1、水井鉆機的技術發展建國以來，我國的水井鉆探技術經歷了五十多年的發展，在鉆探工藝和鉆探設備等方面有了長足的進步。 在鉆探工藝方面，水井鉆探工藝技術經歷了無循環靜液柱護壁鋼絲繩沖擊鉆進、清水或普通泥漿正循環回轉鉆進、低固相對優質泥漿正循環鉆進、泵吸反循環和氣舉反循環回轉鉆進、多工藝空氣鉆進以及多介質反循環鉆進等發展階段。碎巖方法經歷了鋼絲繩沖擊鉆進，鉆粒，硬質合金回轉鉆進，牙輪鉆頭回轉鉆進到球齒鉆頭氣動或液動沖擊回轉鉆進等。目前，沖擊鉆進、回轉取心鉆進、回轉全面鉆進、沖擊回轉鉆進等鉆進方法都有應用。在卯礫石地層水井鉆鑿工程，鋼絲繩沖擊鉆進仍是一種有效的方法。而在水文地質普查孔，水文地質勘探孔鉆探過程中多用回轉取心鉆進和沖擊回轉鉆進方法。在探采結合孔水井鉆探過程中多用回轉全面鉆進，沖擊回轉鉆進方法。在鉆探設備方面，早期的水井鉆機鉆探設備多借用巖心鉆探設備，由于鉆進能力不能滿足要求，一般采用小口徑鉆進取樣和大口徑分級擴孔成井等方法。水井鉆探多采用鋼絲繩沖進鉆進，靜水壓護壁、撈撈砂筒排渣等工藝方法；目前使用的水文水井鉆探設備多為專用設備。常用的鉆機除了2O世紀5O年代～2O世紀70年代研制的DPP—100型，SPJ一300型，SPJT-一300型，SPS一400型SPS--600型和紅星一400：型外，多采用新型車裝SPC系列鉆機，散裝TsJ系 列鉆機。 2O世紀8O年代～2O世紀9O年代研制的SDY-一600型，FD一300型全液壓動力頭車裝鉆機對提高我國的水文水井勘探技術水平及鉆探新工藝的推廣應用起到了極大的推動作用。

 

  2、水井鉆機的工作原理及運用性能比較在國內，現有水井鉆機主要分回轉式水井轉機、沖擊式水井鉆機和復合式水井轉機三大類。各類型的水井鉆機工作原理及運用性能情況如下。

 

  2．1回轉式水井鉆機

 

  1)鍋錐。利用其鍋錐形鉆機鉆具旋轉切削土層。根據鉆具的大小分別稱大鍋錐和小鍋錐，可由人力或動力驅動。切下的土屑落到鍋內，提升到地面卸出。其結構簡單，功效低，適宜于一般土層或砂卵石土層。鉆井深度小鍋錐為8Om～100m，大鍋錐為30In～4oIll。

 

  2)循環泥漿洗井轉盤式水井鉆機。由鉆機塔架、卷揚機、轉盤、鉆具、泥漿泵、水龍頭和電動機等組成。作業時，動力機通過傳動裝置驅動鉆機轉盤，由主動鉆桿帶動鉆機鉆頭旋轉破碎巖層。有正、反兩種循環方式。正循環鉆機工作時，井底巖屑通過鉆機鉆桿外的環形通道被帶出井15，在沉淀池沉淀后，泥漿流回泥漿池供循環使用。反循環鉆機工作時，泥漿在沉淀池沉淀后從井口自行流人井底，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，回沉到沉淀池。鉆機在鉆桿內形成很高的上升流速，排出巖屑和卵石的能力較強，鉆井速度快，適用于土、砂層和卵石直徑小于鉆桿內徑的松散地層，鉆井深度一般在150m以內。

 

  3)壓氣洗井轉盤式水井鉆機。在轉盤回轉式水井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，適用于井深較大和缺水的干旱地區及寒帶凍土層。

 

  4)液壓動力頭式水井鉆機。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水井鉆機上的轉盤和水龍頭，驅動鉆機鉆桿和鉆頭旋轉切削巖層，可鉆鑿大15徑水井。

 

  5)潛孔振動回轉式水井鉆機。以振動和回轉運動相結合的方式鉆進巖層。鉆具由鉆頭、振動器、消振器和導向筒等組成。振動器產生的激振力使整個鉆具作錐擺運動以破碎巖層。采用壓縮空氣反循環方式洗井，使巖屑通過導管和鉆桿內腔排出井外，鉆井深度可達150m。2.2沖擊式水井鉆機 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，沒有循環洗井系統，巖屑的清除與鉆機不能同時進行，因而功效較低。鉆井深度一般在250in以內，有時可達：500ITI一600m。主要有以下兩種。

 

  1)沖抓錐。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，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錐體內，提出井口卸出巖屑。鉆井深度通常為40ITI～50In，最深達100m～150nl。

 

  2)鋼絲繩沖擊式鉆機。由桅桿和裝在頂端的提升滑輪、鋼絲繩、沖擊機構、鉆具、電動機等組成。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，在向下運動時靠鉆頭本身的重量切人并破碎巖層，向上運 動靠鋼絲繩牽引。鉆頭沖程為0．5Ill～1ITI，沖擊頻率3O次，分～6O次／分。 巖屑由抽砂筒清出地面，鉆進與清除巖屑同時進行。

 

  2．3復合式鉆機

 

  一種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強。另一種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。潛孔錘鉆具由缸套和活塞等組成。由空氣壓縮機提供高壓空氣推動活塞上下往復運動，沖擊鉆頭以增強鉆頭鉆進巖層的能力。與此同時，鉆具以35轉份～60轉／分的較低轉速作回轉運動。由活塞上、下空腔排出的空氣進人鉆頭，并將孔底巖屑帶出井口。風動潛孔錘鉆機可用于硬巖層深井的鉆進，鉆進速度高，鉆出的井孔較直。

 

  3、水井鉆機現場運用建議

 

  1)走機時要根據路況場地等保持重心平衡，施工場地禁止隨意鉆孔，回填坑池要做好標志，窄道或危險路段需落桅收縮履帶行走，傾斜路段需調節鉆機桅桿起落角度、左右傾斜，上車回轉調節鉆機重心；當便道或施工場地積水時，可以用鉆桿鉆頭引導走機。

 

  2)維修時需冷卻后再動手，以免因高溫造成人員燙傷，鉆機液壓系統需要泄壓后維修，避免內蓄高壓而造成危險。當拆卸鉆機主卷制動系統時，嚴禁主卷帶載維修；拆卸右捻非防旋轉鋼絲繩與提引器連接時，要注意機械的旋轉傷害。

 

  3)設備維護保養重點要注意檢查水氣管路，鉆機各配件的螺栓、螺帽是否牢固，隨時檢查風力馬達的潤滑油狀況，檢查鉆機鉆桿接頭和減速器用黃油潤滑；鉆機在短時間內停止工作時，要給予少量的壓氣，以免泥沙侵入鉆機沖擊器的內部。4)施工時當工作面浸入水中，開孔要用大直徑的釬頭，插入鉆桿，使鉆桿露出水面1m2m，防止泥漿和巖渣掉入孔內；鉆機在鉆鑿作業時不允午反轉以免鉆桿掉入孔內；工作時應注意沖擊器的聲音和減速箱運轉情況，發現不正常的聲音和現象應立即停機，并及時進行檢查；加新鉆桿時，要注意鉆孔內保持清潔，以避免泥沙混入鉆機沖擊器內部，損壞鉆機零件。