冲击式水井钻机的工作原理

钻头的垂直往复运动使钻头撞击井底以破坏岩层。结构简单，但没有循环清洗系统，切屑和钻孔机的拆卸不能同时进行，因此工作效率低。钻孔深度一般在250米以内，有些可达500至600米。主要类型如下。

一种简单的冲击钻，利用钻头本身的重量来冲击地层。钻头的下端是一些可折叠的尖角襟翼。

钢丝绳冲击钻由顶部的桅杆和提升滑轮，钢丝绳，冲击机构，钻头(包括钻杆和钻头)，电动机等组成。

复合水井钻机的工作原理有两种类型：一种是在旋转式旋转钻床的基础上增加冲击机构，旋转钻孔是主要的。遇到卵石层时，两个水井钻井平台均受冲击钻孔，对各层岩的适应性较强；另一种是结合了冲击和回转的水井钻机，例如风力驱动的井下锤式钻机。其使用的潜孔锤钻包括气缸套和在气缸套中上下移动的活塞。

冲击式水井钻机的核心在于通过高频冲击力破碎岩石，结合循环排渣系统实现高效钻进。其工作原理可分解为以下模块：

动力驱动与能量转化
设备采用全液压动力系统，通过大排量液压泵驱动冲击机构，将液压能转化为机械冲击能。相较于传统机械传动，液压系统可实时调节冲击频率（通常可达30-50次/分钟）和单次冲击力（最高达200kN），适应不同硬度的岩层13。

冲击机构与钻头设计

冲击活塞组：通过液压油缸推动活塞往复运动，带动钻杆产生垂直向下的冲击力。例如在硬岩层作业时，可通过调节油压将冲击能提升至12kJ以上，实现花岗岩、玄武岩等致密地层的快速破碎。
特种钻头结构：采用高锰钢合金镶嵌的十字形或锥形钻头，配合耐磨涂层技术，在冲击过程中形成局部应力集中，降低钻头损耗率。
排渣与循环系统
冲击钻进过程中，配套的气举反循环装置通过高压气流将岩屑从钻杆内部快速排出，避免孔底堵塞。例如在卵砾层施工时，系统可维持0.5-1.2m³/min的排渣效率，显著提升成孔质量。