1．前言
氣動潛孔沖擊器鉆進廣泛應用在露天開采和采石工作水井鉆進、礦物勘探、樁孔鉆進、現場勘察、巖層加固、樁墻鉆進、地層錨固、特殊的地下鉆進、地熱孔鉆進、通訊孔鉆進、淺孔鉆進、排水管和接地桿的安裝等。這樣會遇到各種不同的地層情況。
2．氣動潛孔沖擊器的工作原理
在氣動潛孔沖擊器鉆進過程中，高壓空氣驅動沖擊器內的活塞作高頻往復運動。并將該運動所產生的動能源源不斷的傳遞到鉆頭上，使鉆頭獲得一定的沖擊功。鉆頭在該沖擊功的作用下，連續的對孔底巖石施行沖擊。巖石在該沖擊功的作用下，形成體積破碎。同回轉鉆進相比，該工藝是以鉆頭沖擊破碎巖石取代了切削巖石；以動載沖擊代替了靜載研磨，以巖石的體積破碎代替了研磨剪切破碎。在潛孔沖擊器鉆進的同時，一部分被體積破碎下來的巖屑被具有一定壓力及速度的空氣吹離孔底，并排出孔口、減少了巖石重復破碎的機會。所以氣動潛孔沖擊器有較高的鉆進效率。
氣動潛孔沖擊器的選擇主要涉及其性能參數（沖擊功、沖擊頻率、沖擊能量以及壓縮空氣耗用量）、鉆進規程（風量、風壓、鉆壓、轉速）和鉆頭。實際上良好的沖擊器應達到兩個指標：及有較高的破碎巖石效率和較長的鉆具壽命。
3．氣動潛孔沖擊器的分類
氣動潛孔沖擊器按配氣類別分為兩大類：有閥式潛孔沖擊器和無閥式潛孔沖擊器。
（1）有閥式潛孔沖擊器：通過各種形式的控制閥（碟狀閥、碗狀閥、板狀閥等）司管壓縮空氣的切換，交替進入前后氣室推動沖錘（活塞）往復運動產生沖擊作用。活塞運動到缸體的前后死點，產生壓力信號推動控制切換，使活塞換向沖擊。閥式潛孔沖擊器缸體內的配氣過程簡單，壓縮空氣只經歷進氣和排氣二個配氣過程。
（2）無閥式潛孔沖擊器是繼有閥式潛孔沖擊器之后發明和發展起來的。它取消了控制閥，利用沖錘（活塞）運動開啟和關閉不同通道，從而控制壓縮空氣的切換。活塞在缸體內的配氣過程有三個狀態，即進氣行程、排氣行程、膨脹（壓縮）行程，從而發揮了壓縮空氣可壓縮和膨脹作功的特性。與有閥型潛孔沖擊器相比較，由于缸體內多了一個膨脹作功過程，節省壓縮空氣消耗量近30％，大幅度節約和降低了能耗。有閥型潛孔沖擊器控制閥高頻運動、切換，容易磨損報廢，需定期更換。控制閥隨潛孔沖擊器工作時間延續而逐漸磨損，無法保證潛孔沖擊器始終保持良好的工作性能。控制閥的靈活切換，只能在一定的氣壓范圍內，壓力的適應性及工作穩定性較差。無閥型潛孔沖擊器從原理上根除了這一弊端，消除了易損件。壓力適應性強，工作穩定性好。因此，近代研究開發的各種類型潛孔沖擊器均以無閥型為主，代表了潛孔沖擊器的發展趨勢。
4．潛孔沖擊器鉆進工藝方法
潛孔沖擊器鉆進工藝方法分為：潛孔沖擊器正循環鉆進和潛孔沖擊器反循環鉆進。
