全液壓鉆機的生產應用效果

趙　洪

（河北省地礦局第三地質大隊，河北張家口075000）

全液壓鉆機的生產應用效果

趙洪*

（河北省地礦局第三地質大隊，河北張家口075000）

簡要介紹了2種全液壓鉆機的性能、應用條件及應用效果，分析了其在使用過程中存在的優點和不足之處。

全液壓鉆機；繩索取芯鉆探；應用效果

1　概述

2008年我隊在內蒙古鑲黃旗和康保縣境內進行銅、鉛、鋅、金、銀地質勘探找礦，應用Atlas copco公司生產的CS14型全液壓鉆機和NQ型繩索取芯鉆具進行鉆探施工，取得了很好的效果，不僅大幅度提高了臺月效率，而且提高了巖芯采取率等鉆探質量指標。

礦區內巖石主要有以下幾種：

海西期花崗巖：巖石呈肉紅色，半白非粒狀結構，塊狀構造。巖石主要由石英、鉀長石、斜長石、黑云母組成。硬度一般為7級左右。

石英巖：白色或乳白色，礦物成分主要為他形粒狀石英組成，巖石節理，裂隙發育，石英巖出現在花崗巖等閃長巖接觸帶，石英普遍發生電氣石化，硬度一般為7～8級左右。

閃長巖：灰白色或灰黑色，半白形粒狀結構，塊狀構造。巖石主要由角閃石、斜長石組成。角閃石約為30%～40%，斜長石占60%～70%，局部硅化、鉀化。閃長巖中呈現花崗巖同化混染帶，硬度一般為5級左右。

2009～2010年我隊在赤城縣黃土梁金礦區使用XDL-1200型全液壓鉆機和JS75型繩索取芯鉆具進行鉆探施工，也取得了較好的效果。該礦區地層巖石主要為正長巖。

2　CS14型鉆機性能

取芯作業深度（繩索式或傳統式）均勻地質巖層垂直向下鉆探作業。見表1。

表1　鉆機性能

卷揚器提升能力：主卷揚器提升拉力：單繩—空卷筒80kN；提升速度：空卷筒44m/min；鋼纜尺寸：35m×16mm。

繩索卷揚器提升拉力：單繩—空卷筒11.9kN，單繩—滿卷筒3.0kN；提升速度：空卷筒144m/min；滿卷筒453m/min；鋼纜尺寸：1830m×4.76mm（3/16″），或975m×6.735mm（1/4″）。

鉆塔和給進系統：給進行程：3.5m；給進速度：快速和慢速帶變速控制；推進力：59.6kN；提拔力：138kN；鉆探角度：垂直向下水平向下45°；鉆桿提升行程：6.09m；鉆塔傾卸裝置：鉆臺能被調整至緊貼鉆鉆面，使鉆孔更穩定精確，折疊式鉆塔更省時方便，適合短途運輸。

動力站：發動機制造商：康明斯（cummins）；型號：QSB5.0-C，5.9L6缸；功率：212馬力（158kW）；每分鐘轉數：1800r/min；發動機類型：渦輪增壓后冷式電噴柴油發動機；冷卻：水冷。

液壓系統：主泵：28MPa，242L/min；副泵：20MPa，122L/min；軸助泵：21.5MPa，47L/min，液壓油冷卻器，氣冷。

回轉動力頭/主軸回轉速度：動力：變速/正反轉液壓馬達；最終傳動：油浸4寸鏈條傳動-2.5比率；輸出軸內徑：117mm；輸出軸轉速見表2；轉速選擇：操作員控制臺手動控制；鉸接的動力頭：移開式。

3　CS14型鉆機生產應用效果

從4月份初進場到8月份初在河北康保銅礦、內蒙古黃旗多金屬礦采用NQ型繩索取芯鉆具施工以來，共完成鉆孔12個，總進尺4018.90m，平均臺月效率1263.81m，最高臺月效率2520.83m，最低臺月效率597.06m。在之前我隊的巖芯鉆探施工從未達到過臺月效率2520.83m這樣的記錄。平均小時效率3.62m，最高小時效率5.55m，最低小時效率1.75m。純鉆進時間占臺月時間比例大幅度提高，平均純鉆時間利用率48.80%，最高72.16%，最低27.50%，最高純鉆時間利用率72.16%也是從未有過的事情。

