1.一种自驱动的复合增速型冲击破岩钻进装置,包括自驱式潜孔锤(1)和与自驱式潜孔锤(1)相连的冲击器接头(2),自驱式潜孔锤(1)包括外套管(4)和潜孔锤活动头(5),冲击器接头(2)内部设置有导气通道(3),其特征在于:外套管(4)内部设置有线圈、回转增速装置(7)、气缸(8)和进气室(9),气缸(8)包括气缸前室(15)、气缸后室(16)和中部活塞(17),中部活塞(17)上设置有磁体环(28)和线圈,线圈的两端分别与回转增速装置(7)的正负极相连,回转增速装置(7)与潜孔锤活动头(5)相接触;回转增速装置(7)包括轴承(12)、导气管(13)和电机(14),潜孔锤活动头(5)内壁与轴承(12)连接,潜孔锤活动头(5)外壁与外套管(4)的一端连接,导气管(13)设置在电机(14)内部,导气管(13)的一端插入轴承(12)内部;气缸前室(15)、气缸后室(16)与外套管(4)之间均有导气间隙(30);气缸后室(16)包括第二导向密封套(26)和冲击底座(27),冲击底座(27)的一端与外套管(4)内壁连接,冲击底座(27)的另一端与第二导向密封套(26)的一端连接;第二导向密封套(26)的另一端与中部活塞(17)内壁间隙连接,导气管(13)的另一端插入第二导向密封套(26)内部;进气室(9)包括进气堵头(18)和堵气芯(19),堵气芯(19)设置在进气堵头(18)与冲击器接头(2)之间;气缸前室(15)设置有第一导向密封套(25),第一导向密封套(25)的一端与中部活塞(17)间隙连接,第一导向密封套(25)的另一端与进气堵头(18)外壁连接;进气堵头(18)的一端设置有第一气孔(20),进气堵头(18)的另一端设置有第二气孔(21),进气堵头(18)的内部设置进气通道(22),第一气孔(20)插入第一导向密封套(25)内部。
2.根据权利要求1所述的一种自驱动的复合增速型冲击破岩钻进装置,其特征在于:堵气芯(19)包括弹簧(23)和单向阀(24),单向阀(24)的一端连接弹簧(23)的一端,单向阀(24)的另一端堵住导气通道(3);弹簧(23)的另一端连接第二气孔(21)。
3.根据权利要求1所述的一种自驱动的复合增速型冲击破岩钻进装置,其特征在于:中部活塞(17)与线圈间隙连接;中部活塞(17)与外套管(4)内壁间隙连接。
4.根据权利要求1所述的一种自驱动的复合增速型冲击破岩钻进装置,其特征在于:潜孔锤活动头(5)包括钻头(11),钻头(11)上开设有多个导气孔(10)。
5.一种冲击破岩钻进方法,其特征在于:采用如权利要求1-4任一项所述的自驱动的复合增速型冲击破岩钻进装置实现,包括以下步骤:步骤一、将自驱式潜孔锤(1)与冲击器接头(2)连接,深入岩层(29)中进行钻进作业;步骤二、当潜孔锤活动头(5)的钻头(11)触碰岩层(29)并与岩层(29)紧密接触时,冲击底座(27)与中部活塞(17)紧密接触,潜孔锤活动头(5)由于轴向力的挤压处于向内收缩的状态;步骤三、开启钻机,压缩空气经冲击器接头(2)内部的导气通道(3),顶开单向阀(24),进入进气室(9),经第二气孔(21)进入进气通道(22),经第一气孔(20)进入气缸前室(15)内的导气间隙(30),经导气间隙(30)进入气缸后室(16),当气缸后室(16)内部气压达到一定压力,压缩空气推动中部活塞(17)靠近第一导向密封套(25),压缩气缸前室(15)内部空气,同时,中部活塞(17)外壁的磁体环(28)切割铜线圈(6)产生感应电流;步骤四、中部活塞(17)与第二导向密封套(26)分开后,空气经第二导向密封套(26)、导气管(13)和导气孔(10)排出,此时气缸前室(15)内部气压大于气缸后室(16)内部气压,中部活塞(17)向第二导向密封套(26)靠近,最终推动冲击底座(27),将钻头(11)向外伸出;与此同时,磁体环(28)再次切割铜线圈(6)产生感应电流;步骤五、外套管(4)驱动钻头(11)持续冲击回转作业,磁体环(28)切割铜线圈(6)产生的感应电流经回转增速装置(7)处理后作为电机(14)的能量源,为电机(14)稳定供能,电机(14)再经轴承(12)将动力传递,进一步实现钻头(11)的回转增速;步骤六、重复步骤三至步骤五,完成钻进作业,停止通入压缩空气。