水井钻机说明书（精选2篇）
一、钻机的适用范围及特点
水井钻机是一种轻型、高效、多功能胶轮式全液压钻机，具有结构先进、使用方便、辅助时间短等特点，广泛适用于钻凿水井、监测井及其他探孔工程，尤其适用于城市建筑中地源热泵空调孔的钻凿。该钻机采用压缩空气潜孔钻进，在普氏硬度f=6-20范围的岩石中钻孔有很高的钻进速度。
二、主要技术规格及结构原理
2.1 主机技术规格主机规格
适应岩种 f=6-20
钻孔直径Φ127～Φ500mm 最大钻孔深度大于150m 工作气压 1.05～2.46MPa 耗气量 16～40m3/min 钻杆长度 1500mm
钻杆直径Φ108mm/Φ89mm 轴压力 4.t 提升力 10t
慢升速度 4.9m/min
慢进速度 0.5～7.9m/min 快升速度 26m/min 快进速度 45m/min
回转扭矩 5000～8000N.m
回转转速 0～70r/min 进尺效率 10～25m/h 行走速度 2.5Km/h 爬坡能力 21 钻机重量 3.5t
外形尺寸 4700*2200*2500mm
适应条件松散层及基岩钻进方式潜孔冲击器钻进配冲击器中、高风压系列DHD345，DHD355，DHD360，DHD380
2.2 主机结构及工作原理
1.底盘胶轮式底盘。拖动实现行走。
2.车架焊接结构的车架，焊接在底盘上，滑架竖起时可用螺栓与车架连接为一体，提高滑架刚性。
3.滑架焊接结构的滑架，采用热轧碳素槽钢和方钢管作为回转头的导轨，通过单向节流阀控制油缸平稳升降。操纵台上的水平仪及角度仪控制其垂直度。
4.回转机构由液压马达，回转减速箱组成。两个高性能低速大扭矩液压马达驱动回转减速箱，可获得不同的扭矩和转速。
5.推进部分推进部分由推进油缸、钢丝绳、滑板等组成。推进油缸活塞杆伸出及缩回时，带动滑轮组，通过钢丝绳使滑板在滑架上前后滑动，从而完成钻具的前进和后退。滑板上采用镶块结构，有效减少滑道的磨损。在深孔钻进中可调节轴压。
6.旋开式定心器旋开式定心器可分为两半，外侧的一半采用铰接，可用手旋开。可在孔口上方提供广阔的工作空间，防尘罩使工作环境干净、清洁。
7.调平用千斤顶有四个液压油缸组成，可快速调平钻机，液压锁可防止千斤顶蠕动。
8.副卷扬液压马达驱动的卷扬机，能灵活地吊起0.8吨以内的钻具或辅具。9.操纵台操纵台由操纵台架、手动换向阀、减压阀、调速阀、油压表、各种管路、发动机仪表、油门拉线、熄火拉线、风门控制等组成。所有控制功能均集中在操纵台上，便于操作，省时、省力。操作者可站在有足够面积的脚踏板上操作。
10.液压系统液压系统由液压油箱、液压油泵（双联泵）、液压马达、液压阀、硬管、胶管、滤油器及压力表等液压元件组成。此系统结构简单、功能可靠、使用方便。通过油泵将液压油压缩，用溢流阀调定系统压力，换向阀控制油缸的运行方向或液压马达的转向来完成钻机要求的各种动作，通过双泵合流完成钻具的快进、快退、回转。调节调速阀，确定回转速度，保证钻孔时的钻具回转速度；调节推进溢流阀，确定推进压力，调节反轴压溢流阀，确定推进时的反轴压力；推进压力和反轴压力配合使用，开始钻孔时，反轴压调到最小，推进轴压稍大；随着钻孔深度越深，钻杆数量的增加，推进力在逐渐加大，此时需调大反轴压力，同时减小推进压力，来保证钻孔时冲击器所受轴压为最佳值，以保证合理的钻孔效率。安全阀调定压力高于系统压力值。
11.动力系统由发动机、联轴器、油泵联接盘、空气滤清器组成。空气滤清器由空气预滤器、空气精滤器三级滤清器组成。可有效的保护发动机在恶劣工况下正常使用。
