非开挖水平定向钻机的钻头，是如何改变方向的

钻机是在地表进行钻洞的机械设备，可以是大型户外的水井、油井、天然气井钻探设备，或者是单人可移动的小型设备，称为螺旋钻。钻机可以对地下矿藏进行取样，或者用于安装地下生产设备，例如地下机器、仪器、管道和井道。可以是安装在卡车、拖车、轨道上的移动设备，或者是较为固定的安装在陆地、海上结构（如钻井平台，一般称为“海上石油钻机”，尽管设计上并不含有钻机）。“钻机”这个词一般指钻探地球的地壳层的设备。由于岩土钻掘工程的目的与施工对象各异，因而钻机种类较多。钻机可按用途分类，如岩心钻机、石油钻机、水文地质调查与水井钻机、工程地质勘查钻机、坑道钻机及工程施工钻机等。按钻进方法可把钻机分成四类：冲击式钻机,又分为钢丝绳冲击式、钻杆冲击式两种钻机。 回转式钻机,又分为下面三种： 立轴式--手把给进式、螺旋差动给进式、液压给进式钻机； 转盘式--钢绳加减压式、液压缸加减压式钻机； 移动回转器式--全液压动力头式、机械动力头式钻机。 振动钻机。 复合式钻机：振动、冲击、回转、静压等功能以不同组合方式复合在一起的钻机。 　由于原地质矿产部在部标《DZ3-79》中规定了钻机类别标志（表3-1），均全部用汉语拼音字母标注。立轴式钻机应用较为广泛。原地质矿产部立轴式钻机系列定名为XY型，原冶金工业部立轴式钻机系列定名为YL（冶立）型，有色金属工业总公司立轴式钻机系列定名为CS（穿山）型，原煤炭工业部立轴式钻机系列定名为TK（探矿）型（表3-2）。非开挖钻机在地表极小部分开挖的情况下（一般指入口和出口小面积开挖），敷设、更换和修复各种地下管线的施工新技术，对地表干扰小，因此具有较高的社会经济效果。主要包括水平定向钻进、顶管、微型隧道、爆管、冲击等技术方法。该技术源于20世纪70年代，并于90年代传入我国，目前被广泛应用于给水、排水、电力、通信、燃气等领域的新管道建设和旧管道修复，也可以应用于文物、古建筑的保护等方面。日常保养一、钻机定期检查的项目1、对钻机主要结构状况、结构连接件螺栓、结构件连接销轴、各结构 件焊缝、吊篮结构及安全防护状况进行检查，特别是进场使用之前，应请有资质 的单位对其安全性能进行检测，合格后方可使用；2、定期对各种动力头、工作油缸、钻头钻杆状况进行检查；3、定期对卷扬机的卷筒防钢丝绳脱落装置及两侧边缘高度、卷筒壁状况、 钢丝绳尾部在卷筒上的周数进行检查，特别是对制动口的状况应作重点项目随时 进行检查；4、电气系统的检查，主要检查项目为：专用电箱设置及短路保护和漏电保 护装置，紧急断电开关，电箱减震装置，工作装置上电缆的固定，照明线路，接 地线严禁作载流零线等；

2.操纵主卷扬放绳，并由协助人员拉出钢丝绳。

3.待钢丝绳拉出还剩一圈时，卸下主卷扬钢丝绳限位块。并移出钢丝绳。

4.安全松开新钢丝绳，确保它和旧的一样长。

5.在滚筒的末端安装钢丝绳，并将限位块卡牢。

6.操纵主卷扬重绕钢丝绳，并仔细查看钢丝绳沿滚筒缠绕的是否整齐有序，并确保缠绕的钢丝绳非常紧密。不得有乱绳现象，否则需要重新缠绕。

7.在钢丝绳的末端连接提引器，装钢丝绳夹。

钢丝绳夹的安装方法应符合《钢丝绳夹》（GB/T 5976-2006）中的合理选购钢丝绳后，还需要正确使用钢丝绳，才能延长钢丝绳使用寿命，并防止事故的发生。

装卸和保管：装卸时应正确吊装，严禁野蛮吊装，以免造成绳盘损坏和钢丝绳损伤、乱圈现象，验收后应保存在通风干燥的室内，且不与地面接触，以防阳光直射、雨淋和潮气侵蚀，从钻机上卸下的待用的钢丝绳应进行的清洁，在储存之前对每一根钢丝绳进行包扎。长度超过30的钢丝绳应在卷盘上储存。

安装：成盘钢丝绳解卷时，应采用正确的解卷方法，将绳盘支起缓缓转动，并且钢丝绳在卷筒上的缠绕方向与其捻制方向一致，以防止出现加捻（上劲）或松捻（破劲）现象，钢丝绳剪切之前应先用低碳钢丝绳进行捆扎，以避免绳头松散，并绳端固定处性能不变。

水文地质钻探机械设备主要是钻机、水泵（泥浆泵）、动力机。

选择适宜的钻探机械设备是勘探和开采地下水的基本要求之一。目前，我国常用的水文地质钻机有：转盘式钻机、回转取心钻机、反循环回转钻机、钢丝绳冲击钻机等几种。复合式多能钻机也有应用。类型很多，性能和使用条件各有差异。选择哪种类型的钻机进行勘探工作，主要取决于勘查设计提出的任务和要求，工作区的地层岩性，终孔深度和口径大小，同时，也要考虑现有设备和施工条件等方面的情况。

