組合式兩腳鉆塔的研制與應(yīng)用

孫國華 楊春沛

（東煤地質(zhì)局一0一隊，遼寧 調(diào)兵山 112700）

在當(dāng)今市場經(jīng)濟下，我們地質(zhì)勘探行業(yè)為了加快勘探速度 ，在鉆塔的輕便、通用、安裝、拆卸、運輸?shù)确矫孀隽诉M(jìn)一步的研究和探索。我所在的單位在總結(jié)以往使用過的木制兩腳塔、三角塔、四角直塔等的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，研制出組合式兩腳塔，通過各種條件的生產(chǎn)試驗，特別是在高山、丘陵地區(qū)施工，應(yīng)用效果更為突出，在勘探區(qū)施工，可實現(xiàn)當(dāng)天搬家，當(dāng)天安裝，當(dāng)天開孔。使用組合式兩角塔后，臺月效率等各項指標(biāo)都大大提高，為縮短拆、安、運時間創(chuàng)造了有利條件。

1 組合式兩腳鉆塔的結(jié)構(gòu)特點

1.1 組合式兩腳鉆塔的結(jié)構(gòu)特點

鉆塔由天車、主腿、后支撐，塔框，繃?yán)K等組成，兩根主腿用天車和塔框聯(lián)合成"A"型，中部由后支撐支護(hù)，上部用繃?yán)K穩(wěn)定，下部通過絞鏈座于基臺上（圖1）。

天車采用“拱形轉(zhuǎn)向架”結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面尺寸較小，重量較輕，具有較大的承載能力，主腿由三根直徑為73mm 巖芯管組成，截面形狀等腰三角形。這種結(jié)構(gòu)比較簡單，加工方便，鉆塔也較穩(wěn)定，便于現(xiàn)場安裝、拆卸、搬遷。

同時，這種結(jié)構(gòu)受力比較合理，比槽鋼塔梁承載能力大。

后撐、塔框、繃?yán)K主要起穩(wěn)定鉆塔作用，塔框還有助于封塔以防寒、防雨、存放鉆桿立根等。

強力拔起時，,繃?yán)K是鉆塔穩(wěn)定之關(guān)鍵，因此，使用兩腳塔，繃?yán)K的安裝質(zhì)量必須有嚴(yán)格的要求。

1.2 主腿的斷面與穩(wěn)定性的考慮

主腿橫斷面形狀的選擇是鉆塔結(jié)構(gòu)設(shè)計中極為重要的部分，因為塔腿的破壞通常具有毀壞性的，是涉及人身安全的大事，所以一定要慎之又慎。

另外，主腿的受力情況是復(fù)雜的，如果主腿的長細(xì)比（柔度）過大，可能由于超過屈服極限而破壞。根據(jù)歐拉公式PK=EJ/KLL,其臨界載荷P 與剛度EJ 成正比，而與其長度L 的平方成反比。細(xì)長塔腿的臨界載荷不會因為應(yīng)用較高屈服應(yīng)力的鋼材而增大。臨界載荷可以籍以增大其橫截面的慣性矩J 而增大，即可將材料盡可能遠(yuǎn)離橫截面形心分布來實現(xiàn)，因此管件就經(jīng)濟的多，縮小管狀截面壁的厚度而增大其橫向尺寸，可以使腿的穩(wěn)定性增加，然而，管壁的厚度有一定下限，太薄，管壁本身就不穩(wěn)定了，這樣，不是按腿的整體產(chǎn)生彎曲，而是管壁產(chǎn)生折皺變形，產(chǎn)生局部彎曲。

組合式兩腳鉆塔在設(shè)計，加工，使用過程中分別選定了三種鉆塔規(guī)格（表1）

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2 對鉆塔的合理使用，提出如下要求：

2.1 嚴(yán)禁加長升降把操作升降機

鉆機最大載荷能力：

P=nQN

式中：n為強力提拉時的繩數(shù)，Q為升降機單繩提升能力，N為升降機的超載系數(shù)，取1.5。

2.2 對施工孔深的要求

用直徑為43.5毫米的鉆桿鉆進(jìn)，孔深400米時鉆具重量僅為2.76噸；用直徑為50毫米鉆桿鉆進(jìn)750米井深時，鉆具重量也只有4.53噸，下鉆時沖出系數(shù)取3，鉆塔載荷為20噸左右對鉆塔來說也是安全的。

3 施工中應(yīng)注意的幾個問題

3.1 立放塔時，所有人員不得在鉆塔起落范圍內(nèi)，立放塔時避免上下顫動，禁止使用單繩拉塔，以免發(fā)生危險。

3.2 繃?yán)K是穩(wěn)定鉆塔的關(guān)鍵，因此，必須選用較好的鋼絲繩，要求直徑3/4〃～5/8〃（直徑不大易繃緊鉆塔），繩卡連接部位要挽回卡緊，防止松脫。

3.3 處理孔內(nèi)事故強力起拔時，死繩不能固定在一個塔腿上或底基臺上，以免改變鉆塔受力方向，死繩要固定在塔中心位置。操作升降機時，不能猛拉急剎反復(fù)操作，也不能將升降把壓死，以防拉壞升降機和鉆塔。

3.4 打吊錘時，應(yīng)使用天車，不能在一個塔腿上吊一個滑車來進(jìn)行，避免拉壞塔腿。

3.5 如果使用土電梯，重錘要放在塔外，以防傷人。

[1]張西坤，靳益民.關(guān)于鉆塔的幾個問題的探討[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2009-07-25.

[2]洪江.XY 系列鉆機吊臂式鉆塔的設(shè)計應(yīng)用[J].貴州地質(zhì)，2005-06-30.

[3]卜長根.平面連桿機構(gòu)在鉆塔設(shè)計中的應(yīng)用[J].工程機械，2001-03-10.