摘要：在攻深找盲、深部找礦、危機礦山等社會經(jīng)濟發(fā)展需求下，深孔、特深孔施工數(shù)量的增加，深孔鉆探技術(shù)得到迅猛發(fā)展，深孔巖心鉆探裝備具有廣闊的發(fā)展前景。本文介紹深孔巖心鉆探裝備的應(yīng)用技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展趨勢。

　　1.深孔巖心鉆探裝備應(yīng)用發(fā)展趨勢

　　目前，我國深孔巖心鉆機的發(fā)展與國外稍有不同，國外以全液壓動力頭巖心鉆機為主，我國以立軸式巖心鉆機為主。從鉆機的應(yīng)用發(fā)展趨勢上來說，主要有兩個方面：一是發(fā)展全液壓動力頭巖心鉆機，二是提升立軸式巖心鉆機的鉆進能力，推動深孔巖心鉆探裝備的發(fā)展。這兩種發(fā)展趨勢都是圍繞深孔鉆探需求日益增長而形成的。下面就這兩種鉆探裝備的工作效率、質(zhì)量、安全、工藝適應(yīng)性等進行簡單介紹。

　　全液壓動力頭巖心鉆機可實現(xiàn)大行程鉆進、無級調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，鉆進工藝穩(wěn)定，參數(shù)控制精度高，實現(xiàn)人文性操作管理，該鉆機的工作效率大于立軸式巖心鉆機。如：某地質(zhì)探礦公司于2006年運營XD-3型鉆機進行試驗，平均時效為2.46m，比同礦區(qū)的其他鉆機效率高30%左右。又如：新疆某公司2006年在某礦區(qū)鉆19個孔，最深鉆孔為1400m，最淺鉆孔600m，平均鉆孔深906m;運用到3種鉆機，為進口的LF-90型全液壓動力頭巖心鉆機、國產(chǎn)YDX-3型全液壓動力頭巖心鉆機和國產(chǎn)xY-44型立軸式巖心鉆機。通過各項指標對比，發(fā)現(xiàn)全液壓動力頭巖心鉆機的機械鉆速、工作效率均優(yōu)于立軸式巖心鉆機。除此之外，全液壓動力頭鉆機還具有事故率低、參數(shù)監(jiān)測方便、工作強度低、搬遷耗時少等優(yōu)點，但其在我國的應(yīng)用還不普遍，主要是因為：我國的機臺管理水平不高，在較為復(fù)雜的地層中，鉆頭使用壽命低，回次進尺短，無法充分發(fā)揮全液壓動力頭巖心鉆機的優(yōu)點，有時與立軸式巖心鉆孔成效相差無幾。隨著我國裝備配置水平的提高和深孔鉆探需求的增大，全液壓動力頭巖心鉆機的應(yīng)用將會越來越廣泛，其是我國深孔巖心鉆探裝備的主要發(fā)展趨勢。立軸式鉆機拆卸方便，維護保養(yǎng)簡單，且能有效減小輔助時間，機械效率高，價格低。但其給進行程短，且需要經(jīng)常性停機倒桿，振動大，發(fā)出較大噪音，智能化水平較低，且搬遷、安裝不便。

　　2.應(yīng)用技術(shù)

　　2.1全液壓動力頭鉆機應(yīng)用技術(shù)改進與優(yōu)化

　　國產(chǎn)全液壓動力頭鉆機與國外的還有一定差距，必須不斷進行技術(shù)改進和優(yōu)化，促進全液壓動力頭鉆機的可持續(xù)發(fā)展。1.在考慮鉆機基本功能、操作便利、維護管理、搬運方便等要求的基礎(chǔ)上改進結(jié)構(gòu)布局，增加孔口的操作空間，設(shè)計人性化的操作面板。2.改進動力分配，最大限度降低能耗。為主卷揚機配備自由落體功能，鉆柱在下降時配合水剎車裝置，有效降低動力負荷。3.安全防護措施，根據(jù)鉆機的工作原理、結(jié)構(gòu)和運行狀況進行安全防護設(shè)計，防止墜落、燙傷、夾傷等事故的出現(xiàn)。4.鉆機的動力頭自重大，機動性差，在使用動力頭擰卸繩索取心鉆桿時，很容易出現(xiàn)鉆桿螺紋毀壞情況，因此，必須改進動力頭的運行機理，保證其不會損傷鉆桿螺紋。5.環(huán)保設(shè)計。鉆機的油路多，若發(fā)生泄漏，液壓油可能在短時間內(nèi)消耗完，不僅浪費資源，還造成嚴重的環(huán)境污染，而當(dāng)前的油溫油位顯示裝置無法正確預(yù)測油路管道泄漏情況，這時應(yīng)在管路上設(shè)計報警裝置，進行全過程動態(tài)監(jiān)測管理。6.降低操作難度，減輕工作量，在深孔巖心全液壓動力頭鉆機中配備自動化移擺和擰卸鉆桿裝置。如：寶長年公司研發(fā)出來的4200型鉆機配置了自動化程度非常高的繩索取心鉆桿移擺和擰卸裝置，在減輕工作強度方面發(fā)揮重要作用。

