动力头钻机的工作特点［］
钻机按传动形式分类，可分为机械式和液压式两类。液压式传动由于它具有无级调 速、过载保护、自动控制，以及配置灵活、组装方便等方面的技术优势，已成为各类机械 实现传动与控制的重要手段，在国民经济发展中发挥着不可替代的作用。动力头钻机给进 行程长，自带钻塔（桅塔），无须建塔，容易实现斜孔钻进施工，还有体积小、质量轻、运转平稳、操作灵活省力等特点。尤其突出的特点是，在液压系统中采用了先进的负载敏 感液压回路，具有对钻进适应性强、钻进效率高、系统能量损耗小、发热少、传动效率高 等优良的技术性能。动力头钻机将成为我国地质岩心钻机的主流机型。
动力头钻机与立轴式钻机相比，具有以下优点：
（1）给进行程长。一般为3.5m，深孔钻机可达5m，比立轴式钻机的0.5～0.6m行程要长得多。目前绳索取心钻杆定尺长度3m（也有的采用4.5m），如完成3m钻进，立轴式钻机 要倒杆5～6次，而动力头钻机只需一次。减少了每次倒杆耗时多，可能造成岩心断裂和岩 心堵塞的几率。立轴钻机在每次倒杆时，必须使钻机回转器停止转动，而钻机的启动和停 止是靠离合器控制的，所以不如动力头钻机平稳，立轴钻机的瞬间高速转动容易使岩心产 生机械性破坏造成岩心堵塞。在较破碎地层，上述因素的影响尤为明显。因此，动力头钻 机在机械钻速、钻头寿命、回次长度和提钻间隔方面都要优于立轴钻机。这些优点对提高 钻探效率和质量都有直接的影响。
（2）整体性强。将动力机、钻塔、钻机本体集于一身，无需另建钻塔；便于进行斜孔钻进。搬迁时可明显节省搬迁时间，在交通不便地区尤为突出。动力头钻机搬迁一次只需 1～2天时间，而立轴钻机搬迁一次一般需要3～5天。
有关资料表明，在钻孔施工中，立轴钻机因设有钻塔，只是提下钻时间比动力头钻 机少，其他所有施工需要时间均比动力头钻机要多。施工1500m以内的钻孔，无论是钻进 软岩还是硬岩，动力头钻机的钻进施工时间一般均要少于立轴钻机。在软岩层中动力头钻 机节省时间要更多些。因为在软岩中钻头寿命更长，提钻时间间隔更大，提钻总时间也更 少，使动力头钻机提下钻辅助时间长的弱点得到改善。
动力头钻机桅杆高度有限，提下钻立根较短，提下钻次数变多，随着孔深的不 断增加，立根长度对施工时间的影响逐渐明显。1000m以内钻机可采用6m长的立根；1000～2000m钻机应采用9m长的立根；2000m以上钻机应采用更长的立根或配备钻塔。
（3）钻进适应性好。不同的钻进工艺方法和不同的岩层，对钻机的转速有着不同的要求，动力头钻机真正实现了无级调速，具有很强的适应性。
动力头钻机操作系统采用仪表化设计与操作，动力机运转、钻机运行、孔内情况、岩 心堵塞报警均可通过仪表反映出来。钻进时钻压系统预先设定，钻进中施加给钻头的压力 恒定，无需人为调整，使钻探更加科学化，并体现人性化管理和人性化操作。
（4）动力头钻机可在动力头的液压卡盘上方加接钻杆，所以在取心加接钻杆时无需将钻具提离孔底较大距离，这就大大降低了孔底坍塌掉块和钻头重复破碎及发生岩心堵塞的 概率，所以从某种程度上讲，施工过程中孔壁较稳定，较少发生岩心堵塞，取心率较高。而立轴钻机则相反，由于必须提出主动钻杆才能加接新钻杆，所以在钻进中遇到不稳定地 层时，有时出现不能加接新钻杆或钻具难以下放到孔底的情况，此时必须扫孔才能到达孔 底，这样既增加了辅助时间，又降低了钻头的实际寿命，并影响立轴钻机的钻进效率。
（5）由于部件间连接只是用管路连接，所以液压钻机可以按使用要求方便地增设不同机构，如把拖挂式形式改装成为履带自行底盘，只要利用控制阀从供给泥浆泵液压马达的 液压回路切换到履带行走液压马达液压回路上即可。
动力头钻机与立轴钻机主要特性对比［］
对钻探施工来讲，钻机的主要特性体现在以下方面：钻探效率、钻探质量、施工经济 性、施工安全性等，以下逐一分析对比。