（1）潛孔沖擊器正循環鉆進：潛孔沖擊器傳統工藝方法為正循環鉆進，壓縮空氣經鉆桿內孔道傳輸給潛孔沖擊器，驅動潛孔沖擊器作功。排出的廢氣經鉆頭排氣孔排出，沖洗孔底，冷卻鉆頭，攜帶巖渣屑沿孔壁與鉆桿之間的環狀間隙上返至地表，完成正循環鉆進過程。潛孔沖擊器正循環時，高速氣流沖刷孔壁，不利于孔壁的穩定；氣流排出孔口造成粉塵污染，不利于環保；一般情況下，當鉆孔直徑大干200mm時，用于驅動潛孔沖擊器作功的供風量小于正常排渣所需的風量，孔內排屑成為難題，限制了潛孔沖擊器鉆進技術多領域、大面積的推廣應用。
（2）潛孔沖擊器反循環鉆進：壓縮空氣和上返流體介質（水或泥漿）均在封閉的雙壁鉆具內輸送，避免了與孔壁的接觸和對孔壁的沖刷，有利于孔壁的穩定，對復雜、漏失、破碎地層有獨特的效果，在卵礫石層和復雜地層中廣泛應用。
5．氣動潛孔沖擊器的鉆進方法
5．1土層中氣動潛孔沖擊器的鉆進方法
土層中氣動潛孔沖擊器的鉆進方法：沖擊擠密鉆進成孔法。其機理主要是利用氣動潛孔沖擊器沖錘所產生的沖擊力來使鉆頭向前嵌進。同時在回轉力作用下，不斷將鉆頭轉動一定角度，擠密鉆頭上的刃齒將被擠密的土層重新刮削成很薄的散層，減少了鉆頭尾部的摩擦阻力。此外氣動潛孔沖擊器沖錘活塞高頻沖擊鉆頭時，也給鉆頭一定的振動力，使土層液化，破壞了土層的原狀結構。在沖擊力、回轉力及給進力聯合作用下，使土粒重新排列組合，形成較強的粘結力和吸附力。
5．2卵礫石層中氣動潛孔沖擊器鉆進方法
卵礫石層中氣動潛孔沖擊器鉆進方法： Odex鉆進法、MACH鉆進法、“土星”和“海王星”鉆進法。MACH鉆進法（泥漿空氣循環潛孔沖擊器），特點是用壓縮空氣驅動潛孔沖擊器（單錘或多錘），使清水或泥漿的反循環或正循環排屑。該法鉆進效率高，不受水壓產生的背壓影響，可進行深孔大口徑鉆進。
5．3硬巖地層和基巖地層中氣動潛孔沖擊器鉆進方法
硬巖地層和基巖地層中氣動潛孔沖擊器鉆進方法：FGC—15型大直徑硬巖潛孔沖擊器鉆進法、DHD系列特大型無閥潛孔沖擊器鉆進法、CD系列集束式潛孔沖擊器鉆進法、潛孔沖擊器反循環鉆進鉆進法。在這種類型的鉆進中，巖石在鑲嵌在鉆頭表面的硬質合金球齒的反復強力沖擊下被破碎成細小的巖屑，而巖屑通過風動沖擊潛孔沖擊器排出的高速氣流帶出鉆孔。其中FGC—15型大直徑硬巖潛孔沖擊器：稱為濕式閉型循環潛孔沖擊器，該方法突出的特點就是壓縮空氣作為推動潛孔沖擊器工作的動力循環介質，泥漿作為維護孔壁、消除巖粉的循環工作介質；空氣循環和泥漿循環各自獨立、互不接觸。潛孔沖擊器反循環鉆進法：以壓縮空氣作為碎巖動力和洗井介質，配用雙壁鉆桿，壓縮空氣流經雙壁鉆桿內環間隙到達潛孔沖擊器工作內腔驅動潛孔沖擊器作功，作功后的廢氣經鉆頭排氣通道至孔底；通過鉆頭底部的噴射引流結構，攜帶孔底破碎巖渣進入潛孔沖擊器和雙壁鉆桿的中心通道排至地表。
