2024年9月2日发(作者：过若雁)
1． 概述
空气潜孔锤钻进工艺，以其优质、高效享誉全世界。我院在部、局
领导下，为解决山西老区、山西人畜吃水及工业用水问题，从1994年
开始应用此项新工艺打井，截止1997年底共成井16眼，进尺
7220.15m,，总涌水量1800t/d,，单孔最深进尺712m，最大终孔直径
250mm，最高台月效率1626m/台月，最高回次进尺220.11m，平均时
效4.05m/h，最高时效42.03m/h，实现产值705万元，获得很好的经济
和社会效益。例如：河津下华乡周家湾村、杜家湾村由于多年缺水，人
畜吃水每担水（约30L）1.5元，几个乡镇煤矿常年吃矿井水及雨水，成
井后，几个自然村、学校及煤矿均能吃上优质的地下水，人们奔走相
告，自动云集到井场庆贺，村委会给钻机工人发奖金5000元，并赠锦
旗以表谢意，乡宁县光华镇西坡村、土窑村过去吃的是雨水和河里的污
染水，成井后，人们载歌载舞高开庆功会，现已建成一座焦化厂，井水
能保证生产、生活用水；中条山有色金属公司篦子沟矿，3000余名职
工几十年来一直没有从根本上解决吃水问题，我院选择了一个裂隙发育
地段打基岩井一眼，水质优良，出水量大，从此解决了他们的吃水问
题；晋东南壶关县多年吃水困难，我院设计施工两眼700多米深的基岩
水井，解决了人畜吃水问题，同时乡镇企业也焕发了新的生机；乡宁县
冶炼总公司、永鑫冶炼公司、振兴焦化厂的生产生活用水，全部由我院
采用潜孔锤钻进工艺所打水井供水，他们1997年产值突破1亿元。
2.设备及钻具
空压机：XHP-750-CAT型，XHP－760－CAT型，单机风量
21.3m/min，最大风压2.1MPa；钻机：SPJ-300型（带水刹车），
ZJ150－1型改装成水井钻机，最大扭矩23kN?m,最小转速15r/min；泡
沫泵；BW250/50型(去掉两个缸);排尘鼓风机:4-72/4.5A,风量2328m/h;
动力机:4135柴油机,75kW发电机组.89mm钻杆;气动潜孔锤:J350,J250-
B;J200-B;DH6-10A。
3.地质条件及水井井身结构
⑴地质条件
上部为第四系松散层,岩性以砾石、漂石、砂土为主，夹有亚粘土、粘
土层，厚度20～50m。
中部为石炭系地层夹有多层煤层，岩性以砂岩为主，研磨性强，煤层最
大厚度6m。
下部为奥陶系灰岩，岩性以灰岩为主，部分地区夹有厚层泥质灰岩，易
坍塌、掉块，个别地区（如壶关）泥灰岩呈流塑状，富水。
3．2井身结构
所施工水井井身结构大致可以分为两类：⑴基岩含水层稳定：松散
层下入钢管，基岩井段裸眼成井；⑵基岩含水层不稳定；全井下入钢
管，含水层部分下光花管（打眼直径6～10mm）。在确定井身结构
时，尽量避免变径过大，级差大，以防止上返风速在变径处发生变化，
造成岩屑淤积，引起埋钻事故。
4 钻进技术
4．1 机场布置及钻具连接
空压机离钻机15～20m，压缩空气通过手动阀、逆止阀、高压胶管、四
通，水龙头、主动钻杆、钻杆进入潜孔锤使其工作。破碎岩屑在风的带
动下上返至井口，排渣鼓风机进风口通过排渣胶管在井口管处产生负
压，岩粉屑通过排渣管进入集渣箱，混合空气在集渣箱中产生涡流，将
岩粉分选出来沉积，一个回次结束后，打开集渣箱门，将岩屑清除干
净。
如果井深或岩粉潮湿时，岩屑不能仅靠空气顺畅排出，需加入泡沫溶
液，在高压空气携带下进入井底发泡，起到携带岩粉岩屑的作用。设在
四通处的压力表能准确反映系统内压缩空气的压力。
4．2 钻进参数
⑴钻具转速：根据钻头直径（D）、钻头上硬质合金柱直径（d）、潜
孔锤冲击频率（∫）来确定转速（n）。n=fd/∏l我们一般控制在15～
20r/min.
