1500型拖車式勘查鉆機(jī)的研制與應(yīng)用

孔令滬，程林，朱立強(qiáng)，任立坤，王士昭

(1.河北省地礦局國土資源勘查中心，石家莊 050081；2.河北石探機(jī)械制造有限責(zé)任公司，石家莊 050081)

0 引言

隨著施工隊(duì)伍對(duì)鉆井效率、成井速度和鉆孔經(jīng)濟(jì)性要求的逐步提高，在地質(zhì)勘探孔、水文地質(zhì)勘察孔、地?zé)衢_發(fā)孔、油氣田的普查和勘探以及工程建筑灌注樁孔中越來越多的選用拖車式勘查鉆機(jī)施工。拖車式勘查鉆機(jī)具有搬遷轉(zhuǎn)場方便快捷，鉆機(jī)調(diào)平起塔操作簡單，可大幅縮短輔助時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，但受拖車行走的通過性限制，拖車底盤的尺寸和鉆塔高度都受到制約。底盤尺寸小造成鉆機(jī)操縱空間狹小，在操作不便的同時(shí)還增加了風(fēng)險(xiǎn)防護(hù)的難度。鉆塔不能靠桿，起下鉆費(fèi)時(shí)費(fèi)力，在供電不方便或變壓器裝機(jī)容量不足的地區(qū)不能使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。為解決以上不足，更好地適應(yīng)快速鉆井的需要，我單位在現(xiàn)有拖車鉆機(jī)的基礎(chǔ)上研發(fā)了1500型拖車式勘查鉆機(jī)。

1 鉆機(jī)概述

1500型拖車式勘查鉆機(jī)主機(jī)為XY-6立軸式巖心鉆機(jī)，底盤采用拖車形式，以商用牽引車牽引，車上配有泥漿泵和攪拌罐，將鉆井設(shè)備集成在一臺(tái)拖車上，結(jié)構(gòu)緊湊合理。鉆塔起降和整機(jī)調(diào)平均由液壓操縱，省力便捷；增加機(jī)械副支腿使鉆機(jī)更加安全穩(wěn)固。鉆機(jī)主機(jī)和泥漿泵由兩臺(tái)柴油機(jī)分別驅(qū)動(dòng)，既保證了動(dòng)力傳輸?shù)姆€(wěn)定可靠，也便于控制。液壓系統(tǒng)由5.5 kW電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)獨(dú)立泵站提供動(dòng)力，攪拌桶配備5.5 kW電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)及現(xiàn)場照明均由40 kW柴油發(fā)電機(jī)組提供電力。

鉆機(jī)主要適用于以金剛石復(fù)合片、硬質(zhì)合金為主的各種復(fù)雜地質(zhì)勘探鉆進(jìn)，可采用繩索取心工藝鉆進(jìn)1500 m深的地質(zhì)巖心鉆孔，也可用于水文地質(zhì)勘察孔、地?zé)衢_發(fā)孔、油氣田的普查和勘探、工程建筑灌注樁孔等施工領(lǐng)域。

2 鉆機(jī)技術(shù)參數(shù)(表1)

表1 1500型拖車式鉆機(jī)技術(shù)參數(shù)表

3 鉆機(jī)總體結(jié)構(gòu)及主要部件

1500型拖車式勘查鉆機(jī)主要由底盤、鉆機(jī)、鉆塔、泥漿泵、攪拌罐、擰管機(jī)、發(fā)電機(jī)組、液壓系統(tǒng)等部分組成，見圖1。

圖1 1500型拖車式勘查鉆機(jī)結(jié)構(gòu)圖

(1)鉆機(jī)底盤采用半掛牽引方式，雙后橋結(jié)構(gòu)，拖車承載能力40 t；底盤配雙管路斷氣剎車，配減振裝置和尾燈系統(tǒng)；上鋪5 mm厚花紋板，孔口臺(tái)板為柵格網(wǎng)結(jié)構(gòu)，花紋板與邊梁配合圓滑過渡。

(2)鉆塔采用運(yùn)輸起塔雙工位設(shè)計(jì)，在保證鉆塔有效高度的同時(shí)，把運(yùn)輸長度控制在合理的范圍內(nèi)，并保證合理的前懸、后懸尺寸，從而真正實(shí)現(xiàn)了拖車鉆機(jī)高效、便捷的優(yōu)越性。天車采用5滑輪(3+2)，滑輪直徑420 mm，帶塔頂護(hù)欄及擋繩裝置，塔頂設(shè)計(jì)旗桿座和避雷針安裝座，帶繃?yán)K鉸鏈。

(3)拖車鉆機(jī)配套1200 L攪拌罐，攪拌機(jī)動(dòng)力11 kW，可用于泥漿攪拌及水泥漿攪拌，滿足鉆井的混漿及固井注漿需求；攪拌罐設(shè)有進(jìn)料坡口，方便混料時(shí)袋裝料的加入，攪拌機(jī)2擋轉(zhuǎn)速可調(diào)，充分滿足混漿要求。

(4)孔口設(shè)計(jì)擰管機(jī)下沉結(jié)構(gòu)，下沉100 mm，安裝擰管機(jī)后，擰管機(jī)上口與操作平臺(tái)平行，方便孔口操作；擰管機(jī)接入鉆機(jī)液壓系統(tǒng)，操作方便，可大幅度降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)省輔助作業(yè)時(shí)間。