　　2.2泥漿泵技術(shù)

　　深孔巖心鉆機的泥漿泵比一般的鉆機泥漿泵泵壓高一些。深孔地質(zhì)探礦鉆機鉆孔直徑小、鉆桿細，且多遇到變質(zhì)巖和火成巖，因此鉆孔的自然彎曲度高，尤其是在一些斜地層中，鉆孔彎曲度非常高，這種情況給斜孔的鉆孔施工帶來巨大困難，如何選擇開孔方位角、鉆塔是需要著手考慮的問題。同時，在泥漿泵的選擇中，也需要考慮到斜孔鉆探問題，合理選擇泥漿泵各項參數(shù)。隨著深孔巖心鉆探的發(fā)展，復(fù)雜的探礦環(huán)境、特殊的工藝要求等對泥漿泵的要求越來越高，這將會推動泥漿泵設(shè)計制作技術(shù)的發(fā)展，有可能使其從全液壓動力頭鉆機中分離處理，進行單獨的動力配置。在特深孔巖心鉆探中采用的泥漿泵逐漸發(fā)展成為采用液壓驅(qū)動、軟件程序控制、集中操作的高技術(shù)產(chǎn)品。

　　2.3鉆桿柱的設(shè)計和改進

　　對于超過1500m的深孔，必須在施工前檢驗繩索取芯鉆桿的強度。我國鉆桿生產(chǎn)廠家并沒有給定鉆桿額定使用深度，因此，在鉆孔前需先檢查鉆桿柱的強度，確保深孔巖心鉆探施工的順利進行。在這一點上，可根據(jù)鉆桿壁的厚薄和強度來確定，不同的厚度、材質(zhì)、螺紋形式會產(chǎn)生不同的取芯鉆具，建議生產(chǎn)廠家將取芯鉆桿分成普通、薄壁、高強度等多種形式，適應(yīng)用戶需求。建議鉆探單位從鉆桿的管體以及接頭材質(zhì)、管壁厚薄、螺紋形式、連接強度、密封性等方面選擇合適的鉆桿。在實際鉆探施工中，根據(jù)行業(yè)標準使得下鉆時的上扣預(yù)緊扭矩比正常的鉆進扭矩大20%。由于實際鉆探施工中的鉆桿擰卸多采用人工方式，勞動強度大，對此，可推廣液壓吊鉗方式，既保證預(yù)緊扭矩的恰當(dāng)，又降低勞動強度。

　　2.4鉆頭和擴孔器

　　為提高深孔巖心鉆探的施工效率和質(zhì)量，回次進尺與提鉆的間隔越大越好，這就要求必須選擇長使用壽命的鉆頭和擴孔器，如：高胎體鉆頭。伴隨著鉆探工程的發(fā)展，金剛石鉆頭工作層的高度逐漸增加，這要求不斷提高鉆頭的使用壽命，至少要提高30%左右。

　　3.結(jié)束語

　　科學(xué)合理為深孔巖心鉆探工程配備鉆機、輔助設(shè)備、監(jiān)測系統(tǒng)等是保證鉆孔安全、鉆孔作業(yè)效率高、降低鉆機能耗的重要措施，是推動企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。建議相關(guān)技術(shù)部門、研發(fā)部門、科研機構(gòu)積極進行深孔巖心鉆機的改進研究，推動我國深孔巖心鉆探工程的發(fā)展。

　　參考文獻

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