5．4復雜地層中氣動潛孔沖擊器鉆進
復雜地層中氣動潛孔沖擊器鉆進：DHD系列特大型無閥潛孔沖擊器、FGC——15大直徑潛孔沖擊器鉆進法、異步跟管鉆進法、同步跟管鉆進法、貫通式氣動潛孔沖擊器反循環鉆進法、泡沫鉆進法。
5．4．1異步跟管鉆進法
異步跟管鉆進法（常規下套管方法）：先用潛孔沖擊器破巖鉆進，而后下套管隔離，再換用小一級鉆具在套管內繼續鉆進。這是鉆孔鉆進常用的方法。施工時盡量提高鉆速，快速通過破碎帶，其目的為了縮短外界因素（如沖洗液浸泡）作用時間，使孔壁能在一定時間內保持穩定，這樣即可贏得一部分時間，然后再下套管隔離護孔。
5．4．2同步跟管鉆進法
同步跟管鉆進法：即潛孔沖擊器一邊鉆進，套管一邊隨鉆頭下人孔內。跟進的套管具有穩定孔壁和保護孔口作用，而且鉆進、排渣和護壁3個工序同時進行，使鉆孔工作得以順利進行。這是—種既發揮潛孔沖擊器碎巖效率高的優點，又設法克服其護壁性能差而采取的一種工藝措施（如瑞典的“Odex”偏心擴孔法、德國的“土星”和“海王星”雙回轉鉆進法）。
5．4．3貫通式氣動潛孔沖擊器反循環鉆進法
貫通式氣動潛孔沖擊器反循環鉆進法：以壓縮空氣作為碎巖動力和洗井介質，配用雙壁鉆桿，壓縮空氣流經雙壁鉆桿內環間隙到達潛孔沖擊器工作內腔驅動潛孔沖擊器作功，作功后的廢氣經鉆頭排氣通道至孔底。通過鉆頭底部的噴射引流結構，攜帶孔底破碎巖渣進入潛孔沖擊器和雙壁鉆桿的中心通道排至地表。壓縮空氣在管線中的流動狀態和驅動潛孔沖擊器作功原理與常規氣動潛孔沖擊器鉆進原理基本相同，不同點是氣流到達孔底后的上返通道不同，前者是通過鉆具與孔壁環狀間隙上返（正循環潛孔沖擊器鉆進）。
5．4．4泡沫鉆進法
泡沫鉆進法：在供水困難干旱地區的復雜地層鉆孔時使用泡沫鉆進法，采用空氣潛孔沖擊器鉆進，具有其他鉆進方法不可比擬的優越性。當尚不具備高能空壓機的條件下，采取空氣泡沫沖洗就能補充低壓空壓機的不足。開展空氣泡沫潛孔沖擊器鉆進，這樣既彌補了干空氣鉆進時所需風量的不足，又可獲得與干空氣鉆進幾乎相近的鉆進效果，是當前解決潛孔沖擊器鉆進的有效方法之一。采用泡沫鉆進來彌補風量的不足。
開鉆前檢查、正常鉆進操作，減少鉆進事故的發生和提高鉆進效率，大限度地發揮氣動潛孔沖擊器的性能特點。
6．結語
總之，氣動潛孔沖擊器（沖擊回轉）在礦產鉆探、水井和礦山露天開采中廣泛使用，尤其是硬巖和卵礫石層提高鉆進效率的有效方法；并可有效地減少鉆孔彎曲，應用范圍愈來愈廣。氣動潛孔沖擊器鉆進不但成井質量好（井孔垂直），判層準確，鉆桿不易磨損，能快速穿過坍塌掉塊等復雜地層，設備故障少，不易堵塞含水層通道，根據背壓大小能準確判定涌水量，而且在硬、脆、碎地層的大直徑鉆孔工程施工方面更顯威力。
