FYD-2200型分體塔式全液壓動力頭鉆機的特點及應用

蔡正水（安徽省地質礦產勘查局313地質隊，安徽　六安　237010）

?

FYD-2200型分體塔式全液壓動力頭鉆機的特點及應用

蔡正水（安徽省地質礦產勘查局313地質隊，安徽六安237010）

深部巖心鉆探，不可預見性大，施工困難，孔內情況復雜，施工效率及施工的安全性特別重要。目前地質巖心鉆探設備主要是立軸式鉆機和液壓鉆機。本文結合工程實例闡述了FYD-2200型分體塔式全液壓動力頭鉆機的結構特點，及其在深部鉆探施工中優越性。

深部鉆探；全液壓鉆機；性能特點

引言

21世紀以來，隨著深部巖心鉆探需求量的增大，我國加快了鉆機的研制步伐，除了較大型立軸式鉆機外，還研制了多種鉆探自動化、智能化程度較高的全液壓動力頭、液壓頂驅、電動頂驅等新型鉆機。

FYD-2200型分體塔式全液壓動力頭鉆機由安徽省地礦局313地質隊與中國地質裝備總公司共同研制。該鉆機集國內外全液壓動力頭鉆機及立軸式鉆機的優點于一體，鉆機采取分體塔式結構設計，改變了車載、桅桿式結構在深部鉆探中存在的弊端，適應于山區、丘陵、道路較差的地區施工；鉆機采用無級變速，調速范圍寬，操作方便；鉆機采用長行程（4.8m）設計，減少了輔助時間；鉆機動力頭卡盤采取卡瓦夾持和頂驅式兩用結構，避免單一結構存在的淺部與深部鉆進鉆具加壓和懸吊卡盤的卡持能力問題；鉆機操作系統實現了工作參數數字化、塔上塔下操作可視化及鉆探現場網絡遠程監控，便于現場安全操作和管理者遠程決策指揮；鉆機自動化程度高，操作安全，作業環境好、勞動強度低。

1　鉆機主要結構

FYD-2200型分體塔式全液壓動力頭鉆機由主機、動力站、鉆塔、泥漿泵四大獨立部件組成。鉆機外形及結構布置如圖1所示。

圖1　鉆機外形及結構布置

1.1主機

鉆機主機由夾持器、動力頭、卡盤、動力頭拖板、桅桿、桅桿上段、桅桿支架、底滑架、底架總成、主卷揚、液壓系統、操作臺等部件組成。主機部分示意圖如圖2所示。

1.2動力站

動力站結構如圖3，其功能是為主機提供液壓動力源，它與主機之間用快換接頭連接。動力站主要由動力站機架1、電控柜2、油溫散熱器3、油泵電機組4、油箱5、主泵6、聯軸器7、主電機8組成。

1.3操作臺及現場工作室

圖2　FYD-2200型鉆機主機部分示意圖

圖3　動力站實物圖

鉆機操作系統實現了轉速、壓力、扭矩、泵壓、流量等參數數字化顯示，同時實現了塔上操作和現場工作狀態視頻化，現場配備了遠程網絡傳輸系統。操作臺及現場工作室如圖4所示。

圖4　操作臺及現場工作室

1.4鉆塔

采用SG-24A四角鉆塔，承載力55t。

1.5泥漿泵

泥漿泵配置BW300/12型，實行分體電動機驅動。

1.6繩索取心絞車

繩索取心絞車實行分體電動機驅動，打撈能力——孔深3000m。

1.7鉆桿擰卸系統

配置中國地質裝備總公司研制的SQ114/8型液壓動力鉗。

2　鉆機主要技術參數

FYD-2200型分體塔式全液壓動力頭鉆機主要技術參數見表1所示。

3　鉆機應用實例及其特點

FYD-2200型分體塔式全液壓動力頭鉆機曾在安徽霍邱周集深部找礦ZK1725孔使用，完成了孔深2706.68m、終孔口徑φ77mm的鉆孔。另外，在江西贛州于都南嶺科學鉆探NLSD-1孔施工，完成了孔深2967.83m、終孔口徑φ97mm的鉆孔。在浙江臨安頁巖氣勘查參數井LC02井施工中，完成了孔深896.53m、終孔口徑φ165mm的鉆孔施工。現該型鉆機即將應用于甘肅某金礦勘探中。經使用表明：該鉆機具有以下性能特點：

