m全液壓巖心鉆機的研制及應用

2023/6/2911500m全液壓巖心鉆機研制及應用中國地質(zhì)科學院勘探技術(shù)研究所2012年10月劉凡柏2023/6/292提綱一、研究背景與項目來源二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀三、目標任務四、試驗條件及方法五、主要成果六、野外生產(chǎn)試驗及效果七、結(jié)語2023/6/293一、研究背景與項目來源

立項背景：1、資源短缺已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸。發(fā)現(xiàn)新的礦產(chǎn)地、拓展新的找礦空間是實現(xiàn)資源開發(fā)可持續(xù)發(fā)展的根本前提，資源勘查的重點之一是深部和隱伏區(qū)。2、巖心鉆探，是深部地下信息推斷與解釋的惟一驗證手段，也是最終圈定礦體、計算儲量、評估品位惟一的技術(shù)手段。3、項目立項前，國內(nèi)固體礦產(chǎn)巖心鉆機主要是立軸式鉆機，鉆探深度在1500m以內(nèi)，配套工藝方法以普通回轉(zhuǎn)提鉆取心為主，大大落后于先進工業(yè)國家的巖心鉆探水平。2023/6/294一、研究背景與項目來源結(jié)合地質(zhì)調(diào)查規(guī)劃和工作部署,2008年年初中國地質(zhì)調(diào)查局下達了工作項目：“1500m地質(zhì)取心深孔鉆探技術(shù)研究”，項目編碼為，該項目專題一為“1500m全液壓巖心鉆機的研制”，希望通過該專題的實施，使我國地質(zhì)鉆探技術(shù)裝備向多功能化、機械化、自動化、國際通用化方向發(fā)展，提高我國的地質(zhì)鉆探裝備現(xiàn)代化水平，滿足我國深部礦產(chǎn)資源勘查的需要。項目來源2023/6/295二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外地質(zhì)礦產(chǎn)勘查用鉆機，除保留有一部分經(jīng)改進的傳統(tǒng)立軸式鉆機外，已大量采用全液壓頂驅(qū)式（動力頭鉆機）。其特點是回次進尺長、自動化、機械化程度高。2023/6/296二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀XY-4CD-3CD-32023/6/297

進入21世紀，國內(nèi)有關(guān)研究機構(gòu)與鉆探機械廠先后研發(fā)出了全液壓的地表巖心鉆機以滿足市場的需求，主要產(chǎn)品有中國地質(zhì)科學院勘探技術(shù)研究所與北北京天和眾邦勘探技術(shù)有限公司聯(lián)合研發(fā)成功的YDX—3型巖心鉆機，山東省地質(zhì)探礦機械廠研發(fā)的XD—3型，連云港黃海機械廠研制的HYDX—4型等，這些巖心鉆機特點均順應國際鉆探設備的發(fā)展趨勢，屬于同一檔次，鉆深能力相差不多，具有全液壓化、給進行程長、無級調(diào)速、機械化程度高等優(yōu)點。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2023/6/298

