132）与钻头杆（130）偏心，而朝另一方向旋转时，偏心钻环（132）与钻头杆（130）同心；s2、钢套管（2）进入基岩（5）后，高风压潜孔钻机（1）更换为普通钻头（12）继续钻进到设计高程，取出钻杆和普通钻头（12）；s3、钻孔完成后，在钢套管（2）内安装PVC套管（6）；s4、将钢套管（2）拔出；通过以上步骤实现用于水下钻爆作业的跟管成孔。

全文数据：水下跟管成孔方法技术领域[0001]本发明涉及钻孔爆破施工领域，特别是一种水下跟管成孔方法。背景技术[0002]目前，常见的水下跟管成孔一般使用地质钻机或100B潜孔钻机进行钻孔，钻孔效率较低，一般的施工效率为5m〜8m班。钻机本身自重小，在回填石渣内钻孔时，由于介质的不均匀性，导致钻机容易移位，造成跟管断裂。发明内容[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种水下跟管成孔方法，能够精确、高效的进行水下钻孔，且可在45°〜90°范围内任意调整钻孔角度。[0004]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种水下跟管成孔方法，包括以下步骤：si、采用高风压潜孔钻机，在水下填筑体内利用偏心钻头配合钢套管钻进；s2、钢套管进入基岩后，高风压潜孔钻机更换为普通钻头继续钻进到设计高程，取出钻杆和普通钻头；s3、钻孔完成后，在钢套管内安装PVC套管；s4、将钢套管拔出；通过以上步骤实现用于水下钻爆作业的跟管成孔。[0005]优选的方案中，所述的高风压潜孔钻机设置在水下填筑体上的钻爆平台。[0006]优选的方案中，在高风压潜孔钻机的滑轨下端固设有定心圈，定心圈设有供钢套管穿过的导向孔，钢套管与导向孔之间的间隙为0.2〜0.5mm。[0007]优选的方案中，所述的钢套管进入基岩的深度为lm〜2m。[0008]优选的方案中，PVC套管的深度与钢套管的深度相同。[0009]优选的方案中，高风压潜孔钻机的钻进角度为45°〜90°。[0010]优选的方案中，高风压潜孔钻机的型号为CM351。[0011]优选的方案中，所述的偏心钻头中，偏心钻环套接在钻头杆上，在偏心钻环上设有夕卜圈推出槽和外圈收回槽，在钻头杆上设有内圈推出槽和内圈收回槽；第一滚动体可滚动的安装在外圈推出槽和内圈推出槽之间，第二滚动体可滚动的安装在外圈收回槽和内圈收回槽之间。[0012]优选的方案中，所述的外圈推出槽、内圈推出槽、外圈收回槽和内圈收回槽均为由浅到深的渐开线槽；外圈推出槽、内圈推出槽、外圈收回槽和内圈收回槽在圆周上的位置，使钻头杆在朝一个方向旋转时，偏心钻环与钻头杆偏心，而朝另一方向旋转时，偏心钻环与钻头杆同心。[0013]优选的方案中，所述的偏心钻环为两个，两个偏心钻环沿轴向布置。[0014]本发明提供的一种水下跟管成孔方法，可以实现在水下钻爆施工中高效、准确的水下钻孔，单台CM351水下钻孔效率可达150m-200m班，大大缩短了大规模水下爆破作业中水下钻孔周期。钻孔角度可在妨。〜9〇。范围内任意调整，适用于绝大部分的水下倾斜爆破孔。本发明尤其适用于钻爆平台法水下大规模爆破，当然本发明同样适用于采用其他稳定平台的水下大规模爆破，有效的提高了水下钻孔的施工效率，解决了大规模水下爆破钻孔周期长的问题。附图说明[0015]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1为本发明中偏心钻头钻孔的示意图。[0016]图2为本发明中钢套管跟随钻进到基岩的示意图。