沖擊回轉鉆進中壓力表的重要作用
在應用沖擊回轉鉆進方法過程中，一些施工單位往往無視壓力表的存在，而這種疏忽造成的損失卻往往相當慘 重，有時甚至會從根本上否定沖擊回轉方法的可行性、高效性。從科研、施工等方面結合一些極為復雜條件下沖擊回轉 鉆進實例，列出一些與壓力表異常值相關典型事故及原因，來闡明壓力表在沖擊回轉鉆進中的重要作用。
眾所周知:在沖擊回轉鉆進過程中，沖擊器往往潛入孔中，其 應用過程中所出現的許多事故尤其是地下事故只能通過間接的 方法來進行判斷，如聲音、壓力表等。而在這些間接的方法中，壓 力表占有極其重要地位。一般來說，潛孔錘正常工作時，壓力表 讀數在一定的范圍內波動。壓力表值突然上升或突然下降、壓力 表值異常偏高或偏低，可推斷出沖擊回轉鉆進系統的某一個環 節在地下、地表出現故障或地層出現變化。另外，不安裝壓力表、 不更換已失效壓力表更是不可取的。
1.壓力表值突然升高
壓力表值急劇上升可能是由于高能循環介質通道嚴重受阻 所致。但其造成的原因不同，反映的情況不同。
1. 1泵量調節不當
吉林大學探工研究所研制的大功率射流式沖擊器在進行實驗 時，為了測泵壓及背壓分別安裝有泵壓表及背壓表。實驗中，由于柴 油機檔速給得太大，導致大排量水泵泵量突然增大，高壓水在來不及 撕世的情況下’使得壓力表讀數急劇上升，高壓膠管爆裂。
1. 2控制閥閥門調節不當
同樣在上述試驗中，由于大排量水泵已開始工作，而控制閥 (調節背壓大小)閥門處于關閉狀態，閥門在高壓水的作用下發生 斷裂，重重地猛擊在循環池壁上。
1. 3地層含水
在甘肅某工程中采用GQ- 200型貫通式潛孔錘鉆水井孔。當 含水層被鉆穿時，高能介質一時無法排出導致壓力表讀數升高。
1. 4溫度過低
在?引松入長”因喉工程(爆破孔工程)中施工是在水下、極低溫 (-38 Q、堅硬且夾有富含泥砂破碎帶、裂隙節理發育、多孔的地層 中進行。潛孔錘內部進水后，水在低溫作用下凝固，將潛孔錘內部配 氣座、缸套等上的小孔堵死，從而造成壓力表值突然升高。
1. 5地層破碎、易坍塌
同樣在上述工程中，破碎帶中的泥砂及小顆粒巖屑由于種種 原因，也會流入潛孔錘內各零部件的小孔中，因顆粒在孔截面所處 的位置不同，其流速也必然不同，由伯努利原理可知其所受壓力也 不同。于是，靠近孔壁的顆粒在壓力的作用下附于孔壁，使得原本 光滑的孔壁變得粗糙，從而加速了顆粒進行附壁。最后，砂粒越積 越多，直到小孔完全被堵死，導致壓力表讀數急劇上升。
另外，在河南某金礦進行勘探孔施工時，所用潛孔錘為GQ -100型貫通式潛孔錘。壓力表讀數在其鉆進過程中急劇上升， 究其原因是由于地層極為破碎，鉆頭中心孔發生堵塞，而導致壓 力表讀數升高。
1.6遇潮濕地層
用GQ- 200型貫能式潛孔錘鉆水井孔，當鉆至干地層與含 水層的過渡層-潮濕地段時，產生的巖屑在內通道形成泥餅，附 于通道壁，堵塞中心通道，于是排渣越來越少，直至完全被堵死， 造成風壓異常性突然升高，其附壁機理同前所述。
1.7埋鉆所致
(1)操作不當。停止鉆進時，不能立即停止向潛孔錘供風，以 免由于突然停氣而使尚未排出孔口外的巖屑落至孔底，將鉆頭 埋住(有時卡鉆），造成高能介質通道嚴重不暢，壓力表讀數急劇 上升。
