一種礦山勘探用直斜兩用高強(qiáng)度鉆塔的研制與應(yīng)用

吳勝濤

摘要 隨著技術(shù)的發(fā)展，煤礦企業(yè)對各種特定需求的鉆探工藝和技術(shù)提出了更高的要求。針對礦山勘探施工中場地狹小，設(shè)備運(yùn)輸、安裝困難，大多以斜孔勘探為主等施工特點(diǎn)，我公司（請客戶自行填寫）研制了一種礦山勘探用直斜兩用高強(qiáng)度鉆塔，使礦山的勘探更加高效。對此，文章從礦山勘探用直斜兩用高強(qiáng)度鉆塔的研制背景入手，對直斜兩用高強(qiáng)度鉆塔的基本結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)參數(shù)及其在實(shí)際礦山勘探中的應(yīng)用進(jìn)行了簡單的闡述。

關(guān)鍵詞 礦山鉆探；直斜兩用；鉆塔；研制；應(yīng)用

中圖分類號P634 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號2095—6363（2016）04—0018—01

鉆塔是鉆探設(shè)備中的一個重要組成部分，通常又稱為塔架、井架等。針對當(dāng)前礦山勘探特定需求對鉆探工藝的要求不斷提高，研究更加高效實(shí)用的鉆塔是鉆塔生產(chǎn)設(shè)計(jì)企業(yè)發(fā)展的需要。在此背景下，文章根據(jù)礦山勘探工程的需要，研制了一種礦山勘探用直斜兩用高強(qiáng)度鉆塔，使礦山勘探施工更加高效。

1一種礦山勘探用直斜兩用高強(qiáng)度鉆塔研制的背景

礦山勘探主要是在采區(qū)范圍內(nèi)找尋和探明主礦體上、下盤及深邊部的平行、分支或其他盲礦體，以增加后備儲量，延長礦山壽命；進(jìn)行礦產(chǎn)綜合利用研究，使之得到最充分合理的開采和利用等。礦山勘探施工額特點(diǎn)主要包括施工場地狹小、設(shè)備運(yùn)輸安裝困難、大多以斜孔勘探為主。針對礦山勘探施工的這種情況，研制了一種礦山勘探用直斜兩用高強(qiáng)度鉆塔。該種用直斜兩用高強(qiáng)度鉆塔的使用能有效降低運(yùn)輸、安裝成本，而且其在礦山勘探施工中效率高、性能好，使礦山勘探施工達(dá)到更高的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

2一種礦山勘探用直斜兩用高強(qiáng)度鉆塔研制思路及技術(shù)要求

2.1研制思路

結(jié)合常見礦山勘探施工的實(shí)際情況和特點(diǎn)，確定了直斜兩用高強(qiáng)度鉆塔的研制思路。

1）直斜兩用鉆塔應(yīng)與鉆探工藝相結(jié)合，優(yōu)化鉆塔，使其具有占地面積小、質(zhì)量輕且拆、運(yùn)、裝方便的特點(diǎn)；2）研制的鉆塔應(yīng)有靈活的導(dǎo)向裝置，在進(jìn)行斜孔鉆探施工時，能有效確保主動鉆桿的穩(wěn)定，且能夠保證主動鉆桿的中心線與立軸的軸線相重合；3）研制的鉆塔提升軸線在與立軸軸線相互重合的狀態(tài)下能在其共同的垂直軸線上實(shí)現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)，使斜孔鉆探的施工、就位更方便；4）研制的鉆塔要有前傾和后傾功能，鉆塔的前傾功能可以使鉆孔中心線與提升軸線相重合，使上、下鉆具更順暢；鉆塔的后傾功能主要能夠使鉆塔水平放置，使鉆機(jī)與鉆塔整體的搬遷更加方便。

2.2技術(shù)要求

1）鉆塔要有合理的結(jié)構(gòu)尺寸，使其在滿足自身穩(wěn)定性和強(qiáng)度要求的同時能更好的適用于礦山勘探各種地形條件；2）鉆塔應(yīng)具有有效的約束，使其在施工過程中更加穩(wěn)定；3）鉆塔應(yīng)與鉆機(jī)相互結(jié)合，兩者的組合高度應(yīng)以提升9m鉆桿為控制高程；4）鉆塔還應(yīng)結(jié)合鉆機(jī)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，使其在操作上更加人性化，使勘探施工更加安全可靠。