12.油雾器油雾器是为气动装置中的气动元件提供润滑之用，它是以气体为动力，将涔涔油喷成雾状后供给需要润滑的冲击器，冲击器所需的雾化油对其所需润滑的零件润滑。油雾器加油时必须先停气，所加油必须清洁，不准带有任何杂质。
13.液压扳手由液压油缸驱动的扳手，可快速拆卸各种接头。14.提引器可简单、快速的接卸钻杆。
三、使用说明
3.1 作业前一般检查
1.检查所有胶管（包括液压接头）的渗漏情况，如有必要，拧紧接头或更换。2.检查所有油杯是否加注钙基润滑脂。
3.柴油机检查。（参考柴油机使用维护手册）4.柴油机空气滤清器的检查。
5.液压油箱的油位、液压油滤清器的阻塞指示器。6.回转箱的油位。
7.检查油雾器内是否注满机油。
8.检查各部分的螺钉、螺帽、接头处是否已拧紧，定位是否牢固可靠。
3.2 调平钻机 1.将钻机放到合适位置。
2.操作三个千斤顶换向阀手柄，使千斤顶下降，直到其顶住地面。3.继续用千斤顶顶起钻机，同时通过水平仪调平钻机。
3.3 竖起钻架
1.用起落油缸慢慢竖起钻架，直到其顶住定位块。2.用螺钉将钻架固定。
3.4 接钻杆
1.当回转头下降到最低点时，提升回转头，使钻杆上的扳子口处在能插入叉形扳子的位置，停止回转和进给，关闭压气。
2.将叉形扳子插入钻杆的扳子口处，下降回转头，以便使叉形扳子的定位面置于定心器钻杆的衬套上。
3.用挡销挡住叉扳子，反向回转，松开接头。
4.让回转头边回转，边慢速提升，直到接杆与钻杆完全松开，这时钻杆由叉形扳子悬挂在定心器上。
5.给钻杆螺纹涂抹润滑脂后，用螺纹保护帽盖上。6.给下一根钻杆螺纹涂抹润滑脂。7.用提引器套住钻杆的公接头端。
8.将带钻杆的提引器，挂到接杆的耳轴上。9.提起回转头，直到钻杆悬挂起来。
10.断续打开压气开关，用风将钻杆内壁吹干净。
11.取下螺纹保护帽，缓慢下降回转头，同时慢速正转，并使母接头端对准上一根钻杆的公接头端，直到上下接头拧紧。12.轻轻提起回转头，将叉形扳子取下。13.至此，接杆完毕。
3.5 卸钻杆
1.提升回转头，直到第一根钻杆的扳子口在合适的位置，插入叉形扳子。2.下降回转头，以便使叉形扳子的定位面置于定心器钻杆的衬套上。3.反向回转，使挡销挡住叉形扳子，松开接头。4.提升回转头，取下叉形扳子。
5.继续提升回转头，直到第二根钻杆的扳子口在合适的位置，插入叉形扳子。6.下降回转头，以便使叉形扳子的定位面置于定心器钻杆的衬套上。7.将液压扳手插入第一根钻杆母接头的扳子口上。8.操纵液压扳手，直到松开底部接头。
9.液压扳手不动，使回转头反向回转并缓慢提升，使接杆与上一根钻杆松开。10.取下液压扳手，缓慢提升回转头，用手松开底部接头。11.此时钻杆悬挂在提引器上，下降回转头，向外拉出钻杆。12.将钻杆与提引器从接杆上取下。13.至此，卸杆完毕。
3.6 放平钻杆
1.钻孔完毕后，松开钻架固定螺钉。
2.将钻架慢慢放平，直到落到支撑架上。注意：确保钻杆或冲击器不在定心器中！3.7 潜孔锤钻进
1.保持钻杆螺纹干净，并用推荐的润滑脂润滑。2.润滑脂要干净，没有其他杂质。
3.连接冲击器之前，要清洁钻杆螺纹。4.注意：千万不要将杂质带入冲击器中。
5.更换钎头时，所换钎头直径不大于被换钎头直径以防卡钻。
6.钎头每次修磨时，要检查钎头柄部磨损及花键处的润滑情况，检查冲击器活塞冲击面的磨损情况。
7.扩孔时要注意，防止破坏合金柱。8.要防止破碎的螺纹落入冲击器中。
9.要保持孔内没有断裂的合金颗粒。（用磁铁检查）
10.要保持冲击器所需的工作压力，因为较低的风压使钻孔效率降低，从而降低钎头寿命。
11.对每一根钻杆要记录开始段、中间段、最后段的钻孔速度，如发现速度及岩屑有变化，提起冲击器，检查钎头的磨损情况。