⑵地層中節理、裂隙、氣孔發育。由于地層內串氣，水氣串 通，上返流速低，于是孔口只返風或只能將部分巖粉攜到孔外，而 大量的巖粉被吹入裂隙中，同時大顆粒的巖屑因流速過低而不 能被吹到孔外，停風后回於，導致卡鉆或埋鉆，阻塞風道。
(3)破碎帶存在。當潛孔錘鉆穿破碎帶后繼續鉆進時，破碎 帶中的泥砂、碎塊在潛孔錘高頻振動的作用下，掉落至孔底，造成 埋鉆。高壓氣體無法排出，也會導致壓力表讀數的升高。
總之，壓力表讀數急劇升高可能是由于人為因素造成的，也 有可能是由于地層因素造成的。其本質原因是由于風路、水路嚴 重受阻所致。不暢之處可能在膠管、水接頭、沖擊器內部、也有可 能位于鉆頭等處。
2.壓力表值突然降低
壓力表值突然下降是由于管路、鉆具、或沖擊器嚴重泄漏臓。
2.1膠管破裂
在施工過程中，有些施工單位為了節省成本，購買耐壓值嚴 重不夠膠管。而該膠管工作一段時間后，在壓氣的作用上爆裂， 導致穩壓罐中的高壓氣體直接從爆裂處排至大氣。
2. 2鉆桿折斷
某工程在使用FGC- 15A型潛孔錘進行大直徑鉆孔時，鉆 具在扭轉力及沖擊力的反作用力的作用下，在鉆桿與潛孔錘聯 接處發生斷裂，從而導致壓力表急劇下降。
2.3潛孔錘外壁斷裂
潛孔錘在鉆進時，尤其是非貫通式潛孔錘(全面破碎的潛孔 錘)在破碎易坍塌地層中進行鉆進時，由于卡鉆，使得潛孔錘外壁 磨損嚴重加劇，變得越來越薄，最后在扭轉力的作用下發生斷裂， 整個沖擊器中零部件全部掉入孔底，使得高能介質直接由斷裂 處排對地表。
2.4潛孔錘活塞斷裂
潛孔錘內部活塞在交變力波的作用下發生疲勞斷裂，斷裂面發 生錯位，壓氣直接從中心孔排至孔底，導致壓力表讀數急劇下降。
總之壓力表讀數突然降低是由于嚴重發生泄漏所造成。它可能 是由于風管嚴重破損而致，也有可能是由于鉆桿、潛孔錘斷裂所致。
3.壓力表讀數偏高
一般而言，潛孔錘風壓越高，對鉆進越有利(前提是活塞不能 超過其極限速度）。此處的壓力表讀數偏高，是由于異常情況下 引起的讀數偏高
（1）孔深加大。在液動沖擊回轉鉆進或氣動沖擊回轉水下鉆 進時，隨著孔深加大，液柱壓力必然會不斷增加，背壓增加，地表 壓力表讀數也不斷上升，當增加到某一壓力時，導致潛孔錘無法正常工作。
（2）涌水量增加，水位升高。當鉆穿含水層時，涌水量增加， 同樣液柱壓力、背壓不斷增加，最終導致壓力表讀數偏高。
（3）遇潮濕段地層。具體表現為孔口或膠管出渣口 (反循環） 只返風不排粉，對于全面破碎的正循環氣動沖擊回轉鉆進而言， 巖屑聚集于鉆桿壁上，隨著轉動形成泥環，阻塞(正循環)排屑通 道，從而使風壓升高;對于貫通式反循環氣動沖擊回轉鉆進而言， 巖屑極易附壁于中心通道或出渣膠管，發生堵塞時，壓力越升越 高，有時甚至將膠管漲裂。
（4）卡埋鉆所致。卡鉆是指有巖屑等卡在潛孔錘外壁與孔壁 之間或卡在鉆桿與孔壁之間的環狀間隙中。巖屑或巖石碎塊的 存在，堵塞了風道，導致壓力表值升高。可能原因如下：
①波碎帶存在。破碎帶中的碎塊掉入孔中，造成卡鉆；
②鉆進規程參數不當。當鉆進規程參數不合適時，巖屑過 大，上返過程中發生錯位，導致卡鉆；
活塞內部某些零部件因泥沙，順被堵也會導致壓力升高。
冷收縮不均、在鉆具自重、油壓作用下鉆具發生變形，改 變內部間隙參數，某些零部件被卡死都會導致壓力表讀數升高。
供氣管路及鉆桿必須保持清潔暢通，否則也會導致壓力 表讀數不必要的偏高。
4.壓力表讀數偏低