為我國深部礦產(chǎn)資源勘查提供現(xiàn)代化鉆探裝備。鉆機設計鉆深能力為NQ規(guī)格鉆進深度1500m，可滿足金剛石繩索取心、定向鉆進、多介質(zhì)反循環(huán)連續(xù)取心（樣）等多種高效鉆探工藝的需要。研究內(nèi)容主要有：動力總功率、主要基本技術(shù)參數(shù)、模塊化結(jié)構(gòu)設計、液壓系統(tǒng)原理及管路設計、給進提升裝置設計、全液壓主絞車選型及自動放繩液控原理、繩索取心絞車及其自動排繩、高速動力頭結(jié)構(gòu)、上下卡夾系統(tǒng)研究、桅桿結(jié)構(gòu)設計、操縱臺控制系統(tǒng)設計、提下鉆機械化及移擺鉆桿方式、配套鉆具選型等。三、目標任務2023/6/299四、試驗條件及方法外觀檢驗、空載性能試驗密封性能試驗給進機構(gòu)性能試驗回轉(zhuǎn)性能試驗主卷揚機性能試驗付卷揚機性能試驗液壓卡盤性能試驗桅桿負載試驗噪聲試驗

安裝質(zhì)量檢驗20唯23父/6磚/2伴510臺架雷測試賄設備序號儀器設備名稱型號量程數(shù)量精度1激光經(jīng)緯儀J2-JDE1000m1±2”2砝碼20kN40kN5153數(shù)位式噪音器892540~130dB11%4紅外測溫儀ST350-25~350℃12%5直尺500mm16卷尺5000mm17壓力表0~40MPa31%8柴油機轉(zhuǎn)速表0~3000rpm10.059智能型數(shù)字轉(zhuǎn)速表DT2234C2.5~99999rpm10.05%10拉壓傳感器300kN120矮23絡/6綁/2豆511臺架鏈測試境圖片20蕩23吼/6錯/2永512五堤主振要成閉果1、取臘得主問要成儉果完成費一套廳模塊杏式、靈全液持壓、蝕動力架頭式監(jiān)地表突巖心剩鉆機辮，其王鉆深夏能力壇為N規(guī)格歷鉆桿崗鉆進岔深度15宰00米，俊滿足棵深部恐地質(zhì)巡壽勘探仰，可澇滿足尾金剛騾石繩孕索取棗心、華沖擊評回轉(zhuǎn)雞、定己向鉆殼進、瓜反循煌環(huán)連粥續(xù)取音心（萬樣）發(fā)等多能種高呀效鉆孤探工蠻藝鉆識進需屈要。20鋸23螺/6張/2服513鉆深報：BQ—20鍵00乓m；NQ—15扮00球m；HQ—10坊00敵m；PQ—70胳0m動力葬：17組9k泰W/賣22伴00擁rp豬m給進筑力名：80關(guān)00撕kg；提升玩力：20筍00狗0k帆g；樓立根僑長度但：9m；給踩進行錫程：3.暢3m；滑旬移行墨程：1.蝴5m；主絞鉛車械：最嗚大13柴.6吼t，速饒度44——67齒m/欲mi姓n，容重繩量60臥m×萄φ2哈2m梢m付絞醋車：鞭光轂歡提升打力14私00惑kg，光轂速風度11讀0m稠/m洗in，容胳繩量21謊00桿m×φ6非mm液壓昌系統(tǒng)狗：關(guān)主壓閣力31干MP輩a動力員頭：高液壓秋無級納調(diào)速驕、手茶控4檔轉(zhuǎn)速爽范圍閃：0——12霉00頃rp躍m；扭會矩范螞圍：68筆8——58穿80蕩N港m卡盤：牲通寶孔直徑11徒7m犬m，軸志向夾腦持力22樣t履帶例速度定：0——2.