(5)配套4只支腿液壓缸，帶液壓鎖，前支腿液壓缸可折疊，工作狀態(tài)支腿中心距4 m，自帶機(jī)械絲杠鎖，正常工作時(shí)液壓缸活塞不受力；2條起塔液壓缸帶液壓閥，防止因操作失誤或管線爆裂損壞井架。配備液壓操作系統(tǒng)，增加起塔液壓缸分配閥，通過節(jié)流閥防止起、落塔過快；獨(dú)立液壓泵站容積160 L，壓力16 MPa，排量10 mL/r。

4 鉆機(jī)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

(1)鉆機(jī)選用半掛牽引底盤，使用大功率牽引車牽引，行駛速度快，越野能力強(qiáng)；采用短軸距設(shè)計(jì)，保證了車輛在野外環(huán)境的通過性，能夠更好地適應(yīng)野外環(huán)境的轉(zhuǎn)場和運(yùn)移。

(2)鉆機(jī)的主機(jī)和泥漿泵均配置獨(dú)立的柴油機(jī)動(dòng)力，使設(shè)備可以獨(dú)立啟停，還保證了輸入功率與設(shè)備的匹配性。液壓系統(tǒng)、攪拌機(jī)、電焊機(jī)及照明等采用1臺(tái)40 kW柴油發(fā)電機(jī)組供電，提高了野外作業(yè)的適應(yīng)性。

(3)受上路行駛限制，拖車鉆機(jī)一般長度為7～10 m，寬度2.5～3.2 m，在這個(gè)狹小的空間上布置鉆機(jī)、動(dòng)力和泥漿泵，結(jié)構(gòu)相當(dāng)緊促，過小的空間給操縱和維修都帶來了不少困難，也增加了安全隱患。1500型拖車式勘查鉆機(jī)采用8.5 m×3.0 m拖車底盤，在底盤兩側(cè)設(shè)置了0.5 m寬可折疊工作臺(tái)，增加了作業(yè)面積，建立了各操作位的安全通道。底盤后部孔口位置的折疊工作臺(tái)，方便了擰卸作業(yè)和放置擰卸工具。工作臺(tái)鋪設(shè)防滑透水的柵格板，設(shè)有安全護(hù)欄，工作臺(tái)可收放，放平即可使用，上翻即可收起，不影響行駛寬度。為方便工作人員上下鉆機(jī)，共設(shè)置2個(gè)上下斜梯，分別位于孔口工作臺(tái)、鉆機(jī)、泥漿泵操作位。斜梯為可折疊設(shè)計(jì)，方便運(yùn)輸，梯蹬寬度150 mm，鋪柵格板，安全防滑。

5 廠內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場使用情況

1500型拖車式勘查鉆機(jī)在樣機(jī)試制完成后，按照DZ/T0018-91《汽車裝地質(zhì)鉆機(jī)技術(shù)條件》、DZ/T0019-91《汽車裝地質(zhì)鉆機(jī)試驗(yàn)方法》，在我單位試驗(yàn)場進(jìn)行了各項(xiàng)試驗(yàn)。①鉆機(jī)連續(xù)空載運(yùn)轉(zhuǎn)24 h，各運(yùn)轉(zhuǎn)部件無異響，實(shí)測噪聲85 dB，溫升<40 ℃，密封件無滲漏；②用6.5 t試塊進(jìn)行卷揚(yáng)機(jī)單繩提升、制動(dòng)試驗(yàn)，提升靈活，制動(dòng)可靠，接水剎車后，試塊下降速緩、平穩(wěn)。③對(duì)鉆塔進(jìn)行承載力試驗(yàn)，逐級(jí)加載至40 t，保持10 min，卸載后無永久變形、焊縫開裂等現(xiàn)象。④液壓起塔動(dòng)作平穩(wěn)、速度適中，鉆塔伸縮精準(zhǔn)到位，4個(gè)支腿液壓缸調(diào)節(jié)快速、方便，平衡閥、液壓鎖工作可靠，各部件無滲漏現(xiàn)象。⑤行走測試拖車行走平穩(wěn)順暢，2軸受力均衡，爬坡性強(qiáng)，通過性好，轉(zhuǎn)彎半徑小，行駛速度45 km/h，氣剎制動(dòng)靈敏可靠。

2021年10月，用戶使用1500型拖車式勘查鉆機(jī)在內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市扎賚諾爾區(qū)進(jìn)行煤礦勘測孔施工?？咨?15 m，終孔直徑100 mm，全孔取心，采用普鉆取心工藝，鉆孔總用時(shí)7 d。在使用過程中鉆機(jī)各項(xiàng)性能穩(wěn)定可靠，無質(zhì)量問題發(fā)生，用戶反映該鉆機(jī)設(shè)計(jì)人性化，操作簡單、運(yùn)輸方便、起落塔速度快、起下鉆時(shí)間短、鉆井效率高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低、施工成本低。

6 結(jié)語

隨著鉆井施工對(duì)設(shè)備的便捷性、高效性和經(jīng)濟(jì)性要求的提高，1500型拖車式勘查鉆機(jī)由于具有轉(zhuǎn)場快捷、鉆井效率高、成井速度快、鉆孔經(jīng)濟(jì)性高等優(yōu)點(diǎn)，能夠應(yīng)用在各種復(fù)雜的地質(zhì)勘探鉆孔、水文地質(zhì)勘察孔、地?zé)衢_發(fā)孔、油氣田的普查勘探、工程建筑灌注樁孔施工等領(lǐng)域，具備巨大的發(fā)展空間。