水泵是给水和排水的主要机械设备，也是钻探的配套设备。水文地质钻探与供水排水常用的水泵有往复式水泵和离心泵两种。

往复式水泵是容积式泵的一种，它是利用活塞在缸体内作往复运动，使工作室空间的容积发生变化而造成压力差来吸入或排出液体。往复式水泵又可分为单作用和双作用两种（图12-6）。钻机用的泥浆泵大多是根据往复式水泵的工作原理制作的。

图12-6 单作用与双作用往复式水泵工作原理示意图

1—活塞；2—缸套；3—吸水活阀；4—排水活阀；5—曲柄；6—连杆；7—十字头

1.钻机的校平

用液压支腿使钻机稳定，4个支腿牢固地支撑钻机。如果有必要应使用枕木垫在4个支腿下面。

分别操作4个液压支腿控制手柄，把钻机调整到水平位置。

2.立桅杆

（1）立桅杆前，先松开桅杆与双层滑架上的固定螺母或拔出定位销轴，使其自由活动。

（2）确保上方没有电线、树木或建筑物等障碍物。

（3）立桅杆前，还应确认所有油管、接头和线缆等可自由活动，桅杆升起时不会被绊着。

（4）立桅杆前，将动力头置于桅杆转轴的上方处。

（5）向前推立桅杆控制手柄，给起桅杆液压缸供油，慢慢开始升桅杆。

（6）立桅杆动作应均匀缓慢地进行

避免急剧和不规则开始或停止动作。一旦桅杆开始上升直到桅杆用支撑杆可靠固定前，禁止任何人员在其影响范围内活动。

（7）桅杆一直持续上升到垂直位置。

当桅杆接近垂直时，立桅杆液压缸与桅杆的几何关系超过中心转折位置，桅杆的移动速度会加快。因此，应减慢速度让桅杆缓慢地停下来。

（8）操纵双层滑架液压缸，使桅杆落在坚实的地面或枕木上。

（9）固定螺母 （或插入定位销轴）使桅杆与双层滑架固定。

（10）安装支撑杆。在没安装支撑杆前，切勿操作钻机，危险。

3.启动泥浆泵

检查泥浆泵吸水管是否在良好状态。吸水过滤器应当清洁无堵塞。启动泥浆泵，观察泥浆压力表、泥浆流量表是否正常。

4.启动动力头回转器

（1）在启动动力头旋转之前，先选择主轴转速，用变速器变速手柄选择需要的挡位。

（2）把钻具连同岩心管和钻头一起下放到距孔底上方大约50cm 处。

（3）操纵动力头的回转手柄使钻机主轴回转，调节转速，使之达到显示屏上期望的转速值。并且随着钻孔加深，必须调节转速。

5.启动钻孔给进

钻进时施加钻头上的力约等于钻杆质量加液压缸向下的给进力。

（1）加压给进

先将主卷扬机浮动控制阀拉出旋转一下，使主卷扬处于浮动位置。然后将给进操纵手柄放在 “给进”位置，通过加压调节轮 （单向节流阀）调节动力头下降速度。

加压给进时，须将给进速度调节手轮完全打开 （如果有），通过给进压力调节手轮调节给进压力，观察孔底压力变化达到所需压力值为止。钻具自重钻进时，也需将给进速度调节手轮打开。

（2）钻具称重

将给进操纵手柄放在 “提升”位置，通过给进压力调节手轮调节给进压力，观察动力头由缓慢下降变为停止，此时动力头处于平衡位置 （再微加压动力头上行，微减压动力头不动或下行），观察此时的钻压表称重数值，即可实现钻具称重。

（3）减压钻进

将给进操纵手柄放在 “提升”位置，通过给进压力调节手轮调节给进压力，观察动力头由缓慢下降变为停止，此时缓慢松开提升压力调节手轮，动力头会下降 （如果动力头不下降，调节给进压力手轮，调节给进压力使其变小，再观察动力头是否下降），此时即为减压钻进；同时观察孔底钻压表数值，达到钻进时所需钻压值。

6.停止钻孔

（1）把给进操纵手柄，移到中间位置，停止钻孔给进。

（2）把钻机回转操纵手柄，移到中间位置，停止回转。

（3）建议在停止钻孔之后，再冲洗钻孔5分钟，尽量带出岩屑，将孔底清洗干净。

7.卷扬机

（1）控制卷扬机钢丝绳下降：

a.缓慢地把控制手柄往前推，液压马达驱动卷筒就把钢丝绳从卷筒上放出。

b.为了增加放绳速度，把控制手柄再往前推。

c.松开控制手柄，弹簧力将使控制手柄回到中间位置，停止钢丝绳下降。

（2）控制卷扬机钢丝绳收回：

a.慢慢地把控制手柄往回拉，卷筒开始旋转。

b.为了增加收绳速度，把控制手柄再往回拉。

c.平稳地停下卷扬机。如果突然停止卷扬机，会引起钻具急剧震动，岩心管内的岩心会落入孔内。

d.松开控制手柄，弹簧力将使控制手柄回到中间位置，停止收绳。

8.动力头浮动 （螺纹补偿）

（1）在完成一根钻杆钻进后，需要旋开螺纹接头加接钻杆。旋开螺纹接头时，要求钻杆有一轴向位移。动力头浮动功用是能平衡钻杆的质量，并且防止钻具质量加载在螺纹上。

（2）卸开钻杆时，控制手柄往后推，使给进液压缸向上移动。

（3）连接钻杆时，控制手柄往回拉，使给进液压缸向下移动。连接钻杆时，为了保证螺纹正确啮合，先用手动钳子把钻杆旋转一整圈，然后再用动力头回转完成余下的连接。