沖擊器在低于規定的工作風壓條件下勉強工作時，其沖擊 功、沖擊頻率都將會降低，因而不能有效地破碎巖石和有效地將 破碎下來的巖渣及時排出孔外，使鉆速急劇下降，鉆頭磨損加劇， 鉆進成本大大提高，所以盡可能使工作風壓接近規定風壓上限， 以期收到最好的鉆進效果。
（1）高壓膠管出現破損。風管出現破損可能是由于高壓膠管 自身質量存在問題，也有可能是由于施工單位因節省成本等原 因而選用了抗壓強度不夠的膠管，這些都會導致風壓偏低。解決 的方法是重新更換耐壓強度高的膠管，否則一旦選錯，不僅浪費 膠管，更重要的是，潛孔錘因得不到額定風壓、風量導致鉆速急劇 下降，成本大幅度提高。
（2）鉆桿發生泄漏。鉆桿母接頭在頻繁沖擊力、扭轉力的作用下，不可避免地發生變形，最終導致高能介質在該處發生泄漏。 具體表現在鉆桿與鉆桿、鉆桿與潛孔錘、鉆桿與水籠頭聯接處。
（3）空壓機自身提供的風壓風量不足。
（4）沿程損失過大。沿程損失過大與管徑、管長、管道本身相 對粗造度有關。
（5）在使用雙壁鉆桿或三通道鉆桿時，由于技術上的原因，一 般鉆工很難做到不發生任何泄漏，有時甚至造成高能介質短路， 最終導致壓力表讀數偏低。
（6）冷收縮所致。活塞、配氣桿、內缸等因氣溫過低不均勻收 縮，導致其內部配合尺寸過大產生泄漏，壓力表讀數偏低。
（7）過度磨損。潛孔錘內部活動件頻繁往復運動，其表面不 可避免地磨損，造成與其配合件之間間隙增大，也會產生泄漏。
5.不安裝壓力表或壓力表失效
5. 1不安裝壓力表
在“引松入長”水下爆破孔施工過程中，綜合考慮地質條件、 工程概況、甲乙方單位的現有條件等，在理論及實踐上合理選用 氣動沖擊回轉鉆進方法具有可行性。而最初實際并非如此。究 其主要原因，孔口附近沒有安裝有壓力表，無法知道潛孔錘的給 進風壓。安裝壓力表后，發現潛孔錘給進風壓遠低于正常工作風 壓(空壓機提供風壓大于潛孔錘的正常工作風壓），而風壓過低的 原因是由于沿程損失過大(風路長、風管直徑小)所造成。于是采 取相應措施，極大地提高鉆速。然而從最初提出采用沖擊回轉施 工方案到最終使用該方法，走過一段“彎路”，造成一些浪費。
5.2 壓力表失效
在黑龍江某工程中，選用沖擊回轉鉆進方法鉆孔，所用鉆機 為BTGJ - 2型鉆機。使用過程中，BTGJ - 2型鉆機油壓表由于 種種原因其靈敏度大大降低，致使實際給進壓力遠大于油壓表 油壓，結果造成翻機事故。
另外，壓力表是空壓機安全工作的保證，一旦壓力表超過額 定風壓，空壓機自動排氣。
當幾臺空壓機產生的高壓氣體共儲于一儲氣罐時，儲氣缸 也必須安裝壓力表，一旦其內部壓力接近儲氣罐的額定壓力時， 馬上排氣。
還有，壓力表對鉆水井孔顯得尤為重要。當將沖擊回轉鉆具 下放到幾百米深的有水孔時，給氣一段時間后潛孔錘并不工作， 此時并非鉆進系統出現故障，而是背壓太大的緣故。從壓力表上 可以看到壓力表憋得相當高，直到某一上限。其后，壓力表值才 開始下降，達到某一下限后，便開始正常工作。
從上述不難看出，壓力表在沖擊回轉鉆進中的作用是多方 面的。從某種意義而言，壓力表是沖擊回轉鉆進的眼睛，任何無 視壓力表存在行為是錯誤的。
6.結束語
壓力表是沖擊回轉鉆進中極為重要的儀表，尤其是在復雜 地層中鉆進時，其值異常是出現事故的征兆或地層出現變化的 信號。希望此文能引起用戶對壓力表足夠重視。
