全液壓輕便鉆機(jī)在水平鉆進(jìn)中的應(yīng)用

【摘要】全液壓輕便鉆機(jī)具有鉆進(jìn)效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆裝方便、重量輕、液壓控制、無(wú)極調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)。尤其在水平鉆進(jìn)時(shí)，給進(jìn)架輕松轉(zhuǎn)動(dòng)90°，鉆進(jìn)行程長(zhǎng)，使立軸在水平鉆進(jìn)中保持很好的角度，且不用頻繁拆卸短鉆桿，鉆進(jìn)效率高，成孔效果好。

【關(guān)鍵詞】輕便鉆機(jī)；水平鉆進(jìn)；拆卸簡(jiǎn)單

1、前沿

全液壓輕便鉆機(jī)是為了滿足不同的鉆進(jìn)需求而設(shè)計(jì)的，采用獨(dú)立模塊化設(shè)計(jì)，模塊間采用液壓油管和電纜連接，體積小，質(zhì)量小，拆遷組裝方便快捷，可迅速調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù) 。其給進(jìn)行程達(dá)1.7米，在進(jìn)行水平孔或斜孔鉆進(jìn)時(shí)，可以很好的控制鉆孔角度。

2、常規(guī)地質(zhì)鉆機(jī)與全液壓鉆機(jī)的比較

目前在地質(zhì)勘探中常用的鉆機(jī)是XY系列。XY系列鉆機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊，耐用，鉆進(jìn)能力強(qiáng)等特性，通用性較好。其缺點(diǎn)主要有：1）機(jī)器笨重，拆裝程序復(fù)雜，搬遷不便；2）鉆進(jìn)行程短，僅有600mm。在水平鉆進(jìn)時(shí)，XY系列鉆機(jī)需要將機(jī)頭扭轉(zhuǎn)90°進(jìn)行工作。扭轉(zhuǎn)后，鉆塔無(wú)法使用，起降鉆桿需要靠鉆機(jī)的給進(jìn)裝置來(lái)回移動(dòng)實(shí)現(xiàn)，但給進(jìn)行程只有600mm，速度慢；或者通過(guò)增加和固定滑輪組和卷?yè)P(yáng)來(lái)實(shí)現(xiàn)提升鉆桿。

全液壓輕便鉆機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是全液壓控制，各類參數(shù)調(diào)整快捷，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速；模塊化設(shè)計(jì)拆裝與搬運(yùn)方便；給進(jìn)行程大，自動(dòng)化程度較高；遠(yuǎn)離孔口操作安全性高。

全液壓輕便鉆機(jī)的缺點(diǎn)是：自重輕，穩(wěn)定性較弱；復(fù)雜地層鉆進(jìn)能力較弱，一是全液壓系統(tǒng)負(fù)載保護(hù)的設(shè)計(jì)，不能快速加壓通過(guò)復(fù)雜地層，二是設(shè)計(jì)扭矩遠(yuǎn)小于常規(guī)機(jī)械鉆機(jī)，降低了鉆進(jìn)能力且易卡鉆。以上缺點(diǎn)導(dǎo)致其復(fù)雜地層鉆進(jìn)能力較弱、易發(fā)生孔故；無(wú)塔式設(shè)計(jì)或桅桿式鉆塔設(shè)計(jì)加之扭矩較小，導(dǎo)致其處理孔故能力較弱。

3、水平鉆進(jìn)工藝研究

3.1全液壓輕便鉆機(jī)的特點(diǎn)

全液壓鉆機(jī)具備的特點(diǎn)有：1）模塊化設(shè)計(jì)。整套設(shè)備分為控制模塊、鉆進(jìn)模塊、底座模塊、動(dòng)力模塊、液壓油冷卻模塊、水泵模塊、卷?yè)P(yáng)模塊。各模塊之間通過(guò)電纜和液壓油管連接，運(yùn)輸、搬遷時(shí)方便、輕巧；2）給進(jìn)行程大。該系列鉆機(jī)的行程一般為1.5～2m，是XY系列鉆機(jī)的2～3倍，降低倒桿次數(shù)，增加純鉆進(jìn)時(shí)間，提高鉆進(jìn)效率；3）自動(dòng)化程度高。采用液壓卡盤，自動(dòng)擰卸鉆桿，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。3）安全性高。控制裝置遠(yuǎn)離孔口，司鉆員可以在遠(yuǎn)處觀察鉆進(jìn)情況，針對(duì)不同的情況采取應(yīng)對(duì)措施。

3.2 水平鉆進(jìn)主要部件

（1） 給進(jìn)架

給進(jìn)架是由一個(gè)鋼體架和一個(gè)雙軌導(dǎo)桿組成，行程1.7米，直接用于推進(jìn)和提引動(dòng)力頭。給進(jìn)架的提引力為4284Kg，推進(jìn)力為2610Kg。