斤5k綢m/時h；爬始坡度址：30度；外形植尺寸渴：69鑒50橋mm蒸×2呼30乏0m語m×捕34葉00殘mm（長×寬×高）總重比量：14昂00懸0公斤YD燒X-皇4鉆機思主要扇技術(shù)蠅參數(shù)20虜23遭/6廣/2能514全液壓瓜驅(qū)動吊，操穿作簡界單方具便；模塊醫(yī)化設計等，各沙個部鏈件模椅塊便粗于組儉裝分勢解，負便于壤衍生暫系列孫產(chǎn)品火，減甲小設杰計工僑作量堤，縮貨短生券產(chǎn)周千期；鉆機配備4檔手蹄動變友速箱嫌和變折量液雨壓馬絕達，顧轉(zhuǎn)速寇在0－12適00之間仰可無鞏級調(diào)戰(zhàn)速，記速度鉗范圍烘寬、潑扭矩代大，頭有利妹于以畢金剛眠石鉆室進為袍主體幕的多汁種鉆億探工遙藝對短轉(zhuǎn)速簡的選悲擇；卡盤為氮弓氣彈騎簧夾南緊、穴液壓隔松開荒式，飾通孔豎直徑櫻大（11乓7毫米樂）、橫軸向系行程左短、厘徑向封行程朗長、侄夾緊銜力大件，補譜償發(fā)掩表能舊好，奶變換解卡瓦元可用皮于國串內(nèi)外替不同懲孔徑蒜的鉆合探施搭工；牧卡瓦畢采用竭硬質(zhì)鏈合金靈鑲焊正式結(jié)域構(gòu)，掃工作幟可靠誤，壽惜命長客，更涂換簡會單方草便；采用進口豎主絞何車，瘡工作府性能港可靠墓，安毫全性映高，由鉆進膏過程扛中能娛夠自況動放元繩；鉆塔一次盞可提歌升9米長觀的立眨根，喂給進自行程炸長（33釋00便mm），霜機械擔化程例度高慶，有瞇利于妻提高寄鉆進從效率秤，減游少孔郊內(nèi)事弱故；給進控念制有禮加壓娛鉆進距、減銅壓鉆學進、全自重損鉆進夢、稱農(nóng)重、素快速港給進凝提升怎等工懇作狀漏態(tài)，痛可滿途足不架同鉆倉探施江工工盯藝的眼需要速；YD禾X-冬4鉆機拌主要漸特點20億23訓/6郊/2滴515鉸接鈴式上、包下桅們桿方勵便運同輸，解鉆塔想可滑丸移直拜接支材撐地督面，違大大指增強虜了鉆聾機工苗作時難的穩(wěn)炎定性駱；可變速介履帶圓行走鑰系統(tǒng)滴極大島地方此便了固設備烤移動痛，配午備的缺無線桌控制賤行走喪手柄桃大大蚊增加全了操濃作人志員的偷安全氧性；繩索取心胃絞車逃具有鮮自動靈排繩膨功能瓦，減和少了嗎鋼絲纏繩的胸損耗咸；配的備的矩平衡粱閥及咬靜態(tài)裝制動爆器使鋸下放背重物許及停境車時減更加臣安全置可靠泰；鉆機設計堂大量罩選用娃標準漏件、副通用碌零部肅件，慣如卷美揚機吵、液貞壓系杜統(tǒng)元郵件、福過濾找器、爛各種減彈簧哥等，態(tài)使鉆栽機設麻計的彈標準拜化、脖通用自化程厘度高勵，有明利于狹鉆機叫組織萍生產(chǎn)財，降淘低成狹本，姿便于惑管理哈；；鉆機電、希液儀哲表齊廟全，浸便于別實時避觀察悉設備延運行纖情況弄，并憂具有扔自動懇報警績功能另；配備液壓易孔口懸夾持構(gòu)器、約液壓域驅(qū)動汁泥漿帆泵和堂液壓妄驅(qū)動直泥漿昆攪拌縱器，粒鉆探煩過程恩中不嘩再需銅要其藍他輔乘助動余力；YD融X-展4鉆機境主要注特點20拳23娘/6全/2胃516五、愛取得貍主要更成果2、獲塞實用界新型攔專利2項，恥一是油孔口播液壓錘夾持拼器，鋼專利牲號為北：ZL器2杰01塔0乳2新02舉91洗20就3.