⑵钻压：一般控制在8～15kN之间。
⑶风量：全风量31.3m/min。
⑷泡沫剂加量：勘探技术研究所生产的ADF－1型泡沫剂，浓度4‰～
6‰。并深超过200m后，适当提高浓度，可达1％，泡沫剂溶液送量
30L/min。
4．3 操作方法及注意事项
⑴保持钻具内孔清洁，以防将潜孔锤活塞卡住而不能工作，防止过快磨
损内缸套和活塞。
⑵钻具接近井底0.3m时送风，待风返回井口后再开车转动钻具，扫到
井底，潜孔锤工作正常后方可按正常参数钻进。
⑶加钻杆时把钻具提离井底，主动钻杆出井口后方可停风、加钻杆。
⑷加钻杆后，先探明井底内沉渣，如超过0.5m时，要先送风清渣，然
后再正常钻进。
⑸若井深超过100m，孔径在200mm以上，每进尺6～9m至少要专门清
渣一次，观察返上来的岩屑数量，确定岩粉全部返出后，方可进尺，以
防井壁储存过多岩屑，造成埋钻事故。
⑹当井深超过300m时，泡沫剂溶液送量如超过30L/min，就会影响潜孔
锤正常工作，应采取分段清渣法。即每进尺3m左右，将钻具提离井
底，潜孔锤停止工作，加入泡沫剂溶液，待岩屑清除后，再少送泡沫剂
溶液，转入正常钻进，以此循环。
⑺若井径超过300mm，风量严重不足，加入泡沫剂也清除不了岩屑，
要在潜孔锤上部加带取粉管，以取粉管的容积大小来确定回次进尺深
度，另外一种办法是两台空压机并联使用清渣，这样效果很好。
⑻泡沫钻进时，先送风，再泵入泡沫溶液，以防循环系统堵塞时泡沫剂
溶液进入空压机内部造成设备事故。
⑼当地层以砂岩为主且厚时，一个潜孔锤钎头就很难钻进到预计井深，
需用两个以上相同规格的钎头交替使用，以防止经磨损外径相差较大
时，新钎头下不到井底。
⑽如空气潜孔锤钻进过程中遇大厚度塑状泥灰岩（如壶关井在420～
443m遇大厚度塑状泥质灰岩），先用葫芦钻头打穿泥灰岩，再下井管
使其坐到泥灰岩上部，然后再用潜孔锤正常钻进，这时在钻进过程中井
管自然下行到硬岩处。
⑾每回次结束，要及时检查潜孔锤，如丝扣连接部位及钻头卡销等关键
部位，以防潜孔锤零部件脱落井内。
5 结语
空气潜孔锤钻进不但成井质量好（井孔垂直），判层准确，钻杆不易磨
损，能快速穿过坍塌掉块等复杂地层，设备故障少，不易堵塞含水层通
道，根据背压大小能准确判定涌水量，而且在工程地质堪察（遇卵石
层）和基岩采空区桩基工程方面更显威力。如我院1995年在乡宁县七
郎庙桥工程地质堪察、恒曲县粮贸集团公司工程地质堪察均遇卵石层，
采用潜孔锤钻进技术顺利完工。在荫营煤矿基岩采空区桩基施工中采用
空气潜孔锤钻进技术也取得很好的经济效益和社会知名度。山西地处黄
土高原，山区、丘陵区占全省面积约72％，而且缺水地区很多，空气潜
孔锤钻进工艺在山西应用前景广阔。
2024年9月2日发(作者：过若雁)
1． 概述
空气潜孔锤钻进工艺，以其优质、高效享誉全世界。我院在部、局
领导下，为解决山西老区、山西人畜吃水及工业用水问题，从1994年
开始应用此项新工艺打井，截止1997年底共成井16眼，进尺
7220.15m,，总涌水量1800t/d,，单孔最深进尺712m，最大终孔直径
250mm，最高台月效率1626m/台月，最高回次进尺220.11m，平均时
