陳團團

（晉城煤業(yè)集團鳳凰山礦，山西 晉城 048007）

多數(shù)大型礦井目前使用的定向鉆機大體分為兩種類型：（1）西安煤科院研制和生產(chǎn)的ZDY6000LD（定向）履帶式全液壓坑道鉆機及其他ZDY系列的改進機型（下稱ZDY系列鉆機）；（2）從澳大利亞引進的VLD-1000系列定向鉆機（下稱VLD系列鉆機）。通過現(xiàn)場使用這兩種類別的鉆機，從整體設(shè)計、使用性能、定位精度、機械液壓等方面進行比較和闡述，發(fā)現(xiàn)VLD系列鉆機在諸多方面都優(yōu)于國產(chǎn)的ZDY系列鉆機。

1 鉆機主體（結(jié)構(gòu)組成要素）

鉆機的主體結(jié)構(gòu)包括機身、框架、支撐、連結(jié)。

（1）ZDY系列鉆機采用的注漿泵傳動方式為皮帶傳動，占用空間大且傳動部分暴露在外，較易造成人員或其他的異物如工具等誤入運行部位，從而誘發(fā)事故。

（2）皮帶傳動只能進行直線傳遞，與鉆機的整體設(shè)計是分離的，因此廠家加設(shè)了電機及控制開關(guān)等，導(dǎo)致相關(guān)的開關(guān)、輔助設(shè)備及連接電纜及管路多，且不能依靠鉆機的履帶設(shè)計來移動注漿泵，整體設(shè)計和集成性低。

（3）鉆機設(shè)計集成性低，造成現(xiàn)場布局亂、標準化差和搬運極為繁雜。鉆機設(shè)計的重心偏上、支柱抓地力小等因素導(dǎo)致鉆機在施鉆過程中重心不穩(wěn)。

（4）鉆機未設(shè)置起吊環(huán)，造成固定和移動不方便。

（5）細節(jié)方面不夠細致，列舉幾個例子：

①ZDY系列鉆機和VLD系列鉆機推進油缸設(shè)計均為2個油缸平移布置。在工作中可以明顯發(fā)現(xiàn)ZDY系列鉆機的2個推進油缸較VLD系列鉆機的推進油缸的同步性差很多。作為一名機電技術(shù)人員，不難發(fā)現(xiàn)VLD系列鉆機在油缸的進回油兩端分別設(shè)置了2根相通的油管，稱為平衡油管。當一側(cè)油缸的進（回）油壓力或流量大于另一側(cè)的油缸時，自然而然這一側(cè)的油壓或部分油量會流到另一側(cè)的油缸，從而達到動態(tài)的平衡，最終保證后推進組件在滑道上的滑行是平穩(wěn)的，鉆機在鉆桿推進時是平穩(wěn)的，推進軌跡是平直的。

②ZDY鉆機操作臺前端布置的機械類設(shè)備較多，操作視線差。

③ZDY鉆機底部支撐盤設(shè)計為矩形平面。矩形設(shè)計空間利用率低，平面設(shè)計摩擦力有待提高。而相比較之下VLD系列鉆機的圓形加設(shè)4個摩擦尖角設(shè)計更加合理。

④液壓傳動的密封性能很關(guān)鍵。相關(guān)運動部件的公差配合、金屬材質(zhì)的耐磨性和加工精度，都直接影響著液壓傳動的密封性。現(xiàn)場應(yīng)用過程中，ZDY系列鉆機較VLD系列鉆機的油品泄漏事故率高得多。

2 驅(qū)動部分（動力組成要素）

驅(qū)動部分為系統(tǒng)提供能量和動力。ZDY系列鉆機采用電機帶動主、副泵并另外加設(shè)電機和皮帶傳動帶動水泵的設(shè)計；VLD系列鉆機采用單電機單軸帶動主泵、副泵和水泵驅(qū)動泵的設(shè)計。從移動性、空間利用率、材料消耗等方面考慮，VLD系列鉆機都明顯優(yōu)于ZDY鉆機。

