全液壓鉆機(jī)的生產(chǎn)應(yīng)用效果

趙　洪

（河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì)，河北張家口075000）

全液壓鉆機(jī)的生產(chǎn)應(yīng)用效果

趙洪*

（河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì)，河北張家口075000）

簡要介紹了2種全液壓鉆機(jī)的性能、應(yīng)用條件及應(yīng)用效果，分析了其在使用過程中存在的優(yōu)點(diǎn)和不足之處。

全液壓鉆機(jī)；繩索取芯鉆探；應(yīng)用效果

1　概述

2008年我隊(duì)在內(nèi)蒙古鑲黃旗和康?？h境內(nèi)進(jìn)行銅、鉛、鋅、金、銀地質(zhì)勘探找礦，應(yīng)用Atlas copco公司生產(chǎn)的CS14型全液壓鉆機(jī)和NQ型繩索取芯鉆具進(jìn)行鉆探施工，取得了很好的效果，不僅大幅度提高了臺月效率，而且提高了巖芯采取率等鉆探質(zhì)量指標(biāo)。

礦區(qū)內(nèi)巖石主要有以下幾種：

海西期花崗巖：巖石呈肉紅色，半白非粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由石英、鉀長石、斜長石、黑云母組成。硬度一般為7級左右。

石英巖：白色或乳白色，礦物成分主要為他形粒狀石英組成，巖石節(jié)理，裂隙發(fā)育，石英巖出現(xiàn)在花崗巖等閃長巖接觸帶，石英普遍發(fā)生電氣石化，硬度一般為7～8級左右。

閃長巖：灰白色或灰黑色，半白形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由角閃石、斜長石組成。角閃石約為30%～40%，斜長石占60%～70%，局部硅化、鉀化。閃長巖中呈現(xiàn)花崗巖同化混染帶，硬度一般為5級左右。

2009～2010年我隊(duì)在赤城縣黃土梁金礦區(qū)使用XDL-1200型全液壓鉆機(jī)和JS75型繩索取芯鉆具進(jìn)行鉆探施工，也取得了較好的效果。該礦區(qū)地層巖石主要為正長巖。

2　CS14型鉆機(jī)性能

取芯作業(yè)深度（繩索式或傳統(tǒng)式）均勻地質(zhì)巖層垂直向下鉆探作業(yè)。見表1。

表1　鉆機(jī)性能

卷揚(yáng)器提升能力：主卷揚(yáng)器提升拉力：單繩—空卷筒80kN；提升速度：空卷筒44m/min；鋼纜尺寸：35m×16mm。

繩索卷揚(yáng)器提升拉力：單繩—空卷筒11.9kN，單繩—滿卷筒3.0kN；提升速度：空卷筒144m/min；滿卷筒453m/min；鋼纜尺寸：1830m×4.76mm（3/16″），或975m×6.735mm（1/4″）。

鉆塔和給進(jìn)系統(tǒng)：給進(jìn)行程：3.5m；給進(jìn)速度：快速和慢速帶變速控制；推進(jìn)力：59.6kN；提拔力：138kN；鉆探角度：垂直向下水平向下45°；鉆桿提升行程：6.09m；鉆塔傾卸裝置：鉆臺能被調(diào)整至緊貼鉆鉆面，使鉆孔更穩(wěn)定精確，折疊式鉆塔更省時方便，適合短途運(yùn)輸。

動力站：發(fā)動機(jī)制造商：康明斯（cummins）；型號：QSB5.0-C，5.9L6缸；功率：212馬力（158kW）；每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)：1800r/min；發(fā)動機(jī)類型：渦輪增壓后冷式電噴柴油發(fā)動機(jī)；冷卻：水冷。

液壓系統(tǒng)：主泵：28MPa，242L/min；副泵：20MPa，122L/min；軸助泵：21.5MPa，47L/min，液壓油冷卻器，氣冷。

回轉(zhuǎn)動力頭/主軸回轉(zhuǎn)速度：動力：變速/正反轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)；最終傳動：油浸4寸鏈條傳動-2.5比率；輸出軸內(nèi)徑：117mm；輸出軸轉(zhuǎn)速見表2；轉(zhuǎn)速選擇：操作員控制臺手動控制；鉸接的動力頭：移開式。

3　CS14型鉆機(jī)生產(chǎn)應(yīng)用效果

從4月份初進(jìn)場到8月份初在河北康保銅礦、內(nèi)蒙古黃旗多金屬礦采用NQ型繩索取芯鉆具施工以來，共完成鉆孔12個，總進(jìn)尺4018.90m，平均臺月效率1263.81m，最高臺月效率2520.83m，最低臺月效率597.06m。在之前我隊(duì)的巖芯鉆探施工從未達(dá)到過臺月效率2520.83m這樣的記錄。平均小時效率3.62m，最高小時效率5.55m，最低小時效率1.75m。純鉆進(jìn)時間占臺月時間比例大幅度提高，平均純鉆時間利用率48.80%，最高72.16%，最低27.50%，最高純鉆時間利用率72.16%也是從未有過的事情。