（2）頂桿裝置

整個(gè)裝置安裝在一個(gè)鋼架上，并可固定于地面。

操作者可以手動(dòng)調(diào)節(jié)鉆進(jìn)角度：固定角度時(shí)，先拆掉兩節(jié)伸縮式張緊裝置的固定螺栓，再拆掉三節(jié)伸縮式張緊裝置的固定螺栓，然后手動(dòng)調(diào)節(jié)給進(jìn)架角度。達(dá)到預(yù)定的角度后，重新擰緊固定螺栓。可以在0°～ -90°之間任意調(diào)節(jié)。

（3） 延伸軌道

鉆機(jī)裝配有一個(gè)桅桿式延伸軌道，置于給進(jìn)架上方，通過(guò)螺栓固定兩個(gè)鋼板與給進(jìn)架連接。鉆機(jī)也配有一套滑輪或是導(dǎo)向滑輪，用于快速收放鋼絲繩。

（4）繩索絞車

繩索絞車包括一個(gè)液壓動(dòng)力裝置和一個(gè)鐵滾輪，可容納直徑為0.48厘米的鋼絲繩250米，提升能力800Kg。

3.3 水平鉆進(jìn)技術(shù)及要點(diǎn)

水平鉆孔施工難點(diǎn)是預(yù)防鉆孔傾斜及掉塊。為保證鉆孔的角度，前期準(zhǔn)備工作要充分，并著重把握好

如下鉆進(jìn)技術(shù)及要點(diǎn)措施。

1）安裝鉆機(jī)要穩(wěn)固扎實(shí)。由于全液壓輕便鉆機(jī)整體重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，鉆進(jìn)過(guò)程中阻力較大時(shí)，會(huì)造成鉆機(jī)左右晃動(dòng)或者基座上抬，穩(wěn)定性較差。可擴(kuò)大鉆機(jī)底座，增加鉆機(jī)的穩(wěn)定性；或者用方鋼加工新底座，用地錨將底座與場(chǎng)地緊密連接。

2）水平鉆孔鉆桿選擇。當(dāng)所用鉆桿與孔徑尺寸相差較大時(shí)，鉆進(jìn)加壓會(huì)使局部鉆桿彎曲，導(dǎo)致鉆孔向下或向上偏移。為此，選用 75 mm 的繩索取芯鉆具及配套的 73mm 鉆桿，孔壁間隙較小，同時(shí)有效防止孔壁掉塊。此外，在鉆進(jìn)加壓過(guò)程中也不容易使鉆桿彎曲。

3）鉆孔開(kāi)孔。開(kāi)孔前，通過(guò)地質(zhì)羅盤和萬(wàn)能角度尺組合，確保立軸與鉆孔方向一致。

4）鉆進(jìn)參數(shù)控制。水平孔鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭所需壓力全部靠鉆機(jī)油壓提供，部分用于克服鉆具與孔壁的摩擦力，因此，水平孔鉆進(jìn)壓力比垂直孔要大一些，實(shí)際鉆壓選擇范圍為 14 ～15 kN；為防止鉆機(jī)振動(dòng)過(guò)大，一般選擇中低速，即在 200 ～ 600 r/min 范圍內(nèi)選擇；水平孔沖洗液容易返出，排粉條件較好，泵量可以適當(dāng)大一些，一般控制在 50 ～70 L/min。

5）起下鉆及系統(tǒng)設(shè)置。

4、實(shí)例應(yīng)用

在蘭州供水工程勘探中，在供水線路的出口處布置水平鉆孔一個(gè)，設(shè)計(jì)孔深120m，終孔孔徑75mm。

該工區(qū)基巖完整，硬度六級(jí)。鉆場(chǎng)距離地面高度為5m，鉆場(chǎng)用石渣堆砌而成，面積狹小。

用XY-2鉆機(jī)進(jìn)行水平孔施工時(shí)，需要將鉆機(jī)機(jī)頭旋轉(zhuǎn)90°，且在鉆機(jī)后面布置鉆桿起吊裝置，程序復(fù)雜，安裝不便。

項(xiàng)目組選定了全液壓輕便鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔。整套系統(tǒng)分散布置，成功解決了場(chǎng)地狹小的難題。

該鉆孔歷時(shí)6天，平均單班進(jìn)尺10m，取芯效果良好，鉆孔角度完全符合設(shè)計(jì)要求。

5、結(jié)論

盡管全液壓輕便鉆機(jī)的應(yīng)用受結(jié)構(gòu)以及性能參數(shù)的影響，通用性較差。但是具有特殊要求時(shí)，如在平硐內(nèi)部或者鉆孔角度有特殊要求時(shí)，全液壓輕便鉆機(jī)較XY系列鉆機(jī)有較大的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：崔晉華（1983-），男（漢族），河南洛陽(yáng)，黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司巖土工程事業(yè)部工程師，勘查技術(shù)與工程專業(yè)，從事勘探技術(shù)研究與應(yīng)用工作