（一）钻探效率
1.给进行程对钻探效率的影响
动力头钻机给进行程长，一般为3m左右，而立轴钻机一般为0.5～0.6m。钻进过程中，加接单根钻杆（一般3m）后，动力头钻机可连续平稳给进，一气呵成，完成3m进尺；而 立轴钻机至少要倒杆4次，且每次倒杆都须停车（钻机回转器停止转动），不仅增加了辅助时间，而且倒杆后重新启动时，钻头在很短的时间内经历从静止到高速转动的变化过程，钻进技术参数在一段时间内难以达到最优。同时由于立轴钻机停车、开车是靠离合器控 制，启动不够平稳。这一停一开，易使岩心产生机械性破坏，发生断裂、破碎而造成岩心 堵塞，影响了钻探效率和钻头寿命。这些现象和问题，在破碎地层会更加突出。因此，动 力头钻机在机械钻速、钻头寿命、回次进尺和提下钻间隔等方面都优于立轴钻机。这些对 钻探效率有着直接影响，而且对深孔钻探的影响会更加明显。
2.加接单根对钻探效率的影响
动力头钻机加接单根时，可直接在机上加接，不需将钻头提离孔底和移动钻机。而普 通立轴钻机在加接单根时，必须先将主动钻杆提出孔外并移开钻机后才能加接，既增加了 辅助时间，又增加了岩心堵塞的概率。当钻遇破碎等复杂地层时，还会出现加不上单根和 钻具不能直接下到孔底的现象，此时必须进行扫孔才能下到孔底；若岩心堵塞，则缩短回 次进尺，增加打捞岩心次数，这样会大大增加辅助时间，又降低钻头的使用寿命，在深孔 钻进中尤为突出，在一定程度上影响钻探效率。
3.提下钻速度对钻探效率的影响
提下钻是钻探施工过程中一项主要工作，即使采取WL钻探，由于受钻头寿命的限制，提下钻也是经常性的工作，岩石越硬、可钻性越高，钻头寿命越短，提钻次数越多（不提 钻换钻头技术还不成熟，故除外），因此，提下钻速度对钻探效率有着重要的影响，而且 随着钻孔的加深，影响会更加显著。动力头钻机一般不采用钻塔，受桅塔高度的限制，立 根长度一般为6m，提下钻速度慢；而立轴钻机采用钻塔，立根长度长，一般为9～18m，提下钻速度远远超过动力头钻机。所以说动力头钻机在提下钻速度方面明显不如立轴钻 机，特别在深孔钻探中对钻探效率有着更加明显的影响。
4.其他辅助工作的影响
动力头钻机搬迁、安装方便，占用地盘小，减少平整地盘和搬迁、安装时间。动力头钻机搬迁、安装时间一般只需要1～2天，立轴钻机则需要4～6天。
综上所述，对这两种钻机影响钻探效率的主要因素作定性对比见表5-1。
表5-1 动力头钻机与立轴钻机定性对比
（二）钻探质量
动力头钻机给进行程长，操作简单、轻便，运转平稳，一个回次钻进中可实现长行程 平稳给进，减少岩心堵塞，延长回次进尺。而立轴钻进在一个回次中至少要倒杆4～5次。每次倒杆需停车、开车，加之启动不稳，会造成岩心断裂，易发生岩心堵塞，不仅减少了 回次进尺，而且会造成岩心破损，影响岩心采取率，尤其在破碎地层会更加明显。因此，动力头钻机的岩心采取率较高，岩心质量较好，施工质量一般优于立轴钻机。
（三）施工安全性
与立轴钻机相比动力头钻机设备安装简便，无高空作业，可有效避免设备安装过程中 的机械和安全事故；工作过程中，动力头钻机启动柔和，运转平稳，可有效地减少孔内和 机械事故；动力头钻机能长行程连续作业，不用倒杆，可有效减少岩心堵塞、卡钻等孔内 事故，这在破碎地层中，尤为明显；另外工作中无须塔上作业，避免了塔上作业的风险。
（四）其他
与立轴钻机相比，动力头钻机的转速范围宽，能够进行无级调速，且动力头通孔直径 大，桅塔角度调节方便等，能够较好地满足多种钻进工艺的要求，如既能满足金刚石钻进 高转速要求，也能满足液动锤冲击回转低转速要求，还能满足RC连续取心（样）大通孔 和不同倾角钻孔安装调节的要求。此外，动力头钻机还有利于实现远程监测和控制。
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