HTZB-1000型便攜式鉆機(jī)在坑道鉆探中的應(yīng)用

方 青，李 勇

（1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局一一二地質(zhì)大隊(duì)，貴州 安順 561000；2.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局111 地質(zhì)大隊(duì)，貴州 貴陽(yáng) 550081）

貴州省松桃縣李家灣錳礦坑道鉆探項(xiàng)目具有作業(yè)空間狹窄、工作條件惡劣、地質(zhì)條件復(fù)雜、孔深設(shè)計(jì)大等特點(diǎn)，要求鉆探設(shè)備具有體積小、能力強(qiáng)、操作輕便三項(xiàng)性能。據(jù)此，施工單位突破思維限制，放棄使用常規(guī)坑道鉆機(jī)和改裝立軸巖心鉆機(jī)的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，選擇專為綠色勘查[1]設(shè)計(jì)的智能化模塊化便攜鉆機(jī)。所選鉆機(jī)為HTZB-1000型便攜式鉆機(jī)。該鉆機(jī)具有體積小、解體后單件質(zhì)量輕、搬遷方便的特點(diǎn)；組裝后鉆深能力可達(dá)1 000 m，采用全液壓控制和手柄操作，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低；經(jīng)與廠家溝通，按照施工單位提供的設(shè)計(jì)方案，對(duì)鉆架進(jìn)行改裝，使該鉆機(jī)施工角度由原來(lái)的0°～45°調(diào)整為0°～180°。這種便攜式鉆機(jī)完全滿足該項(xiàng)目要求，其地表組裝和地下施工如圖1所示。實(shí)際使用過(guò)程驗(yàn)證，效果非常好。

圖1 新型鉆機(jī)地表組裝和地下施工

1 新型鉆機(jī)與老式鉆機(jī)對(duì)比分析

坑道鉆探常規(guī)都是使用坑道鉆機(jī)或者改裝立軸巖心鉆機(jī)，兩種鉆機(jī)均有明顯缺點(diǎn)[2-4]?？拥楞@機(jī)（見(jiàn)圖2）是基于我國(guó)北方的煤礦坑道鉆探發(fā)展起來(lái)的，但北方地層（尤其是北方煤系地層）巖石軟、構(gòu)造簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備能力要求不高，造成目前成品的坑道鉆機(jī)普遍能力偏小，難以滿足南方復(fù)雜地層鉆進(jìn)需要；改裝立軸巖心鉆機(jī)（見(jiàn)圖3）雖然鉆進(jìn)能力強(qiáng)大，但是體形笨重、運(yùn)輸困難、操作勞動(dòng)強(qiáng)度高，不適用于地下坑道內(nèi)的惡劣條件。兩種鉆機(jī)的缺點(diǎn)已經(jīng)在貴州省諸多礦區(qū)坑道鉆探施工中充分凸顯。

圖2 過(guò)分單薄的400 m 正規(guī)坑道鉆機(jī)

圖3 坑道內(nèi)老舊笨重的立軸巖心鉆機(jī)

2 鉆具選型

受坑道鉆探的作業(yè)條件限制，傳統(tǒng)的繩索取心鉆具都顯得笨重。為了提高坑道鉆進(jìn)效率，在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，施工單位選用國(guó)內(nèi)知名廠家中地裝（無(wú)錫）鉆探工具有限公司生產(chǎn)的薄壁系列繩索取心鉆具。該鉆具具有材料特殊、管壁薄、質(zhì)量輕、扭矩低、轉(zhuǎn)速高等特點(diǎn)，鉆進(jìn)速度快，特別契合坑道內(nèi)施工要求。

3 施工工藝分析

3.1 送管技術(shù)

坑道鉆探中，由于鉆孔多為斜孔，甚至?xí)胁糠稚闲笨祝虼藥r心內(nèi)管投送[5-7]是一個(gè)主要難題。目前，內(nèi)管投送主要使用水力壓送方式，但市場(chǎng)上成品的送管接頭普遍容易卡管。施工單位在項(xiàng)目施工過(guò)程中結(jié)合已有產(chǎn)品，進(jìn)行改良加工，自行設(shè)計(jì)了新型送管接頭，大幅度降低了卡管率。

3.2 防斜保直

本項(xiàng)目對(duì)鉆孔保直度要求極高。眾所周知，在重力的影響下，斜孔的孔斜更加難以控制。為達(dá)到質(zhì)量要求，通過(guò)摸索，施工單位總結(jié)出“三擴(kuò)孔器鉆具+薄壁鉆桿帶扶正器”防斜、“去掉下擴(kuò)孔器”降斜鉆具組合、“去掉上擴(kuò)孔器”增斜鉆具組合的綜合防斜保直技術(shù)措施，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果良好，所有鉆孔鉆至業(yè)主要求控制的靶區(qū)范圍內(nèi)。

3.3 施工實(shí)物量

施工單位配備兩臺(tái)鉆機(jī)，于2020年10月13日至12月31日完成6 個(gè)鉆孔，完成鉆探工作量2 015.96 m。施工期為80 d，其中輔助時(shí)間30 d，純鉆時(shí)間50 d。平均臺(tái)月效率為378 m/月，平均純鉆效率為607 m/月。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，采用傳統(tǒng)坑道鉆機(jī)和改裝立軸巖心鉆機(jī)，其平均純鉆效率介于200 ～300 m/月。相比之下，本項(xiàng)目鉆探效率遙遙領(lǐng)先于平均水平，優(yōu)勢(shì)突出。

4 取得成果

本項(xiàng)目將專門為綠色勘查設(shè)計(jì)的智能化模塊化便攜鉆機(jī)應(yīng)用于井下坑道鉆探，獲得巨大成功。薄壁系列鉆具應(yīng)該在今后的井下坑道鉆探和地表巖心鉆探中大力推廣。本項(xiàng)目形成的“三擴(kuò)孔器鉆具+薄壁鉆桿帶扶正器”防斜、“去掉下擴(kuò)孔器”降斜鉆具組合、“去掉上擴(kuò)孔器”增斜鉆具組合的綜合技術(shù)方法是鉆孔井眼軌跡控制的有效措施。