在中软—中硬岩石中钻进不深的钻孔时，常采用带冲筒、冲套和抽筒的钢丝绳冲击钻进工艺。这种钻进方法可形成环状孔底并获取对原状结构扰动较小的岩心样品。
1）钻机和钻具
钢丝绳冲击钻进用的典型轻型钻机示于图9-26。这类钻机的基本构件有：单绳升降桅杆、行星式或摩擦式绞车和内燃机。钢丝绳冲击钻进时，在绞车作用下冲击钻杆带着冲筒一起上升，并突然下落至孔底，使冲筒一次次打入岩石。而且每次冲击之后，钻头在钢丝绳带动下回转一定的角度，从而形成圆形的钻孔。
为实现钻头在钢丝绳带动下回转一个角度的机构是钢丝绳接头，又称绳卡（图9-27）。把钢丝绳伸到活套中与活套固定。当钻具提升时，由于活套与整个钢丝绳接头连为一体，整个钻具因钢丝绳拉伸而转动一个角度，钻具下放时，活套脱离垫片，此时钢丝绳因不受力而恢复原来状态（扭紧），连接钢丝绳的活套与垫片间产生滑动，使钢丝绳扭紧而不带动钻头转动。这样使钻头每冲击一次回转一个角度。
软岩中可用冲套或冲筒[图9-28（a）]钻进。在含水砂层和黏土层中钻进，常把加重型冲击钻杆（实心）与抽筒[图9-28（b）]配套使用。取土器[图9-28（d）]则用于工程地质钻取土样。该方法分地表冲击式和孔内冲击式两类。后者打入岩石的工具不离开孔底，其冲击载荷靠孔内冲击器[图9-28（e）]来提供。
为了减少孔内粉浆对钻头的运动阻力，增大其冲击力，在全面钻进的大口径钢丝绳冲击钻头体上开有便于岩粉浆流通的沟槽。冲击钻头的刃角取决于岩性，一般对软岩层取65°～80°；中硬岩层取90°～110°；硬岩层取110°～120°。为了减少钻头与孔壁的摩擦，在切削刃外端保留一间隙角（4°～8°）。钻头有多种形状，目前在漂石和硬夹层中普遍采用一字形钻头[图9-28（f）]和带副刃的十字形钻头（图9-29）。冲击钻头的基本尺寸见表9-7。
图9-26 典型轻型钢丝绳冲击钻机示意图
1—冲筒；2—冲击钻杆；3—钢丝绳；4—天轮；
5—桅杆；6—动力机；7—绞车；8—操纵杆
图9-27 钢丝绳接头
1—保护箍；2—抖片；
3—接头体；4—活套
图9-28 轻型钢丝绳冲击钻机的配套钻具
（a）—冲筒：1—开槽的管筒；2—锥形螺纹；3—管靴
（b）—抽筒：1—圆柱形外壳；2—锥形螺纹；3—管靴；4—平面阀门
（c）—冲击钻杆：1—钻杆；2—提引接头
（d）—取土器：1—取土器套筒；2—接头；3—排水球阀
（e）—用于打入筒和取土器的孔内冲击器：1—冲击器；2—外壳
（f）—一字形钻头
表9-7 冲击钻头的基本尺寸
图9-29 带副刃的钢丝绳冲击钻头
1—主刃；2—副刃；3—水槽；4—锥形丝扣；
5—环形槽；6—扳手槽
2）钢丝绳冲击钻进工艺
（1）钻具重量。
钻具重量等于钻头、钻杆和绳卡的重量之和。所选定的单位刃长上的钻具重量取决于岩性：
软岩层——200～300N/cm；(www.xing528.com)
中硬岩层——350～400N/cm；
硬岩层——500～600N/cm；
极硬岩层——650～800N/cm。
（2）冲击高度。
冲击高度是指钻头在冲击运动时提离孔底的高度。钻进软岩时工具的提升高度为0.6m，硬岩为1.0m。用抽筒钻进时，抽筒的提升高度为250～450mm，通常同时用套管护壁，以防孔壁坍塌。在含砾石和碎石的地层中，工具的提升高度减至50～100mm。
（3）冲击次数。
冲击次数与冲击高度是互相联系又互相制约的。钻进软岩时冲击次数应为15～25次/min。用抽筒钻进时冲击次数为20～40次/min。在含砾石和碎石的地层中冲击次数应增至46～60次/min。
钻进中冲筒侵入岩石主要靠冲击钻杆、钻具自重及向孔底下落时获得的动能，或孔内冲击器作用于孔底冲筒的能量。在第一种情况下，1～2次冲击就可使冲筒浸入孔底0.05～0.2m深。第二种情况下，合理的冲击次数必须在持续冲击1～3min内使冲筒浸入孔底0.2～0.6m深。
很明显，冲击次数越多（即单位时间对岩石的破碎作用次数越多）钻进效率就越高。但钢丝绳冲击不能任意增加冲击次数。因为每冲击一次需要一定的时间，冲击次数n与冲击高度S的平方根成反比关系，增加冲击次数就必然减小冲击高度。增大S对n影响不大，反之增加n对S影响较大。所以对于不同的岩石存在着合理的冲击次数。
冲击高度S与冲击次数n的合理搭配关系见表9-8。
（4）岩粉密度。
岩粉密度大将影响钻具下降加速度，对破岩效率不利，但对悬浮岩屑有利。若岩粉密度太低，则岩屑留在孔底形成岩粉垫，使钻头不易接触孔底，钻效将很低。所以，对不同的岩性存在着最佳岩粉密度，即岩石密度越大，岩粉密度可越高。实际操作中可通过控制淘砂间隔和数量来调整岩粉密度，规程上规定“勤掏少掏”就是为了控制岩粉密度。
表9-8 S与n的关系表
3）典型岩层的钢丝绳冲击钻进工艺要点
（1）含大卵石、大漂石的地层。这种地层用其他钻进方法不易奏效。采用冲击钻进时宜取大冲击高度，低冲击次数，并适当加大钻具重量。该类地层钻进和护壁同样重要，应加入黏土增加孔壁的稳定性，采用大刃角防止钻头磨损过快，同时注意防止卡钻。
（2）黏土层。该地层钻速不是主要问题，重要的是防止黏土层造成糊钻事故，一般应勤掏浆并及时回灌密度小的泥浆。钻具重量不宜过大，刃角要小，适当减少冲击次数。
（3）砂层。主要问题是保护孔壁，应采用优质泥浆压孔钻进，薄砂层可投入黏土球来护壁，对于厚砂层则只能跟管钻进。
（4）石灰岩地层。脆性的石灰岩地层很适合用冲击钻进，钻具重量不必很大，钻头底刃要用硬材料补强，使用优质泥浆，勤掏少掏，在有溶洞的地段注意防斜。
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