一、标准基本信息
标准编号：T/CI 1195—2025
标准名称：《矿山大直径钻井气液双循环潜孔锤钻进技术规程》
发布机构：中国国际科技促进会
起草单位：中煤科工西安研究院（集团）有限公司、吉林大学、淮南矿业（集团）有限责任公司、中国地质科学院勘探技术研究所、宣化苏普曼钻潜机械有限公司等
发布时间：2025 年 9月30日
实施时间：2025 年 9 月30日
二、标准制定背景与意义
1. 行业现状
大直径钻井 (300~1200mm) 在矿山瓦斯抽采、通风、排水、救援通道等领域应用广泛；传统钻进技术效率低、适应性差，尤其在硬岩和含水层中问题突出；气液双循环潜孔锤技术展现高效、节能、适应性强等优势，但缺乏统一规范。
2. 标准意义
填补空白：首次系统规范该技术，为行业提供全面技术依据
提升效率：明确参数优化方向，提高钻进效率 3~10 倍（较常规方法）
安全环保：强化事故预防和绿色钻探要求，响应 "双碳" 战略促进行业升级：推动技术创新和成果转化，规范市场秩序
三、核心技术原理与特点
1. 基本原理
"冲击破碎 + 回转切削 + 同步排渣" 三位一体工作机制：
冲击系统：压缩空气驱动活塞高频冲击 (600~900 次 / 分钟)，破碎岩石
回转系统：钻头同步旋转，辅助切削，提高破碎效率
排渣系统：液体冲洗液循环排渣，提高携岩能力
2.气液双循环技术特点
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循环方式 |
工作流程 |
优势 |
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气动循环 |
压缩空气→三壁气水龙头（三壁气盒子）→三壁钻杆进气腔→气闭式潜孔锤→三壁钻杆排气腔→三壁气水龙头（三壁气盒子）排出 |
高效破岩，适用于硬岩 |
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液动循环 |
钻井液→三壁气水龙头（三壁气盒子）→三壁钻杆内腔→气闭式潜孔锤→孔底排渣→从环空返回 |
护壁稳定，降尘降噪，适用于含水层 |
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双循环协同 |
气液联合作用，分别负责冲击碎岩及护壁排渣 |
适应复杂地层，提高效率和稳定性 |
四、标准主要内容框架
1. 范围
本文件规定了矿山大直径钻井气液双循环潜孔锤钻进技术的配套设备与工具要求、钻进工艺参数、施工流程、质量控制、安全与环保要求、验收与记录等。
本文件适用于矿山地面钻井工程中瓦斯管道井、通风井、排水井、救援通道等直径介于300 mm～1200 mm、井深800 m以内的工程井施工。
2. 设备及工具要求
核心设备清单：钻机、空气压缩装置、泥浆泵及固控装置、三壁钻具系统、附属配件等。
3.钻进工艺参数
——钻井直径300 mm～600 mm时，推荐20 r/min～40 r/min；——钻井直径600 mm～900 mm时，推荐15 r/min～30 r/min；
——钻井直径900 mm～1200 mm时，推荐5 r/min～20 r/min。
供气量和压力：应根据钻井直径适配的潜孔锤冲击器性能参数来合理选择供气量：
——钻井直径300 mm～600 mm时，供气量30 m3/min～50 m3/min；
——钻井直径600 mm～1200 mm时，供气量50 m3/min～80 m3/min。
钻井液流量和压力：应根据钻井液循环方式（正循环或反循环）、钻具钻井液通径、环空截面、钻井深度等合理设计钻井液流量和压力，保障钻井液上返流速，实现充分携渣、冷却和润滑。
4施工流程：包括：施工准备-开孔-扩孔钻进-下管及固井-井内事故预防。
5质量控制：包括：钻井质量要求、检测方法、质量措施。
6 健康、安全与环保要求：包括：健康管理、安全措施、环保要求、验收与记录。
五、创新点与技术优势
1. 技术突破
双循环协同机制：解决单一循环适应性局限，尤其在含水层和硬岩交互地层表现优异
集束式潜孔锤：多锤组合实现超大直径 (>800mm) 钻孔，效率提升 2.6 倍以上
三壁钻具系统：创新设计三壁钻具系统包含三壁气水龙头（三壁气盒子）、三壁主动钻杆、三壁钻杆和气闭式潜孔锤等，实现高压气体独立驱动潜孔锤破岩，泥浆清排孔内岩屑并保持孔壁稳定，集气动潜孔锤高效破岩和泥浆循环排渣护壁优势于一体，解决富水、富气、力学不稳定等复杂地层气动潜孔锤高效扩孔难题。
2.与传统技术对比
相较于常规钻进方法，如硬质合金钻进、钢粒钻进等，潜孔锤钻进通过冲击碎岩的方式，其钻进效率有显著提升，特别适用于硬岩和坚硬岩层；同时钻头寿命较长，减少了更换钻头的频率，从而降低了钻探成本，提高了整体作业效率。相较于气动潜孔锤钻进技术，钻遇埋深超过 300 m 富水地层时，孔内涌水背压导致气动冲击破岩能力显著减弱、排渣困难，钻进效率急剧降低、甚至无法进尺，且容易造成孔壁失稳。气液双循环潜孔锤钻进技术，其同轴式三壁钻具和钻孔壁构建 4 条独立流道，借助三壁钻具系统实现高压气体独立驱动潜孔锤破岩，泥浆清排孔内岩屑并保持孔壁稳定，实现孔底泥浆与压缩空气的相互隔离。该钻进方法集“气动潜孔锤旋冲破岩+泥浆循环排渣+泥浆维护孔壁稳定”多工艺优势于一体，突破孔壁不稳定地层、深部强涌水涌气地层气动潜孔锤无法钻进的技术瓶颈。
六、应用场景与工程价值
主要应用领域：
煤矿瓦斯治理：大直径瓦斯抽采井，提高抽采效率，降低突出风险
矿山安全工程：通风井、排水井、应急救援通道，保障安全生产
金属矿山：大直径充填井、下料井，提升生产效率
灾害防治：滑坡治理、尾矿库监测孔等，提高工程安全性
工程价值案例：
效率提升：某矿瓦斯抽采井施工，效率提升 3 倍，工期缩短 60%
成本降低：减少设备投入，降低能耗约 30%，延长钻头寿命 2~3 倍
安全保障：应急救援通道快速打通 (≤72 小时)，为矿难救援赢得宝贵时间
七、标准实施建议
前期准备：组织技术人员参加标准宣贯培训；根据工程特点选择合适的设备组合和工艺参数
现场应用：严格按标准要求配置设备，做好调试和安全检查
建立钻进参数日志，及时分析调整，优化施工方案
持续改进：收集应用数据，反馈标准执行情况，针对特殊地层，开展技术创新和参数优化研究。
八、总结
《矿山大直径钻井气液双循环潜孔锤钻进技术规程》作为国内首个该领域标准，首次系统规范了气液双循环潜孔锤钻进技术的全流程，填补行业空白，为矿山大直径钻井工程提供了科学、可靠的技术依据。该标准的实施将有力推动矿山钻探技术升级，促进绿色安全高效发展，对提升我国矿山工程技术水平具有重要意义。建议相关单位认真学习标准内容，结合工程实际，充分发挥气液双循环潜孔锤技术优势，推动矿山行业高质量发展。