表2　輸出軸轉速

在ZK5—1孔施工中班進尺達72m（三班制），創我隊小班進尺最高記錄。詳細情況見表3。

從表3可以看到，在河北康保銅礦區各項鉆探指標較低，該礦區地層十分復雜，如果使用立軸式鉆機進行施工，很難完成兩孔的鉆探施工。用該機可機上加桿，較順利通過構造破碎帶。通過兩礦區施工說明，在復雜地層施工時，可順利鉆進；在較完整地層施工時可大幅度提高生產效率。

表3　礦區進尺情況表

4　XDL-1200型鉆機性能

鉆進能力：700～1200m；動力頭輸出轉速：84～120r/min、440～615r/min、138～192r/min、720～1020r/min；最大扭矩：3600N·m；動力頭行程：3.5m；動力頭最大起拔力：120kN；動力頭最大加壓力：60kN；卷揚機最大提升力：55kN；動力機功率：132kW；質量：13000kg。

5　XDL-1200型鉆機生產應用效果

XDL-1200型鉆機為北京探礦機械廠生產的履帶式全液壓動力頭鉆機。黃土梁金礦區破碎巖層較多，鉆進時沖洗液漏失較嚴重，回次進尺較小，鉆進效率較低。XDL-1200型鉆機在該礦區的生產應用效果見表4。

6　全液壓動力頭鉆機的優缺點

全液壓動力頭鉆機比立軸式鉆機具有以下突出的優點：

（1）給進行程長為3.5m，比立軸式鉆機的0.5～0.6m要長很多。對于3m進尺，動力頭鉆機可連續完成，而立軸式鉆機至少倒桿4次，每次倒桿不僅需多耗時間，還可能造成巖芯斷裂，使得倒桿后重新鉆進時加大了巖芯堵塞的幾率。在破碎地層，以上因素的影響大為明顯。因此，動力頭鉆機在機械鉆速、鉆頭壽命、回次長度和提鉆間隔方面都要優于立軸式鉆機。這些因素對鉆進施工效率都有著直接影響。

（2）自帶鉆塔，可明顯節省搬遷時間并降低人工成本，在交通不便地區尤為突出。動力頭鉆機搬遷，通常只需1～2d時間，立軸式鉆機搬遷一次通常需要3～5d。從而增加機臺開動的臺月數，提高生產效率。

動力頭鉆機設計緊湊，整體性強，將動力機、鉆塔、主機集于一身，利于鉆進，無需建塔，不進行高空作業而增大了安全系數，可避免高空墜塔事故發生。

（3）動力頭全液壓式鉆機回轉動力由液壓馬達驅動，減少了機械傳動環節，可有效避免機械傷害，其上設有鉆桿夾持擰卸機構，可提高提鉆效率，降低工人的勞動強度，避免使用大錘敲擊鉆桿接頭而對其產生的傷害。

表4　XDL-1200型鉆機在該礦區的生產應用效果表

（4）動力頭鉆機操作系統采用儀表化設計和操作，機械運轉，設備運行情況，巖芯堵塞報警可通過儀表儀器顯示出來。鉆進時鉆壓通過液壓系統預先設定，鉆進中施加鉆進壓力恒定，無需人為調整，鉆進時速均勻，巖芯不易堵塞。

全液壓型鉆機的不足主要有以下幾點：

（1）同樣鉆進能力的動力頭鉆機的起撥能力比立軸式鉆機小，因此動力鉆機處理孔內事故的能力比立軸式鉆機弱。

（2）隨著鉆孔深度加大以及巖石完整程度降低，動力頭鉆機相對于立軸式鉆機的優勢在逐漸變小。這是因為動力頭鉆機一次提鉆長度小，起下鉆次數變多后，其起下鉆速度慢的弱點就會變得突出。

（3）CS14型全液壓鉆機底盤為拖車式，其四輪著地時可拖動前行，但不能轉向，只適合在較平坦場地內使用。

TD41

B

1004-5716（2016）06-0068-03

2015-11-26

趙洪（1974-），男（漢族），河北陽泉人，工程師，現從事鉆探工程管理和技術工作。