蔡正水（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊(duì)，安徽　六安　237010）

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FYD-2200型分體塔式全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用

蔡正水（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊(duì)，安徽六安237010）

深部巖心鉆探，不可預(yù)見性大，施工困難，孔內(nèi)情況復(fù)雜，施工效率及施工的安全性特別重要。目前地質(zhì)巖心鉆探設(shè)備主要是立軸式鉆機(jī)和液壓鉆機(jī)。本文結(jié)合工程實(shí)例闡述了FYD-2200型分體塔式全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，及其在深部鉆探施工中優(yōu)越性。

深部鉆探；全液壓鉆機(jī)；性能特點(diǎn)

引言

21世紀(jì)以來，隨著深部巖心鉆探需求量的增大，我國加快了鉆機(jī)的研制步伐，除了較大型立軸式鉆機(jī)外，還研制了多種鉆探自動(dòng)化、智能化程度較高的全液壓動(dòng)力頭、液壓頂驅(qū)、電動(dòng)頂驅(qū)等新型鉆機(jī)。

FYD-2200型分體塔式全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)由安徽省地礦局313地質(zhì)隊(duì)與中國地質(zhì)裝備總公司共同研制。該鉆機(jī)集國內(nèi)外全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)及立軸式鉆機(jī)的優(yōu)點(diǎn)于一體，鉆機(jī)采取分體塔式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，改變了車載、桅桿式結(jié)構(gòu)在深部鉆探中存在的弊端，適應(yīng)于山區(qū)、丘陵、道路較差的地區(qū)施工；鉆機(jī)采用無級(jí)變速，調(diào)速范圍寬，操作方便；鉆機(jī)采用長行程（4.8m）設(shè)計(jì)，減少了輔助時(shí)間；鉆機(jī)動(dòng)力頭卡盤采取卡瓦夾持和頂驅(qū)式兩用結(jié)構(gòu)，避免單一結(jié)構(gòu)存在的淺部與深部鉆進(jìn)鉆具加壓和懸吊卡盤的卡持能力問題；鉆機(jī)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工作參數(shù)數(shù)字化、塔上塔下操作可視化及鉆探現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控，便于現(xiàn)場安全操作和管理者遠(yuǎn)程決策指揮；鉆機(jī)自動(dòng)化程度高，操作安全，作業(yè)環(huán)境好、勞動(dòng)強(qiáng)度低。

1　鉆機(jī)主要結(jié)構(gòu)

FYD-2200型分體塔式全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)由主機(jī)、動(dòng)力站、鉆塔、泥漿泵四大獨(dú)立部件組成。鉆機(jī)外形及結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。

圖1　鉆機(jī)外形及結(jié)構(gòu)布置

1.1主機(jī)

鉆機(jī)主機(jī)由夾持器、動(dòng)力頭、卡盤、動(dòng)力頭拖板、桅桿、桅桿上段、桅桿支架、底滑架、底架總成、主卷揚(yáng)、液壓系統(tǒng)、操作臺(tái)等部件組成。主機(jī)部分示意圖如圖2所示。

1.2動(dòng)力站

動(dòng)力站結(jié)構(gòu)如圖3，其功能是為主機(jī)提供液壓動(dòng)力源，它與主機(jī)之間用快換接頭連接。動(dòng)力站主要由動(dòng)力站機(jī)架1、電控柜2、油溫散熱器3、油泵電機(jī)組4、油箱5、主泵6、聯(lián)軸器7、主電機(jī)8組成。

1.3操作臺(tái)及現(xiàn)場工作室

圖2　FYD-2200型鉆機(jī)主機(jī)部分示意圖

圖3　動(dòng)力站實(shí)物圖

鉆機(jī)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速、壓力、扭矩、泵壓、流量等參數(shù)數(shù)字化顯示，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了塔上操作和現(xiàn)場工作狀態(tài)視頻化，現(xiàn)場配備了遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。操作臺(tái)及現(xiàn)場工作室如圖4所示。

圖4　操作臺(tái)及現(xiàn)場工作室

1.4鉆塔

采用SG-24A四角鉆塔，承載力55t。

1.5泥漿泵

泥漿泵配置BW300/12型，實(shí)行分體電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。

1.6繩索取心絞車

繩索取心絞車實(shí)行分體電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，打撈能力——孔深3000m。

1.7鉆桿擰卸系統(tǒng)

配置中國地質(zhì)裝備總公司研制的SQ114/8型液壓動(dòng)力鉗。

2　鉆機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

FYD-2200型分體塔式全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表1所示。

3　鉆機(jī)應(yīng)用實(shí)例及其特點(diǎn)

FYD-2200型分體塔式全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)曾在安徽霍邱周集深部找礦ZK1725孔使用，完成了孔深2706.68m、終孔口徑φ77mm的鉆孔。另外，在江西贛州于都南嶺科學(xué)鉆探NLSD-1孔施工，完成了孔深2967.83m、終孔口徑φ97mm的鉆孔。在浙江臨安頁巖氣勘查參數(shù)井LC02井施工中，完成了孔深896.53m、終孔口徑φ165mm的鉆孔施工?，F(xiàn)該型鉆機(jī)即將應(yīng)用于甘肅某金礦勘探中。經(jīng)使用表明：該鉆機(jī)具有以下性能特點(diǎn)：

