一種礦山勘探用直斜兩用高強度鉆塔的研制與應用

吳勝濤

摘要 隨著技術(shù)的發(fā)展，煤礦企業(yè)對各種特定需求的鉆探工藝和技術(shù)提出了更高的要求。針對礦山勘探施工中場地狹小，設備運輸、安裝困難，大多以斜孔勘探為主等施工特點，我公司（請客戶自行填寫）研制了一種礦山勘探用直斜兩用高強度鉆塔，使礦山的勘探更加高效。對此，文章從礦山勘探用直斜兩用高強度鉆塔的研制背景入手，對直斜兩用高強度鉆塔的基本結(jié)構(gòu)、設計參數(shù)及其在實際礦山勘探中的應用進行了簡單的闡述。

關(guān)鍵詞 礦山鉆探；直斜兩用；鉆塔；研制；應用

中圖分類號P634 文獻標識碼 A 文章編號2095—6363（2016）04—0018—01

鉆塔是鉆探設備中的一個重要組成部分，通常又稱為塔架、井架等。針對當前礦山勘探特定需求對鉆探工藝的要求不斷提高，研究更加高效實用的鉆塔是鉆塔生產(chǎn)設計企業(yè)發(fā)展的需要。在此背景下，文章根據(jù)礦山勘探工程的需要，研制了一種礦山勘探用直斜兩用高強度鉆塔，使礦山勘探施工更加高效。

1一種礦山勘探用直斜兩用高強度鉆塔研制的背景

礦山勘探主要是在采區(qū)范圍內(nèi)找尋和探明主礦體上、下盤及深邊部的平行、分支或其他盲礦體，以增加后備儲量，延長礦山壽命；進行礦產(chǎn)綜合利用研究，使之得到最充分合理的開采和利用等。礦山勘探施工額特點主要包括施工場地狹小、設備運輸安裝困難、大多以斜孔勘探為主。針對礦山勘探施工的這種情況，研制了一種礦山勘探用直斜兩用高強度鉆塔。該種用直斜兩用高強度鉆塔的使用能有效降低運輸、安裝成本，而且其在礦山勘探施工中效率高、性能好，使礦山勘探施工達到更高的綜合經(jīng)濟效益。

2一種礦山勘探用直斜兩用高強度鉆塔研制思路及技術(shù)要求

2.1研制思路

結(jié)合常見礦山勘探施工的實際情況和特點，確定了直斜兩用高強度鉆塔的研制思路。

1）直斜兩用鉆塔應與鉆探工藝相結(jié)合，優(yōu)化鉆塔，使其具有占地面積小、質(zhì)量輕且拆、運、裝方便的特點；2）研制的鉆塔應有靈活的導向裝置，在進行斜孔鉆探施工時，能有效確保主動鉆桿的穩(wěn)定，且能夠保證主動鉆桿的中心線與立軸的軸線相重合；3）研制的鉆塔提升軸線在與立軸軸線相互重合的狀態(tài)下能在其共同的垂直軸線上實現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)，使斜孔鉆探的施工、就位更方便；4）研制的鉆塔要有前傾和后傾功能，鉆塔的前傾功能可以使鉆孔中心線與提升軸線相重合，使上、下鉆具更順暢；鉆塔的后傾功能主要能夠使鉆塔水平放置，使鉆機與鉆塔整體的搬遷更加方便。

2.2技術(shù)要求

1）鉆塔要有合理的結(jié)構(gòu)尺寸，使其在滿足自身穩(wěn)定性和強度要求的同時能更好的適用于礦山勘探各種地形條件；2）鉆塔應具有有效的約束，使其在施工過程中更加穩(wěn)定；3）鉆塔應與鉆機相互結(jié)合，兩者的組合高度應以提升9m鉆桿為控制高程；4）鉆塔還應結(jié)合鉆機進行改進優(yōu)化，使其在操作上更加人性化，使勘探施工更加安全可靠。

3一種礦山勘探用直斜兩用高強度鉆塔的基本結(jié)構(gòu)及其參數(shù)的設計

直斜兩用高強度鉆塔的基本結(jié)構(gòu)主要由天車、主腿、副腿、底座四部分組成，在研制過程中，分別對其基本結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化調(diào)整，使其在礦山勘探中更加安全、實用。直斜兩用高強度鉆塔的塔高為7500mm、天車長度1700mm、天車滑輪間距1000mm、滑輪直徑∮350mm、底座長度5260mm、孔口中心線與鉆塔中心線間距570mm。鉆塔的基本結(jié)構(gòu)的設計如下圖1所示。

3.1天車的設計

在研制過程中考慮到強力起拔天車受力易變形，為了在滿足天車設計強度的同時使更穩(wěn)定，在天車上用∮42鉆桿進行拱形加強處理，進一步提高天車的強度和穩(wěn)定性。設計天車的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.2鉆塔主腿的設計

直斜鉆塔主腿塔身的主要結(jié)構(gòu)，上邊支撐著天車，下部與塔座轉(zhuǎn)動連接。因此，在主腿設計時采用高強度無縫鋼管，使具有足夠的強度，在結(jié)構(gòu)上分為上、下兩個部分，中間用法蘭盤連接，使其上、下可拆卸安裝，便于運輸。

3.3鉆塔副腿的設計

鉆塔的副腿是塔身的重要輔助結(jié)構(gòu)，是調(diào)節(jié)鉆塔角度的主要結(jié)構(gòu)，在設計時將副腿分為2部分，即上半部分和調(diào)節(jié)機構(gòu)2部分。鉆塔副腿結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)范圍≥1000mm。在進行小角度施工時，鉆塔的副腿結(jié)構(gòu)可以直接安裝在底座上。在進行大角度施工時，鉆塔的副腿結(jié)構(gòu)可以借地生根，保證施工角度的要求。

3.4鉆塔底座的設計

在設計時，考慮到底座的安裝和運輸，選擇用槽鋼作為底座的主體材料，并進行分體制作，以滿足安裝與運輸?shù)囊蟆ｃ@塔底座的總體布局由上下各四條槽鋼構(gòu)成，其中下部四條槽鋼為縱向排布，上部四條槽鋼為橫向排布，以增加底座的穩(wěn)定性。在底座上部槽鋼布置時，中間兩條槽鋼的安裝應考慮鉆機的安裝和孔口位置的關(guān)系，使底座和鉆機能夠更緊密的組合在一起。鉆塔的底座也是主要的鉆探工作平臺，考慮到礦山勘探施工面積小，底座尺寸應進行合理的選擇，以提高實用性。這種礦山勘探用直斜兩用高強度鉆塔在設計時選擇了較合理外形尺寸，其長度為5 500mm，寬度為4000mm。

4一種礦山勘探用直斜兩用高強度鉆塔在礦山勘探中的應用

研制的鉆塔礦山勘探用直斜兩用高強度鉆塔在湖北黃石某礦山勘探施工進行了實際應用試驗。在湖北黃石某礦山勘探施工現(xiàn)場，鉆探地點在礦山采區(qū)中間的小平臺上，可利用的鉆探施工面積很小，剛好能安裝上新研制5500ram×4000mm的底座，實用性得到了相關(guān)進一步的驗證。在湖北黃石某礦山勘探施工中，其鉆孔要求為：孔深300m，終孔口徑∮75mm，傾角為75°，巖心采取率≮80%。在該礦山鉆探施工中，利用新研制的直斜兩用高強度鉆塔、∮75mm繩索取心金剛石鉆具、長探GY-300A型鉆機等主要設備結(jié)合使用，鉆探的效率得到了有效的提高。