潜孔锤（DTH）钻具在地下采矿作业中发挥着至关重要的作用。潜孔锤由压缩空气驱动，可将高能冲击力直接传递至钻头，从而实现快速穿透，并在坚硬岩层中表现出色。与传统的旋转钻井相比，潜孔锤技术具有更高的钻孔效率、更优异的孔径直线度以及在复杂地质条件下可靠的作业性能。
在地下金属矿山、非金属矿山和煤矿中，潜孔锤（DTH）钻探工具广泛应用于各种类型的钻孔。本文详细介绍了主要钻孔类型、其特点以及推荐的潜孔锤配置，帮助工程师选择合适的工具，从而实现更安全、更高效的地下开发。
1. 潜孔锤钻井工具的工作原理
潜孔锤钻井系统主要由锤头、钻头、钻杆和接头组成。压缩空气通过钻柱进入潜孔锤，驱动活塞直接冲击钻头。这种冲击能量能够有效地破碎岩石。
与顶锤钻机不同，DTH 工具将冲击能量直接传递到钻头，最大限度地减少能量损失，即使在坚硬的岩层中也能确保钻出更深、更直的孔。
2. 地下矿井中使用潜孔钻具钻探的主要钻孔类型
潜孔锤钻机用于钻探五种主要类型的钻孔。每种类型的钻孔都具有不同的采矿功能，并且需要特定的工具配置。
2.1 生产爆破孔
生产爆破是潜孔钻机在地下矿山中应用最广泛的领域。在地下采矿中，炸药被放置在这些孔中，以破碎岩石并高效地提取矿石。潜孔钻机可以钻出直径从90毫米到200毫米以上的孔，深度可达数十米。由此形成的笔直孔洞确保了爆破的均匀性，并提高了矿石回收率。
典型参数
- 直径：Ø89–Ø165 毫米（中等深度孔）；Ø165–Ø254 毫米（深孔）
- 深度：5–40 米（中深井），40–100+ 米（深井）
- 钻孔方式：扇形或平行钻孔
- 间距：2.5–6 米，具体取决于采场设计。
应用场景
在采场中钻取中深孔爆破孔，以破碎矿石进行开采。配备潜孔锤（DTH）模块的现代化地下大型钻机（例如，山特维克DD421）可钻取长而直的孔，有助于确保可控爆破和高矿石回收率。
推荐的DTH配置
- 1.5–2.5 MPa 中压锤
- Ø127毫米钻杆
- 带有球形按钮的硬摇滚DTH比特
2.2 岩石螺栓孔
为确保隧道和采场的稳定性，采用潜孔钻机钻孔，以便安装锚杆和灌浆。这些加固系统能够增强岩体强度，防止坍塌，从而提高矿山整体安全。
典型参数
- 直径：Ø38–Ø51 毫米
- 深度：1.5–6 米
- 角度：垂直或倾斜 15°–45°
应用场景
用于巷道和洞室支护，尤其适用于岩石硬度或磨蚀性导致传统顶锤钻孔效率低下的情况。
推荐的DTH配置
- 0.5–0.7 MPa 低压锤
- Ø22/25 毫米六角钻头钢
- 小直径DTH比特
2.3 勘探和岩心取样孔
在采矿作业开始前，需要钻探勘探孔以研究地质构造和矿石分布情况。潜孔锤钻机（DTH）因其钻探速度快、取样准确而备受青睐，是地质勘测和资源评估的必备工具。
典型参数
- 直径：Ø76–Ø127 毫米
- 深度：50–300米
- 岩心回收率要求：使用专用岩心钻筒时回收率>85%
应用场景
勘探孔是从内部巷道水平或倾斜钻探的，目的是验证矿化程度、厚度和品位连续性。
推荐的DTH配置
- 高压锤
- 双壁钻杆
- DTH兼容型岩芯钻头和岩芯筒系统
2.4 排水孔和泄压孔
地下矿井积水会导致结构不稳定和设备损坏。潜孔锤钻探工具用于钻出排水孔或降水孔，以排出多余的水或测试地下水压力和流量，从而预防洪涝灾害。
典型参数
- 直径：Ø89–Ø133 毫米
- 深度：20–150米
- 角度：向上钻孔以减少钻屑堵塞
应用场景
- 煤矿瓦斯抽采
- 含水层的预排水
- 高应力岩体中的压力释放
推荐的DTH配置
- 高压反循环锤
- Ø114 毫米套管推进系统
- 专为含水地层设计的钻头
2.5 通风孔
适当的空气流通对地下采矿安全至关重要。潜孔锤通常用于钻取大直径通风孔，以改善空气流通、减少粉尘并去除有害气体，从而为矿工提供更安全的工作环境。
技术参数
- 直径：φ75–φ150 毫米
- 深度：10–80 米
- 图案：平行孔、成组孔或与道路相连的孔
应用程序
- 辅助通风
- 局部通风
- 横向通风
- 紧急通气
推荐的DTH工具
- 中高压潜孔锤
- 大气流冲洗系统
- 通风钻头，具有增强的耐磨性
3. 潜孔锤钻井工具的主要优势
DTH系统具有多项性能优势，使其成为坚硬岩层地下环境的理想选择：
3.1 高冲击能量和穿透率
DTH锤每分钟通常可进行800-2500次冲击，单次冲击能量可达300-1500焦耳，即使在高强度地层中也能快速破碎岩石。
3.2 极佳的孔径直线度
由于锤头位于钻头正后方，钻柱保持稳定。井眼偏差通常小于1‰，因此潜孔锤非常适合深井生产和排水作业。
3.3 对坚硬和磨蚀性岩石具有很强的适应性
在硬度 f = 8–18 的地层中，DTH 的钻速可达 0.5–2 米/分钟，在类似条件下优于顶锤钻井或旋转钻井。
3.4 孔径范围广
典型直径范围为 Ø89 毫米至 Ø305 毫米，有些系统能够钻出直径达 Ø1000 毫米的孔，用于特殊应用。
4. 结论
总之，潜孔锤钻机在地下采矿中主要用于钻取爆破孔、通风孔、排水孔、勘探孔和加固孔。其强大、精准、高效的钻孔能力使其成为现代采矿作业中不可或缺的工具。
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