[0017]图3为本发明中更换普通钻头钻进到预设位置的示意图。[0018]图4为本发明中取出钻头安装PVC套管的示意图。[0019]图5为本发明中拨出钢套管的示意图。[0020]图6为本发明中跟管成孔的示意图。[0021]图7为本发明中偏心钻头的结构示意图。[0022]图8为本发明中偏心钻头工作时的结构示意图。[0023]图9为图8的A-A剖视示意图。[0024]图中：高风压潜孔钻机1，定心圈11，普通钻头12，偏心钻头13，导正器131，偏心钻环132,中心钻头133,排肩槽134,第一滚动体135,第二滚动体1351，外圈推出槽136,内圈推出槽137,内圈收回槽138,外圈收回槽139,钻头杆130,钢套管2,水下填筑体3,原始地面线4，基岩5，PVC套管6，液压拔管机7，钻进基岩深度L。具体实施方式[0025]实施例1:如图1〜9中，一种水下跟管成孔方法，包括以下步骤：si、钻孔放样，包含开孔点、孔深、钻孔角度。采用高风压潜孔钻机1，在水下填筑体3内利用偏心钻头13配合钢套管2钻进;优选的方案中，高风压潜孔钻机1的型号为CM351。本例中的水下填筑体3为石渣体。如图1中所示。采用的偏心钻头13能够很好的克服介质的不均匀对钻进的影响。优选的方案中，高风压潜孔钻机1的钻进角度为45°〜90°。在施工过程中，随时通过罗盘、线锤等控制钻孔角度。[0026]优选的方案中，所述的高风压潜孔钻机1设置在水下填筑体3上的钻爆平台。[0027]优选的方案中，在高风压潜孔钻机1的滑轨下端固设有定心圈11，定心圈11设有供钢套管2穿过的导向孔，钢套管2与导向孔之间的间隙为0.2〜0.5mm。设置的定心圈11能够较好的控制钢套管2的方向。如图1、2中。[0028]所述定心圈使用钢板制作而成，定心圈焊接在高风压潜孔钻机1的滑轨下端。[0029]S2、如图3中，钢套管2进入基岩5后，高风压潜孔钻机1更换为普通钻头12继续钻进到设计高程，取出钻杆和普通钻头12;优选的方案中，所述的钢套管2进入基岩5的深度为lm〜2m。保证石渣体内孔的稳定，防止石渣体和基岩结合处坍塌。[0030]s3、如图4中，钻孔完成后，取出钻杆，在钢套管2内安装PVC套管6;优选的方案中，PVC套管6的深度与钢套管2的深度相同。所述PVC套管外径较钢套管内径略小，但须大于药包外径2cm以上，以保证装药顺利。[0031]S4、如图5中所示，用液压拔管机7将钢套管2拔出；通过以上步骤实现用于水下钻爆作业的跟管成孔。[0032]现有技术中，偏心钻头13通过正反转，来控制钻头的张开和收缩，由于孔下施工环境较为恶劣，经常出现卡钻、偏心钻环收不回来的问题。[0033]优选的方如图7〜9中，所述的偏心钻头13中，偏心钻环丨32套接在钻头杆13〇上，在偏心钻环I32上设有外圈推出槽136和外圈收回槽139,在钻头杆130上设有内圈推出槽137和内圈收回槽138;第一滚动体I35可滚动的安装在外圈推出槽136和内圈推出槽137之间，第二滚动体1351可滚动的安装在外圈收回槽139和内圈收回槽138之间。本例中的第一滚动体135和第二滚动体1351为钢柱或钢球。[0034]优选的方案中，所述的外圈推出槽1：36、内圈推出槽137、外圈收回槽139和内圈收回槽138均为由浅到深的渐开线槽；外圈推出槽I36、内圈推出槽137、外圈收回槽1：39和内圈收回槽138在圆周上的位置，使钻头杆13〇在朝一个方向旋转时，偏心钻环1：32与钻头杆130偏心，而朝另一方向旋转时，偏心钻环I32与钻头杆13〇同心。采用此结构，将现有技术中的滑动摩擦驱动偏心钻环132的张开和收缩转变为由滚动的钢柱或钢球来驱动，大幅降低了卡钻的几率。