表1　FYD-2200型全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表

（1）鉆機(jī)結(jié)構(gòu)采用分體模塊設(shè)計(jì)，布局合理。整套鉆機(jī)分為主機(jī)、動(dòng)力站、鉆塔、泥漿泵四大獨(dú)立部件，便于拆裝搬遷運(yùn)輸。

（2）采用重型24m四角管子鉆塔，可提升18m立根，與桅桿式鉆塔只能提9m、6m立根相比，起下鉆時(shí)間節(jié)約1～2倍。

（3）鉆機(jī)給進(jìn)行程長達(dá)4.8m，適用于長度4.5m繩索取心鉆桿和普通鉆桿使用，可節(jié)約回次鉆進(jìn)時(shí)間。與立軸式鉆機(jī)相比，鉆進(jìn)同樣回次長度，倒桿時(shí)間節(jié)約5～7倍。

（4）鉆機(jī)動(dòng)力頭可縱向、橫向移開孔口，孔口位置比較寬闊，方便提下鉆和取心操作。

（5）動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)調(diào)速范圍寬泛，機(jī)械換檔和液壓調(diào)速結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)0～1200rpm的無級(jí)變速以及動(dòng)力頭轉(zhuǎn)速的精確控制。

（6）動(dòng)力頭夾持系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)卡盤和頂驅(qū)兩用式，解決了淺孔鉆進(jìn)加壓和深孔鉆進(jìn)減壓鉆進(jìn)時(shí)卡盤夾持力不足而打滑的問題。

（7）鉆機(jī)滑道上部可增加桅桿，實(shí)現(xiàn)有塔無塔兩用，直斜孔兩用。

（8）在操作臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了主要鉆進(jìn)參數(shù)自動(dòng)采集與顯示，塔上塔下關(guān)鍵操作部位的視頻圖像顯示，使作業(yè)班長對(duì)整個(gè)機(jī)臺(tái)的運(yùn)行狀況一目了然，增強(qiáng)了機(jī)臺(tái)操作的安全性。同時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)輸送，便于管理者遠(yuǎn)程決策和指揮。

（9）配置液壓動(dòng)力鉗擰卸鉆桿，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了鉆桿的損壞，節(jié)約提下鉆時(shí)間約1/3。

（10）鉆機(jī)、水泵、繩索取心絞車等設(shè)備實(shí)行與動(dòng)力站分離單獨(dú)驅(qū)動(dòng)方式，可節(jié)約深孔鉆探的能源消耗20%以上。

（11）操作方便安全，易于司鉆控制，復(fù)雜地層鉆進(jìn)孔內(nèi)事故率低。

（12）鉆機(jī)機(jī)械故障少，方便現(xiàn)場使用和維護(hù)。

4　結(jié)束語

通過三個(gè)不同類型鉆孔6000多米進(jìn)尺，在不同施工條件，不同施工目的及不同技術(shù)要求的情況下，驗(yàn)證了該型鉆機(jī)的優(yōu)越性能和寬泛的適應(yīng)性。該鉆機(jī)操作門檻低，安全可靠，易學(xué)易用?，F(xiàn)場施工人員只要做到以下幾點(diǎn)，施工現(xiàn)場即便沒有專業(yè)維修技術(shù)人員指導(dǎo)也可以放心使用。

（1）使用優(yōu)質(zhì)、足量的液壓油，建議使用LH-46號(hào)抗磨液壓油；

（2）注重鉆機(jī)的保養(yǎng)與日常維護(hù)，定期更換合格的濾清器，保持油品的潔凈；

（3）及時(shí)消除跑冒滴漏現(xiàn)象，使用合格的液壓元件；

（4）嚴(yán)格控制油溫在40℃左右；孔深、負(fù)荷大、環(huán)境溫度過高時(shí)增加一套散熱系統(tǒng)或使用600m2以上的散熱器即可有效控制油溫；

（5）司鉆及現(xiàn)場技術(shù)人員應(yīng)對(duì)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)有一定的了解，能夠排除常見故障，有一定的液壓元件購買信息，與原廠技術(shù)維修人員保持聯(lián)系并經(jīng)常溝通。

［1］朱恒銀，等.深部巖心鉆探技術(shù)與管理［M］.北京：地質(zhì)出版社，2014，11.

［2］朱恒銀，等.贛州科學(xué)鉆探NLSD-1孔施工技術(shù)研究與實(shí)踐［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2014，41（6）：1～7.

［3］朱恒銀，等.深部礦體勘探鉆探技術(shù)方法研究綜述［J］.安徽地質(zhì)，2012（10）：119～123.

［4］李 芝，主編.液壓傳動(dòng)（第2版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009，2.

［5］張金昌，主編.2000m地質(zhì)巖心鉆探關(guān)鍵技術(shù)與裝備論文集.北京：地質(zhì)出版社，2012，7.

［6］鄢泰寧，主編.巖土鉆鑿工程學(xué).武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2001，8.

2016-3-8

P634.3+1

A

2095-2066（2016）11-0023-02