12.必要的话，用冲击器的强吹特性，使孔内无岩屑。13.不要使用钝钎头，下列几种情况反映钎头已钝： a)钻孔速度下降 b)岩屑量减少 c)钻孔阻力增大 d)钻杆抖动
14.如孔内塌方，要特别小心，因为岩石可卡钻。当预感到孔内塌方时，保持回转并立即上下提拉回转头。必要时增加转速，直到冲击器活动自由，孔内没有岩屑。
15.决不能将冲击器静放在泥孔中。
16.每次提钻时，都要将钎头提离孔底，并将冲击器吹干净。17.冲击器不用时，拧上螺纹保护帽。18.搬运钎头要小心，防止合金柱的损坏。钎头损坏一般由下列原因引起： a)不合理的搬运方法。b)不合理的钻孔工艺。1）钎头太钝 2）钻速太快 3）不正当的修磨
19.当必须停钻接卸钻杆或完成其他工作时，关闭压气阀，以防止孔内液体进入冲击器。
3.8 清孔方法
1.关闭主风阀，并将冲击器提离孔底150mm，这时，钎头和活塞滑到最底面。2.打开主风阀，使压气直接吹入孔底。3.继续钻进时，将冲击器慢慢放入孔底。
3.9 注意事项
1.随时注意检查油路，气路各部分螺钉、螺帽、接头的连接牢固状况。2.钻孔时严禁反转，以免钻杆脱落。
3.机器在短时间内停止工作时，要给予少量压气，避免泥沙侵入冲击器内部，若在较长时间内停止工作时，需将冲击器提到距孔底1-2米处固定。4.工作中应注意充好机器的声音和机器运转情况是否正常，发现不正常情况立即停机检查。
5.接新钻杆时，注意杆内清洁，以免砂土进入冲击器损坏机件。6.在液压油加入油箱时，一定要保证油及油箱的清洁和干净。
四、维护和保养
4.1 润滑
1）4.2节列出个润滑点的润滑周期。2）4.3节列出个润滑点的所用的油品。3）冲击器的维护
a)冲击器的维护与检查后接头的连接螺纹在发货时用保护帽盖上，当冲击器不用时，同样用保护帽上后接头上的连接螺纹。这不仅可保护螺纹，同时也防止杂质落入冲击器。
b)冲击器检修冲击器检修周期取决于使用类型。在正常钻进条件下，每200小时检修一次。在有泥浆的湿孔中，每工作10小时清洗、检修一次。在非常硬的岩层中，每工作100小时检修一次。
c)耗油量冲击器用1立方米/分钟的压气，工作1小时耗油量0.125升。该值随环境温度的变化而增减，但它可作为油雾器加油时参考。
d)冲击器螺纹的润滑冲击器所有螺纹必须很好保护，正确的润滑和保护将延长零件寿命，并且也使安装、拆卸容易。对冲击器和钻杆螺纹的保护和润滑要符合规定。
4.2 润滑周期
润滑周期表
序号 项目内容 间隔时间 液压油渗漏●每天每周三个月一年环视检查机油油位●
各润滑注油点●滑道●主卷钢丝绳●副卷扬钢丝绳●
液压系统 液压油油位●更换回油滤芯
●
清洗空滤器
●更换液压油
● 钻杆 润滑其螺纹接卸每根时
4.3 推荐油品油品一览表
序号润滑点 油品 油品规格 名称 数量（升）1 液压油箱 液压油 46号 液压油 240 2 回转头齿轮箱 齿轮油 20号 齿轮油 5.5 3 油雾器 机械油 20号 机械油 10 4 胶轮轴承 润滑脂 钙基润滑脂若干 5 所有油杯 润滑脂 钙基润滑脂若干 6 滑道 润滑脂 钙基润滑脂若干
主卷钢丝绳 润滑脂 钙基润滑脂若干 8 副卷扬钢丝绳 润滑脂 钙基润滑脂若干 9发动机曲轴箱*** 柴机油 柴机油 5 10各API螺纹 润滑脂 丝扣润滑脂若干
***4.4 发动机空气滤清器维护
钻机工作环境比较恶劣，因此发动机的空气滤清器的维护很重要。1）每天检查一次空气预滤器排尘槽口，以防堵塞。2）每周保养空气精滤器主滤芯，以防堵塞。3）每月更换空气精滤器主滤芯。
4）每三个月更换空气精滤器安全滤芯。
五、常见故障处理
5.1 冲击器不响