薪8，二兼是中墳空卡爛盤式掠動力地頭，其專利承號為扔：ZL夏2婚01米0揀2覆02環(huán)91米18反9.姥1，20洪23盯/6引/2樹517五、恢主要教成果3、技飲術(shù)創(chuàng)渠新1）將董氮氣脅彈簧昏應用脆在卡雁盤上會，從寸而使穗卡盤蠢的夾腦持能向力特鉛性變龜硬，伴內(nèi)補專償性今能好蘋，使歐用壽幼命長量，工惠作可護靠；2）將蜻大行奪程（33挎00勇mm）雙馳油缸種直接叔給進端、提挑放長鍋立根燙（90捏00范mm）桅笨桿（2段鉸獨接折達疊式源）、霞液壓妹千斤柜頂機岔械鎖泳緊機犁構(gòu)、幫電子黎無線振控制劈燕液壓賤驅(qū)動神履帶恐行走陜功能步于全執(zhí)液壓劇地表例巖心桐鉆機臉上，丹從而娘提高梅了鉆涼機的肥機械賞自動齒化水江平，庸使鉆協(xié)機在莖鉆進書狀態(tài)陣更加臉穩(wěn)定田，同掀時轉(zhuǎn)咽場時待方便犬、安鳴全；3）高爹轉(zhuǎn)速坑動力本頭的鼠研制管成功腸，擋滑位分卻布合登理，富換擋匙機構(gòu)稻可靠療，通虛過稀腿油強襖制潤館滑系緊統(tǒng)解愛決了標變速暢箱在其高轉(zhuǎn)秒速下完的發(fā)駱熱與薪潤滑捐問題蚊；4）液殃壓卡削盤式脈孔口傷夾持倆器夾患緊力扔大，湯卡瓦藍更換癢方便侄，使須用可宮靠；5）液極壓系宮統(tǒng)的磁整體逐設計株，可訪使回萍轉(zhuǎn)系謎統(tǒng)、羞升降確系統(tǒng)筆得到睜近似洽恒功手率的肺輸出會，柴濟油機依功率兔利用插好。奏通過議臺架雁試驗慎及實繭際生猛產(chǎn)驗乓證，禍對比滋國內(nèi)還外全筑液壓涉巖心隱鉆機殲的主茶要技非術(shù)參徑數(shù)，碼新研屋制的恥全液切壓巖姿心鉆青機達鈴到國事際先耽進水必平。20山23起/6憤/2苗518六、忙野外步生產(chǎn)筐試驗扣及效糟果1、礦輕區(qū)地鍛理、放交通票位置鉆探駁生產(chǎn)陸試驗筍區(qū)位自于青皂海省怖都蘭餃縣溝末里鄉(xiāng)賓，交榨通尚匠屬方單便20樹23楊/6撕/2帝5192、自疾然地折理情欺況海拔36繭00獻-4脅61轉(zhuǎn)2m，山堂勢險妄峻，挽切割軟強烈普，相園對高枝差50陡0-孫10伐00期m。屬必半干塘旱高悲山草們原景根觀，煙植被規(guī)發(fā)育混不均擦勻，俱工作腔區(qū)氣痰候特泡征以論寒冷鼻、干鴿旱、暫多風詠、晝慣夜溫貌差大探、冰牽凍期言長、襖年平法均氣婆溫-1串.2教℃，年鍵平均睛降雨劣量為73戚3.拒0m閣m，年董平均油蒸發(fā)宴量為11震03魔.4說mm，相添對濕鍵度為56得%；每插年2-體5月為果風季撞，風疼力一午般6級；6-罪8月為臨雨季貍，降挨雨量村占全稈年的80潑%。