冲击钻进(percussion drilling)

使钻头借助钻具自身重量周期性地冲击孔底以破碎岩石的钻进方法。冲击钻进是工程钻探中广泛使用的方法之一，其特点是：设备和工具比较简单、工艺操作简便；钻进过程中钻孔内不需要冲洗介质循环，水量消耗小；钻进成本低，等等。但其破碎岩石是不连续作业，钻头有效碎岩时间很短，大部分时间消耗于钻具在孔内往复运动上，钻进效率较低。

冲击钻进为诸钻进方法中最古老的方法，直到20世纪初期，始终在各个领域的钻探中占居主导地位。冲击钻进起源于中国。公元前1～2世纪中国人便已使用冲击法钻凿盐井和水井。钻井方法和工具在实践中不断改进，至北宋庆历年间(1041～1048年)发明了当时世界上最先进的绳索冲击钻进法，制造了竹、木质的冲击钻进装置、竹质绳索、锻铁钻头等各种钻进工具和打捞工具等，形成了碎岩、护壁、排渣的一套完整的钻进工艺。这种绳索冲击钻进的原理和钻进工艺程序至今仍在沿用。英国科学家李约瑟认为，1900年以前世界上所有的深井，几乎都是用中国人创造的方法打成的。

工作原理 冲击钻进使用的钻具包括有冲击钻头、加重钻杆、钻杆、冲击筒、捞砂筒、钢丝绳及其接头等。冲击钻进时，钻头通过钢丝绳、加重钻杆或钻杆等下入钻孔孔底后，借助钻机的冲击机构或人力将钻头提离孔底一定高度，再使其自由落下，直接冲击孔底岩石；当钻具中连接有冲击简时，将钻具上部提起一定高度，再使其自由落下撞击钻头颈部。这两种方式都是对岩石施加冲击动载而使之破碎。如此循环反复，钻孔不断加深。为保证钻孔呈圆形，钻头每冲击一次转动一个角度。使用一字、工字或十字形碎岩钻头进行全孔底冲击破碎钻进时，每进尺0．1~0．5m的孔段后，将钻头提至孔外，下入捞砂筒捞取钻孔内的岩屑；使用抽筒、打筒、洛阳铲和抓斗等钻头时，随着冲击破碎岩石，岩屑便进入钻头内腔，提钻后清除。使用抽筒式钻头钻进或采用捞砂筒清除孔内钻屑时，钻孔内必须有冲洗液。

分类 工程钻探中采用的冲击钻进，按动力来源分为机械冲击钻进和人力冲击钻进；按悬吊钻头的方式。分为钢丝绳冲击钻进和钻杆冲击钻进；按冲击作用部位，分为直接冲击孔底式、冲击钻头式和钻具顶端冲击式冲击钻进；按破碎孔底岩石形状，分为全面冲击钻进和环状冲击钻进；按使用钻头形状，分为碎岩钻头冲击钻进、打筒冲击钻进、抽筒冲击钻进、洛阳铲冲击钻进和抓斗冲击钻进等。

钻进参数 包括冲击钻具自身重量、冲击高度和冲击频率。冲击钻具自身重量常根据钻头的每厘米刃长所需的钻具相对重力计算。钻进参数主要依据被钻岩石性质而定。其参考值如表所列。

应用范围 冲击钻进适用于松散地层和中硬以下基岩地层，尤其适于在卵石、砾石、漂石为主的地层和脆性中硬基岩中钻进。冲击钻进只能钻进垂直孔。钻孔口径从几十毫米至1．5m，冲击钻进深度一般在300m以内，最深不宜超过500m。