3 執(zhí)行機構(gòu)（運動組成要素）和液壓系統(tǒng)

根據(jù)控制及信息處理部分發(fā)出的指令，完成規(guī)定的動作和功能。

ZDY系列鉆機的執(zhí)行機構(gòu)運行不穩(wěn)定，比如夾持器經(jīng)常會出現(xiàn)一會兒能夾住、一會兒又夾不住的現(xiàn)象，操作閥時常會出現(xiàn)高低壓側(cè)串液的現(xiàn)象。在油路方面，ZDY系列鉆機設(shè)計采用密封墊片和密封圈來保證密封性，時常出現(xiàn)漏油、油封接頭被卡住的現(xiàn)象，造成油路不通。而VLD系列鉆機采用的是螺紋聯(lián)結(jié)，相對較少地采用密封圈和密封墊的密封設(shè)計，而且漏油率低，從而有效地降低了設(shè)備維修率和材料消耗。

4 控制及信息處理部分（職能組成要素）

將測試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進行集中儲存、分析、加工處理后，按照信息處理結(jié)果和規(guī)定的程序與節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令，控制整個系統(tǒng)有目的的運行。

VLD系列鉆機通過安裝的AMT鉆進導(dǎo)向系統(tǒng)孔外計算機，所有施鉆過程中的進尺、參數(shù)、位置、狀態(tài)及構(gòu)造等均能在顯示屏上顯示出來，而且這些資料還可以通過Oda盤儲存并可以帶到地面作進一步的分析、處理和存檔。進行定向鉆孔施工時，定向鉆機司機可以通過電腦上顯示的鉆機資料，如方位角、傾角、上下和左右偏差等變化，調(diào)整彎頭方向，從而實現(xiàn)指哪打哪的鉆孔設(shè)計抽放目的。ZDY系列鉆機也研發(fā)出類似的產(chǎn)品，但采用的是分體設(shè)計，鋰電池為供電電源，需要人員經(jīng)常性的攜帶電池到工作地點，較為不便，且軟件的故障較高，在一定程度上影響到施鉆效率。

5 測試傳感部分（感知組成要素）

對系統(tǒng)運行所需要的本身和外部環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)進行檢測，并變成可以識別的信號傳輸給信息處理單元，經(jīng)過分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。

VLD系列鉆機和ZDY系列鉆機在鉆進的過程中，相關(guān)的參數(shù)、資料都是由孔底的定位定向測量系統(tǒng)通過鉆桿中心的傳輸線傳送到電腦上，為定向鉆機操作人員調(diào)整鉆孔的施鉆參數(shù)提供第一手的資料。但ZDY系列鉆機所采用的定向鉆桿的密封性和鉆桿之間連接處密封后的耐壓性較低，當高壓水進入密封性差的部位時，極易造成信號回路短路和斷路，從而造成測量系統(tǒng)故障，無法進行數(shù)據(jù)測量。

6 人性化設(shè)計方面

VLD系列鉆機人性化設(shè)計方面做得較為突出，如照明燈、操作時可供站立的平臺、瓦斯保護裝置和勞動保護警示標志等。ZDY系列鉆機在相關(guān)細節(jié)方面有待改進。

7 結(jié) 論

VLD系列鉆機在諸多方面都優(yōu)于國產(chǎn)的ZDY系列鉆機，但這并不是貶低國產(chǎn)定向鉆機技術(shù)水平，只是通過提出問題，來提醒專業(yè)設(shè)計人員發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。在設(shè)計時不能一味地依靠原有的技術(shù)，要解放思想，摒棄原來的落后設(shè)計，系統(tǒng)地、合理地結(jié)合多方意見，最終設(shè)計出更多的優(yōu)于國外的設(shè)備和產(chǎn)品，打造出更多更好的“Made in China”。