每魯年11月至光翌年4月為湊冰凍溝期，含平均革氣溫-6盈℃，最盲低-2鋼6.核3℃，最牲大日脫溫差22軌.4觀℃。5-羨10月可桂開展較野外貴作業(yè)既，平丸均氣先溫為5.員5℃，最縮慧高氣笑溫19揪.7嬌℃，最寄大溫旺差25爬.1雙℃。六、顏野外味生產(chǎn)味試驗弊及效丹果20碑23摩/6望/2綱5203、地絞質(zhì)情菊況“東昆鋸侖中捕央造犬山帶”，是齡我國予著名退的成稻礦帶殘之一潛，素有有“金腰貌帶”之稱狼，區(qū)遍內(nèi)蘊蘇藏著蔽豐富掛的鐵恩及多董金屬峽、貴眼金屬訊等礦圓產(chǎn)資宏源，閑以往勢礦區(qū)制鉆孔運設計擴深度嘆一般氣不超戀過15幕00蓮m。從20殺01年，苗青海紹省有錘色地蜘勘局載八隊克在此型進行抬了地沖表鉆挽探施菜工。撫根據(jù)較以往蹤蝶施工蘿情況雀，勘復查區(qū)海部分熱地層障破碎茂，漏飄水嚴喉重，換其中20悉10年施終工的2個鉆擱孔坍依塌嚴欺重，女都是托在鉆茅進到40朱0米左科右時擁報廢門。鉆探譯孔編灘號ZK允63勇-6，設曉計方養(yǎng)位角0°，設灘計傾新角85慶°，設還計深銅度14饞60棒m。巖士石可爸鉆性6到10級，吵局部負研磨耐性特朵強，典該區(qū)肚局部廳構(gòu)造抽破碎郵帶尤壁為發(fā)慎育，文孔內(nèi)斥坍塌背嚴重斗，并既且該剃孔位雕海拔蜘高度滑為42面00多米抄，空蚊氣稀病薄，席含氧維量少收，柴幕油機害功率尸利用乓率低俗，所幻玉有這寫些客仍觀條必件對養(yǎng)鉆探熊工作匪提出豪了嚴仙格要膝求，果同時連也為屋試驗尼鉆機贈性能燙帶來強考驗笑。六、學野外變生產(chǎn)綠試驗顧及效巴果20李23慮/6削/2硬5214、鉆蹈孔結(jié)戀構(gòu)根據(jù)陸鉆孔蘿質(zhì)量睛要求所和15蓄00欲m全液哄壓鉆飼機設障計能唉力，劈燕生產(chǎn)捎試驗鋤鉆孔批終孔覆口徑嫁確定衣采用訴加強雞型NQ規(guī)格哄繩索廁取心頸鉆探礦。鉆白具終罪孔鉆灰頭口私徑設盯計為76催mm。六、弓野外例生產(chǎn)邊試驗氏及效聾果20煙23消/6陵/2杰522序號名稱研究或生產(chǎn)單位數(shù)量1YDX—4型全液壓巖心鉆機勘探技術(shù)研究所1臺套2YWB-160型泥漿泵廊坊市雷克工程機械有限公司1臺套3NBB280/8型泥漿泵山東中探機械有限公司1臺套4JS-1500型繩索取心絞車唐山市金石超硬材料有限公司1臺套512kW柴油發(fā)電機組福安發(fā)電機廠1臺套6NQ繩索取心鉆桿唐山市金石超硬材料有限公司1600米7HQ繩索取心鉆桿無錫探礦機械廠1000米8PQ繩索取心鉆桿唐山市金石超硬材料有限公司200米9NQ金剛石鉆頭唐山市金石超硬材料有限公司10只10HQ金剛石鉆頭無錫探礦機械廠10只1191mm套管山東探礦機械廠1000米12PQ、NQ繩索取心鉆具總成唐山市金石超硬材料有限公司各2套13HQ繩索取心鉆具總成無錫探礦機械廠2套14PQ繩索取心金剛石鉆頭唐山市金石超硬材料有限公司5只15Ⅲ型高速水龍頭唐山市金石超硬材料有限公司2套16提引器唐山市金石超硬材料有限公司2套17交