效4.05m/h，最高时效42.03m/h，实现产值705万元，获得很好的经济
和社会效益。例如：河津下华乡周家湾村、杜家湾村由于多年缺水，人
畜吃水每担水（约30L）1.5元，几个乡镇煤矿常年吃矿井水及雨水，成
井后，几个自然村、学校及煤矿均能吃上优质的地下水，人们奔走相
告，自动云集到井场庆贺，村委会给钻机工人发奖金5000元，并赠锦
旗以表谢意，乡宁县光华镇西坡村、土窑村过去吃的是雨水和河里的污
染水，成井后，人们载歌载舞高开庆功会，现已建成一座焦化厂，井水
能保证生产、生活用水；中条山有色金属公司篦子沟矿，3000余名职
工几十年来一直没有从根本上解决吃水问题，我院选择了一个裂隙发育
地段打基岩井一眼，水质优良，出水量大，从此解决了他们的吃水问
题；晋东南壶关县多年吃水困难，我院设计施工两眼700多米深的基岩
水井，解决了人畜吃水问题，同时乡镇企业也焕发了新的生机；乡宁县
冶炼总公司、永鑫冶炼公司、振兴焦化厂的生产生活用水，全部由我院
采用潜孔锤钻进工艺所打水井供水，他们1997年产值突破1亿元。
2.设备及钻具
空压机：XHP-750-CAT型，XHP－760－CAT型，单机风量
21.3m/min，最大风压2.1MPa；钻机：SPJ-300型（带水刹车），
ZJ150－1型改装成水井钻机，最大扭矩23kN?m,最小转速15r/min；泡
沫泵；BW250/50型(去掉两个缸);排尘鼓风机:4-72/4.5A,风量2328m/h;
动力机:4135柴油机,75kW发电机组.89mm钻杆;气动潜孔锤:J350,J250-
B;J200-B;DH6-10A。
3.地质条件及水井井身结构
⑴地质条件
上部为第四系松散层,岩性以砾石、漂石、砂土为主，夹有亚粘土、粘
土层，厚度20～50m。
中部为石炭系地层夹有多层煤层，岩性以砂岩为主，研磨性强，煤层最
大厚度6m。
下部为奥陶系灰岩，岩性以灰岩为主，部分地区夹有厚层泥质灰岩，易
坍塌、掉块，个别地区（如壶关）泥灰岩呈流塑状，富水。
3．2井身结构
所施工水井井身结构大致可以分为两类：⑴基岩含水层稳定：松散
层下入钢管，基岩井段裸眼成井；⑵基岩含水层不稳定；全井下入钢
管，含水层部分下光花管（打眼直径6～10mm）。在确定井身结构
时，尽量避免变径过大，级差大，以防止上返风速在变径处发生变化，
造成岩屑淤积，引起埋钻事故。
4 钻进技术
4．1 机场布置及钻具连接
空压机离钻机15～20m，压缩空气通过手动阀、逆止阀、高压胶管、四
通，水龙头、主动钻杆、钻杆进入潜孔锤使其工作。破碎岩屑在风的带
动下上返至井口，排渣鼓风机进风口通过排渣胶管在井口管处产生负
压，岩粉屑通过排渣管进入集渣箱，混合空气在集渣箱中产生涡流，将
岩粉分选出来沉积，一个回次结束后，打开集渣箱门，将岩屑清除干
净。
如果井深或岩粉潮湿时，岩屑不能仅靠空气顺畅排出，需加入泡沫溶
液，在高压空气携带下进入井底发泡，起到携带岩粉岩屑的作用。设在
四通处的压力表能准确反映系统内压缩空气的压力。
4．2 钻进参数
⑴钻具转速：根据钻头直径（D）、钻头上硬质合金柱直径（d）、潜
孔锤冲击频率（∫）来确定转速（n）。n=fd/∏l我们一般控制在15～
20r/min.