表1　FYD-2200型全液壓動力頭鉆機主要技術參數表

（1）鉆機結構采用分體模塊設計，布局合理。整套鉆機分為主機、動力站、鉆塔、泥漿泵四大獨立部件，便于拆裝搬遷運輸。

（2）采用重型24m四角管子鉆塔，可提升18m立根，與桅桿式鉆塔只能提9m、6m立根相比，起下鉆時間節約1～2倍。

（3）鉆機給進行程長達4.8m，適用于長度4.5m繩索取心鉆桿和普通鉆桿使用，可節約回次鉆進時間。與立軸式鉆機相比，鉆進同樣回次長度，倒桿時間節約5～7倍。

（4）鉆機動力頭可縱向、橫向移開孔口，孔口位置比較寬闊，方便提下鉆和取心操作。

（5）動力頭回轉調速范圍寬泛，機械換檔和液壓調速結合，可實現0～1200rpm的無級變速以及動力頭轉速的精確控制。

（6）動力頭夾持系統實現卡盤和頂驅兩用式，解決了淺孔鉆進加壓和深孔鉆進減壓鉆進時卡盤夾持力不足而打滑的問題。

（7）鉆機滑道上部可增加桅桿，實現有塔無塔兩用，直斜孔兩用。

（8）在操作臺上實現了主要鉆進參數自動采集與顯示，塔上塔下關鍵操作部位的視頻圖像顯示，使作業班長對整個機臺的運行狀況一目了然，增強了機臺操作的安全性。同時實現遠程網絡輸送，便于管理者遠程決策和指揮。

（9）配置液壓動力鉗擰卸鉆桿，減輕了工人的勞動強度，減少了鉆桿的損壞，節約提下鉆時間約1/3。

（10）鉆機、水泵、繩索取心絞車等設備實行與動力站分離單獨驅動方式，可節約深孔鉆探的能源消耗20%以上。

（11）操作方便安全，易于司鉆控制，復雜地層鉆進孔內事故率低。

（12）鉆機機械故障少，方便現場使用和維護。

4　結束語

通過三個不同類型鉆孔6000多米進尺，在不同施工條件，不同施工目的及不同技術要求的情況下，驗證了該型鉆機的優越性能和寬泛的適應性。該鉆機操作門檻低，安全可靠，易學易用。現場施工人員只要做到以下幾點，施工現場即便沒有專業維修技術人員指導也可以放心使用。

（1）使用優質、足量的液壓油，建議使用LH-46號抗磨液壓油；

（2）注重鉆機的保養與日常維護，定期更換合格的濾清器，保持油品的潔凈；

（3）及時消除跑冒滴漏現象，使用合格的液壓元件；

（4）嚴格控制油溫在40℃左右；孔深、負荷大、環境溫度過高時增加一套散熱系統或使用600m2以上的散熱器即可有效控制油溫；

（5）司鉆及現場技術人員應對設備的基本結構有一定的了解，能夠排除常見故障，有一定的液壓元件購買信息，與原廠技術維修人員保持聯系并經常溝通。

［1］朱恒銀，等.深部巖心鉆探技術與管理［M］.北京：地質出版社，2014，11.

［2］朱恒銀，等.贛州科學鉆探NLSD-1孔施工技術研究與實踐［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2014，41（6）：1～7.

［3］朱恒銀，等.深部礦體勘探鉆探技術方法研究綜述［J］.安徽地質，2012（10）：119～123.

［4］李 芝，主編.液壓傳動（第2版）.北京：機械工業出版社，2009，2.

［5］張金昌，主編.2000m地質巖心鉆探關鍵技術與裝備論文集.北京：地質出版社，2012，7.

［6］鄢泰寧，主編.巖土鉆鑿工程學.武漢：中國地質大學出版社，2001，8.

2016-3-8

P634.3+1

A

2095-2066（2016）11-0023-02