3一種礦山勘探用直斜兩用高強(qiáng)度鉆塔的基本結(jié)構(gòu)及其參數(shù)的設(shè)計(jì)

直斜兩用高強(qiáng)度鉆塔的基本結(jié)構(gòu)主要由天車、主腿、副腿、底座四部分組成，在研制過程中，分別對其基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，使其在礦山勘探中更加安全、實(shí)用。直斜兩用高強(qiáng)度鉆塔的塔高為7500mm、天車長度1700mm、天車滑輪間距1000mm、滑輪直徑∮350mm、底座長度5260mm、孔口中心線與鉆塔中心線間距570mm。鉆塔的基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)如下圖1所示。

3.1天車的設(shè)計(jì)

在研制過程中考慮到強(qiáng)力起拔天車受力易變形，為了在滿足天車設(shè)計(jì)強(qiáng)度的同時使更穩(wěn)定，在天車上用∮42鉆桿進(jìn)行拱形加強(qiáng)處理，進(jìn)一步提高天車的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)天車的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.2鉆塔主腿的設(shè)計(jì)

直斜鉆塔主腿塔身的主要結(jié)構(gòu)，上邊支撐著天車，下部與塔座轉(zhuǎn)動連接。因此，在主腿設(shè)計(jì)時采用高強(qiáng)度無縫鋼管，使具有足夠的強(qiáng)度，在結(jié)構(gòu)上分為上、下兩個部分，中間用法蘭盤連接，使其上、下可拆卸安裝，便于運(yùn)輸。

3.3鉆塔副腿的設(shè)計(jì)

鉆塔的副腿是塔身的重要輔助結(jié)構(gòu)，是調(diào)節(jié)鉆塔角度的主要結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)時將副腿分為2部分，即上半部分和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2部分。鉆塔副腿結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)范圍≥1000mm。在進(jìn)行小角度施工時，鉆塔的副腿結(jié)構(gòu)可以直接安裝在底座上。在進(jìn)行大角度施工時，鉆塔的副腿結(jié)構(gòu)可以借地生根，保證施工角度的要求。

3.4鉆塔底座的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)時，考慮到底座的安裝和運(yùn)輸，選擇用槽鋼作為底座的主體材料，并進(jìn)行分體制作，以滿足安裝與運(yùn)輸?shù)囊?。鉆塔底座的總體布局由上下各四條槽鋼構(gòu)成，其中下部四條槽鋼為縱向排布，上部四條槽鋼為橫向排布，以增加底座的穩(wěn)定性。在底座上部槽鋼布置時，中間兩條槽鋼的安裝應(yīng)考慮鉆機(jī)的安裝和孔口位置的關(guān)系，使底座和鉆機(jī)能夠更緊密的組合在一起。鉆塔的底座也是主要的鉆探工作平臺，考慮到礦山勘探施工面積小，底座尺寸應(yīng)進(jìn)行合理的選擇，以提高實(shí)用性。這種礦山勘探用直斜兩用高強(qiáng)度鉆塔在設(shè)計(jì)時選擇了較合理外形尺寸，其長度為5 500mm，寬度為4000mm。

4一種礦山勘探用直斜兩用高強(qiáng)度鉆塔在礦山勘探中的應(yīng)用

研制的鉆塔礦山勘探用直斜兩用高強(qiáng)度鉆塔在湖北黃石某礦山勘探施工進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用試驗(yàn)。在湖北黃石某礦山勘探施工現(xiàn)場，鉆探地點(diǎn)在礦山采區(qū)中間的小平臺上，可利用的鉆探施工面積很小，剛好能安裝上新研制5500ram×4000mm的底座，實(shí)用性得到了相關(guān)進(jìn)一步的驗(yàn)證。在湖北黃石某礦山勘探施工中，其鉆孔要求為：孔深300m，終孔口徑∮75mm，傾角為75°，巖心采取率≮80%。在該礦山鉆探施工中，利用新研制的直斜兩用高強(qiáng)度鉆塔、∮75mm繩索取心金剛石鉆具、長探GY-300A型鉆機(jī)等主要設(shè)備結(jié)合使用，鉆探的效率得到了有效的提高。