⑵钻压：一般控制在8～15kN之间。
⑶风量：全风量31.3m/min。
⑷泡沫剂加量：勘探技术研究所生产的ADF－1型泡沫剂，浓度4‰～
6‰。并深超过200m后，适当提高浓度，可达1％，泡沫剂溶液送量
30L/min。
4．3 操作方法及注意事项
⑴保持钻具内孔清洁，以防将潜孔锤活塞卡住而不能工作，防止过快磨
损内缸套和活塞。
⑵钻具接近井底0.3m时送风，待风返回井口后再开车转动钻具，扫到
井底，潜孔锤工作正常后方可按正常参数钻进。
⑶加钻杆时把钻具提离井底，主动钻杆出井口后方可停风、加钻杆。
⑷加钻杆后，先探明井底内沉渣，如超过0.5m时，要先送风清渣，然
后再正常钻进。
⑸若井深超过100m，孔径在200mm以上，每进尺6～9m至少要专门清
渣一次，观察返上来的岩屑数量，确定岩粉全部返出后，方可进尺，以
防井壁储存过多岩屑，造成埋钻事故。
⑹当井深超过300m时，泡沫剂溶液送量如超过30L/min，就会影响潜孔
锤正常工作，应采取分段清渣法。即每进尺3m左右，将钻具提离井
底，潜孔锤停止工作，加入泡沫剂溶液，待岩屑清除后，再少送泡沫剂
溶液，转入正常钻进，以此循环。
⑺若井径超过300mm，风量严重不足，加入泡沫剂也清除不了岩屑，
要在潜孔锤上部加带取粉管，以取粉管的容积大小来确定回次进尺深
度，另外一种办法是两台空压机并联使用清渣，这样效果很好。
⑻泡沫钻进时，先送风，再泵入泡沫溶液，以防循环系统堵塞时泡沫剂
溶液进入空压机内部造成设备事故。
⑼当地层以砂岩为主且厚时，一个潜孔锤钎头就很难钻进到预计井深，
需用两个以上相同规格的钎头交替使用，以防止经磨损外径相差较大
时，新钎头下不到井底。
⑽如空气潜孔锤钻进过程中遇大厚度塑状泥灰岩（如壶关井在420～
443m遇大厚度塑状泥质灰岩），先用葫芦钻头打穿泥灰岩，再下井管
使其坐到泥灰岩上部，然后再用潜孔锤正常钻进，这时在钻进过程中井
管自然下行到硬岩处。
⑾每回次结束，要及时检查潜孔锤，如丝扣连接部位及钻头卡销等关键
部位，以防潜孔锤零部件脱落井内。
5 结语
空气潜孔锤钻进不但成井质量好（井孔垂直），判层准确，钻杆不易磨
损，能快速穿过坍塌掉块等复杂地层，设备故障少，不易堵塞含水层通
道，根据背压大小能准确判定涌水量，而且在工程地质堪察（遇卵石
层）和基岩采空区桩基工程方面更显威力。如我院1995年在乡宁县七
郎庙桥工程地质堪察、恒曲县粮贸集团公司工程地质堪察均遇卵石层，
采用潜孔锤钻进技术顺利完工。在荫营煤矿基岩采空区桩基施工中采用
空气潜孔锤钻进技术也取得很好的经济效益和社会知名度。山西地处黄
土高原，山区、丘陵区占全省面积约72％，而且缺水地区很多，空气潜
孔锤钻进工艺在山西应用前景广阔。