李興兵

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

1 礦區(qū)概況

1.1 自然地理?xiàng)l件

當(dāng)金山礦區(qū)位于甘肅省阿克塞縣博羅轉(zhuǎn)井鎮(zhèn)長草溝內(nèi)，距阿克塞縣城163°方向31km，屬典型的大陸性氣候，日溫差較大，年平均氣溫為9.4℃，礦區(qū)海拔在3180～3480m之間，年平均降水量為150mm±，年降雨量少，蒸發(fā)量大。這里四季分明，春、冬兩季多風(fēng)，風(fēng)向東、北東，風(fēng)力一般3～4級，最大可達(dá)7級，夏季酷暑炎熱，秋季涼爽，冬季寒冷。區(qū)內(nèi)屬阿爾金山北坡，山勢陡峭，地形復(fù)雜，屬低高山區(qū)，地勢一般南部較高，向北地形逐漸變低，相對高度60～300m，山脈走向近40°，地貌類型單一，微地貌類型主要為沖溝，礦體出露地貌類型為山脊。

1.2 地質(zhì)概況

1.2.1 地層

礦區(qū)地層屬華北地層大區(qū)—秦祁昆地層區(qū)—祁連北秦嶺地層分區(qū)—中祁連地層小區(qū)及南祁連地層小區(qū)，出露地層有古元古代北大河巖群（Pt1B）、長城紀(jì)熬油溝組（Cha）、樺樹溝組（Chh）、奧陶紀(jì)吾力溝群（OWL）、志留紀(jì)巴龍貢噶爾組（Sbl）、古近紀(jì)白楊河組（Eb）及第四紀(jì)地層。黃褐色石英砂巖分布于礦層底部，厚度在30～218m，局部夾石灰?guī)r透鏡體。地表黃褐色，深部淺灰色，細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由石英（≥90%）及少量斜長石及黃鐵礦組成。

1.2.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于柴達(dá)木地塊的北緣的阿爾金走滑斷裂帶上盤，構(gòu)造以斷層為主，褶皺不發(fā)育，斷層對地層的破壞作用比較明顯。

1.2.3 侵入巖

礦區(qū)出露的侵入巖主要為加里東晚期的花崗閃長巖，分布于礦區(qū)北部，呈巖株?duì)町a(chǎn)出，北東東—南西西向展布。

2 XD800型鉆機(jī)的技術(shù)性能

鉆機(jī)主要由液壓操作臺、柴油發(fā)動機(jī)、液壓動力頭、繩索卷揚(yáng)機(jī)、泥漿泵、機(jī)架及儲漿罐等構(gòu)成。鉆機(jī)主要性能見表1所示[1]。

表1 鉆機(jī)主要性能表

表2 XD800型全液壓便攜式鉆機(jī)與XY-4立軸式鉆機(jī)施工應(yīng)用效果對比表

表3 便攜式鉆機(jī)與立軸式鉆機(jī)年成本及收益對比表

3 XD800型鉆機(jī)應(yīng)用效果分析

該礦區(qū)2017年度設(shè)計(jì)鉆孔5個(gè)，鉆探工作量1100m，使用XY-4立軸式鉆機(jī)，采用普通φ75mm金剛石繩索取心鉆具，自2017年7月12日-11月2日完成鉆孔5個(gè)，完成工作量1124.24 m，臺月效率1102.52～1238.54 m，平均小時(shí)效率2.09～2.47m。

2018年度設(shè)計(jì)鉆孔6個(gè)，鉆探工作量1200m，使用XD800型全液壓便攜式鉆機(jī)，采用NQ型金剛石繩索取心鉆具，自2018年9月22日-11月2日完成鉆孔6個(gè)，完成工作量1243.02m，臺月效1784.62～2321.06m，平均小時(shí)效率3.14～4.53m。XD800型全液壓便攜式鉆機(jī)與立軸式XY-4型鉆機(jī)施工效果對比見表2[2]。

從表2可以看出，XD800型全液壓便攜式鉆機(jī)的臺月效率及平均小時(shí)效率是XY-4立軸式鉆機(jī)的1.5～2倍，其在42天的施工時(shí)間中，正常鉆進(jìn)只有20天左右，搬遷、安裝計(jì)12天左右，等待布置鉆孔10天，而立軸式鉆機(jī)在49天的施工時(shí)間中，正常鉆進(jìn)29天左右，搬遷、安裝計(jì)20天左右。從各類數(shù)據(jù)情況看，便攜式鉆機(jī)的鉆進(jìn)時(shí)效、鉆進(jìn)輔助時(shí)間較立軸式鉆機(jī)有明顯的優(yōu)勢，在今后的施工中，減少停待時(shí)間將會大大的提高該鉆機(jī)的效率，在正常情況下，XD800型鉆機(jī)單月完成800 m鉆探工作量是完全可以做到的。

4 XD800型鉆機(jī)成本及收益分析

4.1 鉆機(jī)投入分析

4.1.1 鉆機(jī)成本

XD800型全液壓鉆機(jī)的購置費(fèi)用約120萬（含鉆機(jī)附件及鉆具），其中鉆機(jī)購置費(fèi)用為88萬，購置具有同等能力的國產(chǎn)立軸式鉆機(jī)約50萬（含鉆機(jī)附件及鉆具），其中鉆機(jī)購置費(fèi)用為28萬。顯然，便攜式全液壓鉆機(jī)其購置費(fèi)用遠(yuǎn)高于立軸式鉆機(jī)。