在钻进过程中，冲击器的活塞冲击导正器131，冲击器通过花键杆带动冲击器转动，当钻头杆130随之正向转动时，外圈推出槽136和内圈推出槽137内的第一滚动体135滚动到较窄的位置，内圈收回槽138和外圈收回槽139内的第二滚动体1351滚动到较宽的位置，使偏心钻环132沿径向位移，偏心钻环132张开到钢套管2的外径之外，实现扩孔操作。当钻头杆130反向转动时，外圈推出槽136和内圈推出槽137内的第一滚动体135滚动到较宽的位置，内圈收回槽138和外圈收回槽139内的第二滚动体1351滚动到较窄的位置，偏心钻环132收回与钻头杆130同轴。[0035]优选的方案中，所述的偏心钻环132为两个，两个偏心钻环132沿轴向布置。由此结构，提高扩孔效率，从而增加钻进速度。[0036]上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明中记载的技术特征，在不冲突的前提下，能够互相组合使用，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种水下跟管成孔方法，其特征是包括以下步骤：si、米用高风压潜孔钻机（1，在水下填筑体3内利用偏心钻头（13配合钢套管（2钻进；s2、钢套管2进入基岩5后，高风压潜孔钻机（1更换为普通钻头（12继续钻进到设计高程，取出钻杆和普通钻头（12;S3、钻孔完成后，在钢套管2内安装PVC套管6;s4、将钢套管2拔出；通过以上步骤实现用于水下钻爆作业的跟管成孔。2.根据权利要求1所述的一种水下跟管成孔方法，其特征是:所述的高风压潜孔钻机1设置在水下填筑体3上的钻爆平台。3.根据权利要求1所述的一种水下跟管成孔方法，其特征是:在高风压潜孔钻机（1的滑轨下端固设有定心圈（11，定心圈（11设有供钢套管2穿过的导向孔，钢套管2与导向孔之间的间隙为0.2〜0.5mm。4.根据权利要求1所述的一种水下跟管成孔方法，其特征是:所述的钢套管2进入基岩（5的深度为lm〜2m〇5.根据权利要求1所述的一种水下跟管成孔方法，其特征是:PVC套管⑹的深度与钢套管2的深度相同。6.根据权利要求1所述的一种水下跟管成孔方法，其特征是：高风压潜孔钻机（1的钻进角度为45°〜90°。7.根据权利要求1所述的一种水下跟管成孔方法，其特征是:高风压潜孔钻机（1的型号为CM351。8.根据权利要求1所述的一种水下跟管成孔方法，其特征是:所述的偏心钻头（13中，偏心钻环（132套接在钻头杆（130上，在偏心钻环（132上设有外圈推出槽136和外圈收回槽139，在钻头杆130上设有内圈推出槽（137和内圈收回槽138;第一滚动体（135可滚动的安装在外圈推出槽（136和内圈推出槽（137之间，第二滚动体1351可滚动的安装在外圈收回槽139和内圈收回槽138之间。9.根据权利要求8所述的一种水下跟管成孔方法，其特征是:所述的外圈推出槽（136、内圈推出槽137、外圈收回槽139和内圈收回槽138均为由浅到深的渐开线槽；外圈推出槽（136、内圈推出槽（137、外圈收回槽（139和内圈收回槽（138在圆周上的位置，使钻头杆（130在朝一个方向旋转时，偏心钻环（1：32与钻头杆130偏心，而朝另一方向旋转时，偏心钻环132与钻头杆130同心。10.根据权利要求8所述的一种水下跟管成孔方法，其特征是:所述的偏心钻环（132为两个，两个偏心钻环132沿轴向布置。

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