組合式兩腳鉆塔的研制與應(yīng)用

孫國華 楊春沛

（東煤地質(zhì)局一0一隊(duì)，遼寧 調(diào)兵山 112700）

在當(dāng)今市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下，我們地質(zhì)勘探行業(yè)為了加快勘探速度 ，在鉆塔的輕便、通用、安裝、拆卸、運(yùn)輸?shù)确矫孀隽诉M(jìn)一步的研究和探索。我所在的單位在總結(jié)以往使用過的木制兩腳塔、三角塔、四角直塔等的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，研制出組合式兩腳塔，通過各種條件的生產(chǎn)試驗(yàn)，特別是在高山、丘陵地區(qū)施工，應(yīng)用效果更為突出，在勘探區(qū)施工，可實(shí)現(xiàn)當(dāng)天搬家，當(dāng)天安裝，當(dāng)天開孔。使用組合式兩角塔后，臺(tái)月效率等各項(xiàng)指標(biāo)都大大提高，為縮短拆、安、運(yùn)時(shí)間創(chuàng)造了有利條件。

1 組合式兩腳鉆塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 組合式兩腳鉆塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

鉆塔由天車、主腿、后支撐，塔框，繃?yán)K等組成，兩根主腿用天車和塔框聯(lián)合成"A"型，中部由后支撐支護(hù)，上部用繃?yán)K穩(wěn)定，下部通過絞鏈座于基臺(tái)上（圖1）。

天車采用“拱形轉(zhuǎn)向架”結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面尺寸較小，重量較輕，具有較大的承載能力，主腿由三根直徑為73mm 巖芯管組成，截面形狀等腰三角形。這種結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，加工方便，鉆塔也較穩(wěn)定，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝、拆卸、搬遷。

同時(shí)，這種結(jié)構(gòu)受力比較合理，比槽鋼塔梁承載能力大。

后撐、塔框、繃?yán)K主要起穩(wěn)定鉆塔作用，塔框還有助于封塔以防寒、防雨、存放鉆桿立根等。

強(qiáng)力拔起時(shí)，,繃?yán)K是鉆塔穩(wěn)定之關(guān)鍵，因此，使用兩腳塔，繃?yán)K的安裝質(zhì)量必須有嚴(yán)格的要求。

1.2 主腿的斷面與穩(wěn)定性的考慮

主腿橫斷面形狀的選擇是鉆塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中極為重要的部分，因?yàn)樗鹊钠茐耐ǔ＞哂袣男缘模巧婕叭松戆踩拇笫?，所以一定要慎之又慎?/p>

另外，主腿的受力情況是復(fù)雜的，如果主腿的長細(xì)比（柔度）過大，可能由于超過屈服極限而破壞。根據(jù)歐拉公式PK=EJ/KLL,其臨界載荷P 與剛度EJ 成正比，而與其長度L 的平方成反比。細(xì)長塔腿的臨界載荷不會(huì)因?yàn)閼?yīng)用較高屈服應(yīng)力的鋼材而增大。臨界載荷可以籍以增大其橫截面的慣性矩J 而增大，即可將材料盡可能遠(yuǎn)離橫截面形心分布來實(shí)現(xiàn)，因此管件就經(jīng)濟(jì)的多，縮小管狀截面壁的厚度而增大其橫向尺寸，可以使腿的穩(wěn)定性增加，然而，管壁的厚度有一定下限，太薄，管壁本身就不穩(wěn)定了，這樣，不是按腿的整體產(chǎn)生彎曲，而是管壁產(chǎn)生折皺變形，產(chǎn)生局部彎曲。

組合式兩腳鉆塔在設(shè)計(jì)，加工，使用過程中分別選定了三種鉆塔規(guī)格（表1）

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2 對(duì)鉆塔的合理使用，提出如下要求：

2.1 嚴(yán)禁加長升降把操作升降機(jī)

鉆機(jī)最大載荷能力：

P=nQN

式中：n為強(qiáng)力提拉時(shí)的繩數(shù)，Q為升降機(jī)單繩提升能力，N為升降機(jī)的超載系數(shù)，取1.5。

2.2 對(duì)施工孔深的要求

用直徑為43.5毫米的鉆桿鉆進(jìn)，孔深400米時(shí)鉆具重量?jī)H為2.76噸；用直徑為50毫米鉆桿鉆進(jìn)750米井深時(shí)，鉆具重量也只有4.53噸，下鉆時(shí)沖出系數(shù)取3，鉆塔載荷為20噸左右對(duì)鉆塔來說也是安全的。

3 施工中應(yīng)注意的幾個(gè)問題

3.1 立放塔時(shí)，所有人員不得在鉆塔起落范圍內(nèi)，立放塔時(shí)避免上下顫動(dòng)，禁止使用單繩拉塔，以免發(fā)生危險(xiǎn)。

3.2 繃?yán)K是穩(wěn)定鉆塔的關(guān)鍵，因此，必須選用較好的鋼絲繩，要求直徑3/4〃～5/8〃（直徑不大易繃緊鉆塔），繩卡連接部位要挽回卡緊，防止松脫。

3.3 處理孔內(nèi)事故強(qiáng)力起拔時(shí)，死繩不能固定在一個(gè)塔腿上或底基臺(tái)上，以免改變鉆塔受力方向，死繩要固定在塔中心位置。操作升降機(jī)時(shí)，不能猛拉急剎反復(fù)操作，也不能將升降把壓死，以防拉壞升降機(jī)和鉆塔。

3.4 打吊錘時(shí)，應(yīng)使用天車，不能在一個(gè)塔腿上吊一個(gè)滑車來進(jìn)行，避免拉壞塔腿。

3.5 如果使用土電梯，重錘要放在塔外，以防傷人。

[1]張西坤，靳益民.關(guān)于鉆塔的幾個(gè)問題的探討[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2009-07-25.

[2]洪江.XY 系列鉆機(jī)吊臂式鉆塔的設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].貴州地質(zhì)，2005-06-30.

[3]卜長根.平面連桿機(jī)構(gòu)在鉆塔設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].工程機(jī)械，2001-03-10.