4.1.2 使用成本

（1）設(shè)備折舊：按設(shè)備年折舊率15%計(jì)算，便攜式全液壓鉆機(jī)和立軸式鉆機(jī)的年折舊費(fèi)分別為13.20萬、4.20萬，這部分費(fèi)用是固定的，隨年施工工作量的增加，單位折舊費(fèi)用也會相應(yīng)下降。

（2）鉆具消耗：在該礦區(qū)施工中，便攜式鉆機(jī)配置NTW鉆桿300m、NTW鉆具3套，按NTW鉆桿223元/m，NTW雙管鉆具2550元/套，計(jì)算總共需費(fèi)用74550元，假設(shè)其使用壽命為8000m，則單位成本為9.30元/m，鉆頭和擴(kuò)孔器消耗量分別按1個(gè)/60m計(jì)算，其價(jià)格為880元，單位成本為14.67元/m，則鉆具單位成本為23.97元/m。

立軸式鉆機(jī)配置S75鉆桿300m、3套S75鉆具，按鉆桿130元/m，鉆具3500元/套，計(jì)算總共需費(fèi)用49500元，假設(shè)其使用壽命為8000m，則單位成本為6.20元/m，鉆頭和擴(kuò)孔器消耗量分別按1個(gè)/60m計(jì)算，其價(jià)格為620元，單位成本為10.33元/m，則鉆具單位成本為16.53元/m。

（3）燃料消耗：XD800全液壓便攜式鉆機(jī)動力為3臺33kw柴油發(fā)動機(jī)，XY-4型立軸式鉆機(jī)動力為100kw柴油發(fā)電機(jī)組。通過該礦區(qū)鉆探施工統(tǒng)計(jì)，XD800便攜式鉆機(jī)和XY-4立軸式鉆機(jī)的單位進(jìn)尺燃油消耗量分別為8kg/m、6kg/m，造成全液壓鉆機(jī)燃油消耗比立軸式鉆機(jī)大的原因是液壓傳動效率低、消耗功率大所致。

4.2 收益分析

依據(jù)上述的分析，參照鉆探施工平均臺月效率，做如下假設(shè)：年工作量充足，正常施工9個(gè)月，按現(xiàn)行市場鉆探費(fèi)用450元/m，燃油8.5元/kg計(jì)算，則可計(jì)算出兩型號鉆機(jī)的工作量、成本及收益（見表3），XD800鉆機(jī)要比XY-4鉆機(jī)多近84萬，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

通過表3的經(jīng)濟(jì)核算可以看出，雖然便攜式鉆機(jī)的購置費(fèi)較立軸式鉆機(jī)高，但同樣鉆進(jìn)效率比立軸式鉆機(jī)高，XD800型便攜式鉆機(jī)正常施工可創(chuàng)出極高的鉆探經(jīng)濟(jì)效益，短期內(nèi)就可以收回成本[3]。

5 XD800便攜式鉆機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

5.1 鉆機(jī)優(yōu)點(diǎn)

（1）適用施工小傾角的鉆孔，傾角范圍45°～90°；

（2）采用薄壁鉆桿、鉆具、鉆頭切削截面小，鉆進(jìn)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通繩索取心鉆具；

（3）與立軸式鉆機(jī)相比，由于給進(jìn)行程長，降低了巖心斷裂、堵塞的概率，特別是在破碎地層中鉆進(jìn)可實(shí)現(xiàn)快速通過；

（4）鉆機(jī)只配備支架，無需上塔操作，減少了高空作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)；

（5）鉆機(jī)操作系統(tǒng)采用儀表化設(shè)計(jì)，操作簡單方便[4]；

（6）鉆機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，質(zhì)量最大的部件（柴油機(jī)模塊）只有180kg，方便運(yùn)輸和安裝，大大地節(jié)約了搬遷和安裝時(shí)間，在交通不便的山區(qū)施工尤為突出；

（7）在山區(qū)或在林區(qū)施工，不需要修建臨時(shí)運(yùn)輸?shù)缆?，減少了對植被和環(huán)境的破壞，同時(shí)降低了對臨時(shí)用地的賠償金額。

5.2 鉆機(jī)缺點(diǎn)

（1）相較于立軸式鉆機(jī)，由于其動力為液壓驅(qū)動，再無其它輔助動力，其抗拔能力、處理孔內(nèi)事故的能力較弱；

（2）正常鉆進(jìn)時(shí)沖洗液不能循環(huán)利用，相對增加了施工成本，水源較遠(yuǎn)及缺水工區(qū)其適用性較差；

（3）復(fù)雜地層鉆進(jìn)時(shí)，為保證孔內(nèi)沖洗液的性能，需另外增加清水循環(huán)系統(tǒng)來冷卻液壓油；

（4）鉆機(jī)液壓手把操作靈敏，在頻繁操作下容易產(chǎn)生誤操作引發(fā)安全事故；

（5）相較立軸式鉆機(jī)，鉆機(jī)配件價(jià)格高，造成施工成本提高[5]。

6 結(jié)語

通過XD800型便攜式鉆機(jī)在當(dāng)金山礦區(qū)的施工實(shí)踐，該鉆機(jī)施工效率高，尤其在山區(qū)施工中，搬遷、安裝、鉆進(jìn)效率優(yōu)勢明顯。

但也存在以下兩方面的問題：一是鉆機(jī)處理事故的能力較弱，對于較復(fù)雜的地層，其發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)較大；二是由于該鉆機(jī)鉆進(jìn)用沖洗液同時(shí)要對鉆機(jī)液壓油進(jìn)行冷卻，導(dǎo)致鉆進(jìn)沖洗液不能重復(fù)利用，若要重復(fù)利用，必須改裝液壓油冷卻系統(tǒng)，增加使用成本。