科技部正式发布的《国家绿色低碳先进技术成果目录》包括18项水污染治理技术、15项大气污染治理技术、23项固废处理技术等共85项先进技术成果。
1. 技术名称
高频声波振动钻进取样装备及技术
2. 适用范围
污染场地非卵石层取样、岩土工程勘察、浅层矿产勘查。
3. 技术内容
3.1 技术原理
声频（或称声波，下同）振动钻进技术原理如图 1 所示，高速液压马达驱动一对偏心轴反向旋转，横向力相互抵消，向下则产生周期性激振力，当振动与钻具自然谐振频率叠合时，系统产生共振，具有最大钻进能量。
技术路线为：采用高频动力头提供振动力，将钻具贯入地层，不用泥浆，可连续快速钻取地表至特定深度的原状样品；配合使用套管或螺旋中空管钻进，可采集地下水样或建造地下水监测井；配合使用污染物监测仪器和特质电缆，可在线采集不同位置的污染物浓度并传输至地面；配合使用注浆泵和注浆管，可将修复药剂注入至目标层位。配合使用脱落锥，可完成物探爆破孔的施工。
钻机振动频率 50Hz～180Hz，液压系统工作压力 21MPa，振动力 140kN，给进行程＞3.0m，给进力＞32kN，提升力＞64kN，最大扭矩＞1800N·m，最大转速＞250r/min。
3.2 主要创新点
（1）声频振动钻进时不使用冲洗液，可在干旱无水环境及松散软地层钻探使用，对样品和环境无污染，可获得连续、弱扰动柱状样品。
（2）钻具不回转或仅做极低速旋转以防松扣，使旋转摩擦阻尼大幅减小，节省动力输出；高频振动钻进（50Hz～200Hz）避开了土层固有频率（＜30Hz），使钻具周围土粒完全液化，钻进阻力小，钻进速度大幅提高，尤其适合于砂层等松散地层取样，克服了常规低频振动和旋转取样导致样品易散落的缺点。
4. 污染治理或环境修复效果
钻进过程中不使用泥浆、泡沫等介质，对样品和环境无污染，最大取样直径 130mm，钻孔深度可达 50m 以上，优于直推式取样钻机。
5. 技术示范情况
该技术在复杂地层的无污染、弱扰动取样效果显著，已有 6个工程项目应用。以山西尾矿坝闭库勘察工程为例，勘察完成1#、2#赤泥库坝顶及黄土坝体 859 平台 22 个勘探钻孔，其中孔径 115mm 的单孔最大钻深 44m，累计进尺 600 多米，获取了 300多组原状土样。取样质量高，对土体扰动小，不需泥浆，钻进速度较常规 SH30 钻机快 1 倍，钻孔深度大。
6. 投资估算
单台设备投资约 75 万元。
7. 投资回收期
设备静态投资回收期约 1 年。
8. 技术成果转化推广前景
该技术取样质量高，在土壤污染场地调查、治理与修复、高等级工程勘察、水溶性矿物勘探、浅层地源热泵孔和物探爆破孔等方面具有良好的市场前景。此外，目前国外进口50m 声波钻机的价格约 300 万元，国内通过进一步优化研发及批量生产，成本可控制在 50 万～75 万元，售后服务费用也显著降低。预估该类钻机的年需求量约 200 台，市场前景良好。