表2　輸出軸轉(zhuǎn)速

在ZK5—1孔施工中班進(jìn)尺達(dá)72m（三班制），創(chuàng)我隊(duì)小班進(jìn)尺最高記錄。詳細(xì)情況見表3。

從表3可以看到，在河北康保銅礦區(qū)各項(xiàng)鉆探指標(biāo)較低，該礦區(qū)地層十分復(fù)雜，如果使用立軸式鉆機(jī)進(jìn)行施工，很難完成兩孔的鉆探施工。用該機(jī)可機(jī)上加桿，較順利通過構(gòu)造破碎帶。通過兩礦區(qū)施工說明，在復(fù)雜地層施工時，可順利鉆進(jìn)；在較完整地層施工時可大幅度提高生產(chǎn)效率。

表3　礦區(qū)進(jìn)尺情況表

4　XDL-1200型鉆機(jī)性能

鉆進(jìn)能力：700～1200m；動力頭輸出轉(zhuǎn)速：84～120r/min、440～615r/min、138～192r/min、720～1020r/min；最大扭矩：3600N·m；動力頭行程：3.5m；動力頭最大起拔力：120kN；動力頭最大加壓力：60kN；卷揚(yáng)機(jī)最大提升力：55kN；動力機(jī)功率：132kW；質(zhì)量：13000kg。

5　XDL-1200型鉆機(jī)生產(chǎn)應(yīng)用效果

XDL-1200型鉆機(jī)為北京探礦機(jī)械廠生產(chǎn)的履帶式全液壓動力頭鉆機(jī)。黃土梁金礦區(qū)破碎巖層較多，鉆進(jìn)時沖洗液漏失較嚴(yán)重，回次進(jìn)尺較小，鉆進(jìn)效率較低。XDL-1200型鉆機(jī)在該礦區(qū)的生產(chǎn)應(yīng)用效果見表4。

6　全液壓動力頭鉆機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

全液壓動力頭鉆機(jī)比立軸式鉆機(jī)具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)：

（1）給進(jìn)行程長為3.5m，比立軸式鉆機(jī)的0.5～0.6m要長很多。對于3m進(jìn)尺，動力頭鉆機(jī)可連續(xù)完成，而立軸式鉆機(jī)至少倒桿4次，每次倒桿不僅需多耗時間，還可能造成巖芯斷裂，使得倒桿后重新鉆進(jìn)時加大了巖芯堵塞的幾率。在破碎地層，以上因素的影響大為明顯。因此，動力頭鉆機(jī)在機(jī)械鉆速、鉆頭壽命、回次長度和提鉆間隔方面都要優(yōu)于立軸式鉆機(jī)。這些因素對鉆進(jìn)施工效率都有著直接影響。

（2）自帶鉆塔，可明顯節(jié)省搬遷時間并降低人工成本，在交通不便地區(qū)尤為突出。動力頭鉆機(jī)搬遷，通常只需1～2d時間，立軸式鉆機(jī)搬遷一次通常需要3～5d。從而增加機(jī)臺開動的臺月數(shù)，提高生產(chǎn)效率。

動力頭鉆機(jī)設(shè)計緊湊，整體性強(qiáng)，將動力機(jī)、鉆塔、主機(jī)集于一身，利于鉆進(jìn)，無需建塔，不進(jìn)行高空作業(yè)而增大了安全系數(shù)，可避免高空墜塔事故發(fā)生。

（3）動力頭全液壓式鉆機(jī)回轉(zhuǎn)動力由液壓馬達(dá)驅(qū)動，減少了機(jī)械傳動環(huán)節(jié)，可有效避免機(jī)械傷害，其上設(shè)有鉆桿夾持?jǐn)Q卸機(jī)構(gòu)，可提高提鉆效率，降低工人的勞動強(qiáng)度，避免使用大錘敲擊鉆桿接頭而對其產(chǎn)生的傷害。

表4　XDL-1200型鉆機(jī)在該礦區(qū)的生產(chǎn)應(yīng)用效果表

（4）動力頭鉆機(jī)操作系統(tǒng)采用儀表化設(shè)計和操作，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)備運(yùn)行情況，巖芯堵塞報警可通過儀表儀器顯示出來。鉆進(jìn)時鉆壓通過液壓系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定，鉆進(jìn)中施加鉆進(jìn)壓力恒定，無需人為調(diào)整，鉆進(jìn)時速均勻，巖芯不易堵塞。

全液壓型鉆機(jī)的不足主要有以下幾點(diǎn)：

（1）同樣鉆進(jìn)能力的動力頭鉆機(jī)的起撥能力比立軸式鉆機(jī)小，因此動力鉆機(jī)處理孔內(nèi)事故的能力比立軸式鉆機(jī)弱。

（2）隨著鉆孔深度加大以及巖石完整程度降低，動力頭鉆機(jī)相對于立軸式鉆機(jī)的優(yōu)勢在逐漸變小。這是因?yàn)閯恿︻^鉆機(jī)一次提鉆長度小，起下鉆次數(shù)變多后，其起下鉆速度慢的弱點(diǎn)就會變得突出。

（3）CS14型全液壓鉆機(jī)底盤為拖車式，其四輪著地時可拖動前行，但不能轉(zhuǎn)向，只適合在較平坦場地內(nèi)使用。

TD41

B

1004-5716（2016）06-0068-03

2015-11-26

趙洪（1974-），男（漢族），河北陽泉人，工程師，現(xiàn)從事鉆探工程管理和技術(shù)工作。