非开挖水平定向钻喷射式反循环扩孔器设计及其排屑性能试验

作     者：李信杰 董顺 李志杰 曾聪 马保松 闫雪峰 LI Xin-jie;DONG Shun;LI Zhi-jie;ZENG Cong;MA Bao-song;YAN Xue-feng

作者机构：中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074 中山大学土木工程学院珠海519082 

出 版 物：《科学技术与工程》 (Science Technology and Engineering)

年 卷 期：2021年第21卷第21期

页      面：8779-8788页

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：国家自然科学基金(41772391) 

主　　题：水平定向钻 喷射式反循环扩孔器 扩孔器设计 排屑效率 

摘      要：为解决大直径水平定向钻扩孔施工中环空岩屑清理困难的问题,基于射流泵原理设计了一种水平定向钻喷射式反循环扩孔器,并通过室内试验研究了其排屑性能。室内试验选取了3种粒径的石英砂颗粒(0.5~1、1~2和2~4 mm),配制了2种不同马氏漏斗黏度的泥浆,采用控制变量法研究了岩屑粒径、泥浆类型、扩孔器转速和岩屑浓度等因素对反循环扩孔器排屑效率的影响。试验结果表明:单纯考虑反循环形成抽吸作用设计的扩孔器,实际排屑效率较低,凸起的牙轮结构搅拌作用和扩孔器与孔壁紧密贴合两方面因素对提高岩屑排除效率有积极影响;在一定条件下,岩屑粒径越小,泥浆黏度越大,岩屑浓度越大,喷射式反循环扩孔器的岩屑排出效率越高;当其他条件一定时,岩屑排出效率在扩孔器转速为40 r/min左右达到最大值;在试验条件允许的范围内扩孔器最大排屑效率高达73.15%,具有很强的实用价值。