流電焊機1臺18無齒鋸切割機1臺六、容野外纏生產(chǎn)援試驗滿及效逮果20捉23霸/6筆/2圓5236、生遍產(chǎn)試涉驗應憶用情途況：20沈10年6月13日開飲孔鉆尸進，20砍10年11月2日終勢孔，薪終孔隨直徑76毫米諷，完勤成15救02羞.1癢0m工作擊量，綢取得手必要殼的數(shù)銹據(jù)和撿資料螞，由距于施臨工夸別度比仿較大亦，按醬施工育時采倉取的稿鉆孔跡口徑頂級別屢劃分宵，整續(xù)個生梅產(chǎn)試斃驗過芬程大默致可熊分為庸以下3個階亡段：第一伯階段蘭為P規(guī)格晉鉆具伶鉆進丸階段踩（6-歡13～6-婚19），卡正循尼環(huán)，零泥漿鳴采用臣水+羧甲?；w此維素傅鈉＋0.異5－1.芳0％GL瘦UB（潤勻滑劑感）。搜鉆具賤組合足：〖S唇LD腳-6石0水龍巾頭+轉(zhuǎn)換影接頭1仔+索PQ繩索草取心挺鉆桿+搜PQ繩索灰取心艙鉆具+棉12鑰2m億m金剛表石鉆山頭〗。鉆盞孔直級徑12番2m掀m，到45蘋.1斤0米時窄下11鋸4套管六、垮野外石生產(chǎn)匪試驗怪及效破果20擔23帖/6廣/2研524第二穴階段為H規(guī)格闖鉆具送鉆進黑階段沫（6-蹲20～8-烘3），褲正循族環(huán)，忽泥漿國為水+羧甲申基纖面維素利鈉＋0.厲5－1.粥0％GL振UB（潤群滑劑云），礙遇微謀小漏始失時恢，加最入1—4％的導隨鉆色堵漏糖劑（GP荒C），具漏失勞量大膏時，財加入短復合蠻堵漏拔劑。券鉆具住組合〖S嫌LD蕉-6滔0水龍騾頭+轉(zhuǎn)換甩接頭2膜+爸HQ繩索織取心伏鉆桿+竄HQ繩索谷取心往鉆具+玻96核mm金剛井石鉆壯頭〗。鉆潛到51釘9.赴5米時戲下91榜mm套管饞。第三蟻階段為N規(guī)格團鉆具龜鉆進勁階段綱（8-辭4～11搞-2），摘正循勾環(huán)，臭泥漿耐為水+聚丙繁烯酰伯胺＋0.翅5－1.處0％GL滿UB（潤?quán)l(xiāng)豐滑劑爺），叮遇微挺小漏屆失時骨，加銳入1—4％的皺隨鉆枝堵漏女劑（GP裕C）進案行隨謠鉆堵慮漏。恰鉆具棍組合〖S固LD笨-6巧0水龍偵頭+轉(zhuǎn)換退接頭3+缸N蜘Q繩索鍬取心維鉆桿+遲NQ繩索爐取心倍鉆具+煮76謀mm金剛鞭石鉆掏頭〗，15佳02燙.1筐0米時傭終孔六、殊野外謎生產(chǎn)似試驗蟲及效瞧果20瓜23弄/6湖/2父525整個均野外草生產(chǎn)隔試驗秒平均燃小時田效率1.頓33米，第平均紹每天你鉆進13狗.9拉2米，箭臺月檢效率41繡7.起60米，惕巖心閱采取太率98模.7悼5%。鉆號進時遮間占悄總臺初時43坡.6顧5%，鉆評機故究障修真理占轎總臺管時1.館63虹%。由鹿于是孤第一并次在移該地日區(qū)進馳行生凳產(chǎn)試圣驗，年海拔雨高，離對地牧層情銅況不隨熟，陶所以死整個戴鉆探凳過程撈都是賢在謹斤慎中悟進行參的，欺沒有爬發(fā)生脫一次浪孔內(nèi)孔事故們，整鳴體上盛來說述，ZK肌63送-6鉆孔眠還是隆取得略了較精好的鏟經(jīng)濟乓技術(shù)壘效果賄。六、壯野外注生產(chǎn)則試驗乎及效魯果20渠2