常见的有四种原因：（1）阀片打碎；（2）钎头尾部打坏，碎碴进入缸体卡住锤体；（3）排气孔被岩粉堵住；（4）向下凿岩时孔内积水多，排气阻力大冲击器不易起动。
处理方法：发现冲击器不响时，先将冲击器提升一段减少排气阻力，将水吹出一部分，再慢慢推向孔底，若此法不灵时，则将冲击器提出孔外卸下清洗或更换零件。
5.2 卡钻
除遇有复杂地层能使机器在正常钻进中卡钻外，尚有如下原因：（1）钎头断翼；（2）新更换钎头较原来直径大；（3）凿岩时机器发生位移致使钻具在孔中偏斜；（4）凿岩时孔壁或孔口掉落石块或遇到大裂隙或溶洞；（5）遇有黄泥夹碎石的破碎带，岩粉排不出来；（6）操作上失误，长时间停钻时，没有吹净岩粉，也没有提起钻具使冲击器被岩粉埋没。
处理方法：就目前钎头的强度，断翼已基本杜绝，一旦遇有特殊情况，可用一段直径与孔径差不多的无缝钢管，里面装满黄油或沥青，与钻杆连接送入孔底，将孔底的断翼沾出来，打捞前先将孔底的岩粉吹净。遇到后五种卡钻情况时，比较严重的是钻具提升不起，放不下去，回转机不转，冲击器不响，此时只有借助外加扭矩或用辅助工具帮助提升，使钻杆回转，然后要边给气边提升钻具，直至故障解除为止，重新凿岩时，先稍给压力，再逐渐增加到正常的工作压力。
5.3 断钻杆
通过技术改造使原有设备达到新的技术水平,是消除第二种无形磨损、减少资源浪费的有效方法之一。GSD-Ⅱ型水井钻机具有动力足、钻进快、占用空间小的优点,主要用于小口径深水井施工,其功能单一,应用范围较窄。为了避免设备的闲置浪费,满足提高囊式扩体锚杆施工效率的迫切需要,对GSD-Ⅱ型水井钻机进行了技术改造,使其具有了高压喷射的功能。
囊式扩体锚杆是依靠膨胀挤扩体的端压作用承载,有别于传统锚杆依靠锚固段与周围土体的粘结力和摩擦效应来传递荷载的一种新型锚杆[1,2]。其具有以下特点: (1)抗拔力高,相同地质条件下,比圆柱形锚杆抗拔力可以提高3 倍以上; (2)自由段长,锚固段短; (3)锚头位移小; (4)锚杆长度短,施工工期短[2]。
囊式扩体锚杆的扩孔主要有机械扩孔[3]和高压喷射扩孔[4,5]2 种。机械扩孔存在扩孔装置收放不顺、扩底时间长、扩孔后沉渣较多、杆体下放困难的缺点; 高压喷射扩孔工艺[6]可以将切削下来的废渣置换出来,减少了孔底沉渣,而且扩底速度快。
本课题运用改造后的水井钻机进行高压喷射扩孔,对提高设备利用率以及拓展与改进囊式扩体锚杆施工工法具有重要意义。
1 钻机改造方案
( 1) 水井钻机动力头部分重新制作,原有动力头部分进水孔径76mm,改进后进水孔径为89mm,使原有的单管变为3 管,实现了动力头内多路通道,即在动力头处实现高压水、气、水泥浆3 路通道,钻杆为3 层管,内部两根同心杆采用密封圈封闭,外杆采用双层丝扣链接。动力头上部增加旋喷龙头,下部增加自动加、卸钻杆装置,并配备相应的配套设备,达到能够进行高压旋喷扩孔的能力,如图1 - 图3 所示。
( 2) 水井钻机动力足、扭矩大( 动力额定功率P = 49k W,动力头转速Nmin= 14r / min,扭矩Tmax= 33. 4k N·m) ,可自行引孔,引孔进尺快,钻杆、钻头自行加工,采用抗扭材料,解决了市场上旋喷钻杆扭矩小的问题。丝扣采用双层丝扣,双层丝扣安装、拆卸钻杆快,而且能解决单层丝扣因扭矩大难以拆卸钻杆的难题。
( 3) 增加的配套设备有高压水泵( 三柱塞往复泵,工作压力为23MPa) 、注浆泵( 额定压力10MPa) 和空压机( 额定排气压力2. 5MPa) 。
2 改造钻机在囊式扩体锚杆施工中的应用
济南第三粮库片区旧城改造地下车库抗浮锚杆项目采用高强度囊式扩体锚杆,锚杆抗拔力设计值为350k N,杆体长度约19. 5m,杆体材料为1ΦT32PSB1080。改造钻机在此工程中得到了实际应用。
2. 1 高压喷射囊式扩体锚杆施工工艺
高压喷射囊式扩体锚杆施工流程见图4。
2. 1. 1 设备组装与调试
将水井钻机及高压喷射所需配套设备( 钻杆、高压水泵、注浆泵、空压机等) 准备齐全,在适当区域进行组装调试。
2. 1. 2 测量放线与钻机就位
钻孔前根据要求测放孔位,并用竹签或钢筋等进行标记。设备调试完毕后,钻机就位。开钻前检查钻机的垂直度,确认钻头的直径。
2. 1. 3 钻孔及高压喷射扩孔
( 1) 套管钻进引孔至设计孔深;
( 2) 利用高压喷射进行扩孔至设计要求,现场施工情况见图5。
2. 1. 4 囊式扩体锚杆制作及安放
囊式扩体锚杆制作完成后如图6 所示。成孔后,利用钻机动力头的升降功能辅助下放锚杆,如图7 所示。
2. 1. 5 注浆
( 1) 囊袋内注浆采用高压注浆工艺,使囊袋在高压浆液作用下完全打开,另外采用水泥净浆灌注,浆液应搅拌均匀并过筛,随拌随用;
( 2) 囊袋顶部补浆,浆液补满至地面。
2. 2 改造钻机在囊式扩体锚杆施工中的优点
( 1) 与传统高压喷射设备( 见图8) 机身高大相比,改造后的GSD-Ⅱ型水井钻机继承了原有机身占用空间小的特点,可以在场地狭窄区域施工;
( 2) 发挥原有钻机机动灵活的特点,对于需要跳打的施工区域,移机速度快,减少辅助时间,提高了施工效率。
3 施工质量验证
为了验证改造后水井钻机的施工质量,对囊式扩体锚杆分别进行了基本试验和现场挖掘工作。
( 1) 在符合试验条件后,对囊式扩体锚杆进行基本试验( 见图9) 。采用分级循环加荷,加荷等级及位移观测时间按文献[5] 的要求执行,试验锚杆的最大加荷值达到了791. 36k N ( 抗拔力设计值为350k N) ,荷载—位移曲线如图10 所示。
( 2) 对试验锚杆进行现场挖掘,囊体部分如图11 所示,经过现场量测,满足设计要求。
综合来看,利用改造后的GSD-Ⅱ型水井钻机施工的囊式扩体锚杆,囊体较完整,且能够满足设计要求,说明改造后的钻机施工效果良好。
4 结论
将功能单一的GSD-Ⅱ型水井钻机改造成具有高压喷射功能的多功能钻机,并应用于囊式扩体锚杆的施工中,实际应用效果表明了如下结论。
( 1) 通过对设备的改造,使其达到预定效果,可以有效提高设备利用率,节约了资源。
( 2) 改造后的钻机继承了原有设备占用空间小、机动灵活的特点,可以在场地狭窄区域施工,并且能够快速移动,提高了施工效率。
( 3) 囊式扩体锚杆的基本试验和挖掘出的完整囊体表明,改造后的钻机能够胜任高压喷射扩孔工作,可以在实际工程中推广应用。
参考文献
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[3]张丽君,王德龙,毛军.土层扩大头锚杆扩孔钻具的研制[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2013,40(3):54~56,65.Zhang Lijun,Wang Delong,Mao Jun.Development of reaming drill with enlarge head anchor in soil[J].Exploration Engineering(Rock&Soil Drilling and Tunneling),2013,40(3):54~56,65.(in Chinese)
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