1、2005年9月地質(zhì)裝備9延長鋼絲繩使用壽命的方法毛連義 何劍平 呂士珍山東省魯北水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院 山東德州253015摘 要!本文主要論述了如何解決鉆機(jī)用鋼絲繩過度磨損的方法!以及如何延長鋼絲繩的使用壽命!進(jìn)而來降低作業(yè)成本!提高施工效率關(guān)鍵詞!鋼絲繩 磨損 排繩器 切取 成本 效率前言隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)步法的加快 地質(zhì)市場(chǎng)業(yè)務(wù)也愈加廣闊 各種各樣的鉆機(jī)也隨之應(yīng)運(yùn)而生 而伴隨其所使用的附屬部件鋼絲繩也成了一種消耗量極大的產(chǎn)品 特別是我們這些專業(yè)地質(zhì)隊(duì)伍 我院在以前地質(zhì)市場(chǎng)基礎(chǔ)上拓寬了市場(chǎng)作業(yè)范圍 相應(yīng)的勘探深度也加深了 已經(jīng)由原來的幾百米發(fā)展到現(xiàn)在的兩千米左右 這樣懸掛鉆具的游動(dòng)鋼絲繩所承

2、受的負(fù)荷也就愈加沉重 同樣其所受的磨損程度也就越來越嚴(yán)重 為了安全施工只能不停地更換鋼絲繩 這樣就會(huì)造成成本大大增加 我院領(lǐng)導(dǎo)為此而組織專業(yè)人員來研究這個(gè)問題 以此來節(jié)約成本同時(shí)也提高了施工效率 本文闡述了如何解決鋼絲繩過度磨損的幾種方法供同行參考產(chǎn)生鋼絲繩磨損的原因我院以前主要是以施工淺井為主 但隨著地下能源的開發(fā)和利用 我院現(xiàn)在主要以施工地?zé)峋疄橹?相對(duì)于淺井 地?zé)峋急容^深 一般都在1350m以下有的甚至達(dá)到2000m以下還要深 這樣對(duì)鋼絲繩的要求就比較高 而鋼絲繩的失效和磨損是難免的 而隨著井的深度的增加 鋼絲繩的磨損機(jī)率也會(huì)相應(yīng)的加大 而不斷的更換鋼絲繩又會(huì)帶來成本大大的增加 因此

3、我們開始想法解決此問題 經(jīng)過實(shí)地調(diào)查 總結(jié)得出鋼絲繩磨損的原因主要有以下兩個(gè)方面.1 人為因素由于操作者對(duì)設(shè)備的不熟練而出現(xiàn)對(duì)鋼絲繩的人為破壞 例如 當(dāng)纏繞第一層鋼絲繩時(shí)沒有按規(guī)定纏緊 或者在纏繞鋼絲繩時(shí)為了纏緊而用鐵器擊打造成破壞 在提下鉆時(shí)由于鉆具原因 而為了加快操作速度 造成過快 從而使鋼絲繩提下速度不均勻而造成瞬時(shí)磨損擠壓.2 自然因素由于游動(dòng)鋼絲繩與天車輪之間 游動(dòng)鋼絲繩與游動(dòng)輪之間 游動(dòng)鋼絲繩與卷筒上的鋼絲繩之間都是鋼性接觸 所以不可避免的產(chǎn)生磨擦 這樣就不可避免的產(chǎn)生磨損實(shí)例分析通過以上原因分析 我們結(jié)合工程實(shí)際采取了相應(yīng)措施并做了一些改進(jìn)從而達(dá)到了預(yù)期的效果 .1 工程概況20

4、04年11月我院受曲阜市土地管理局委托 擬在山東省曲阜市書院鄉(xiāng)丘官莊村北100m施工一眼探采結(jié)合井 井深2400m 由地質(zhì)資料可知該井所遇地層層序 時(shí)代及巖性特征 按由上至下由新到老的順序如下第四系 深度025.00m 厚度25m 主要為灰黃及灰白色中砂細(xì)砂組成 局部夾褐黃色砂質(zhì)粘土 底部以一層細(xì)砂與下伏地層呈不整合接觸 下第三系 E 深度25.00431.90m 厚度406.90m 25339.20m主要由淺灰 灰黃色及綠灰色泥巖 砂礫巖組成 夾多層礫巖 礫石主要為石灰?guī)r礫 石英礫及長石礫 砂巖礫 礫徑大小不一 339.20m以下主要由褐紅 紫紅色泥巖及砂質(zhì)泥組成 局部夾少量綠灰色 膠結(jié)程度

5、較上部完好 底部以一層細(xì)砂巖與下伏地層呈不整合接觸 上侏羅統(tǒng) J3 深度431.9089.00m 厚度357.10m 主要由褐紅及紫紅色 局部夾少量綠灰色細(xì)砂巖 中砂巖 砂質(zhì)泥巖組成 局部夾薄層雜色礫巖底部與下伏地層呈斷層接觸 中奧陶統(tǒng) 02 主要以馬家溝組 02m為主 深度789.00122233710毛連義等!延長鋼絲繩使用壽命的方法第6卷 第3期1513.00m 厚度724.00m 上部主要有淺灰 淺褐灰色中厚層狀石巖夾薄層灰紅色石灰?guī)r 淺灰紅色泥灰?guī)r 淺灰 灰褐色中厚層狀石灰?guī)r 灰黃色泥灰?guī)r為主 中部主要有淺灰 淺褐灰色石灰?guī)r 致密質(zhì)純 陰晶質(zhì)結(jié)構(gòu) 局部夾薄層灰黃色泥灰?guī)r 灰黃色夾少量

6、灰白色泥灰?guī)r 局部夾薄層淺灰黃色白云質(zhì)灰?guī)r及石灰?guī)r為主 下部主要以淺灰及灰白色石灰?guī)r 局部夾微薄層灰黃色泥灰?guī)r 淺灰色夾少量灰黃色泥:主要是冶里 亮甲山組灰?guī)r為主 下奧陶統(tǒng)(01)3.2 鉆具選用根據(jù)以上地質(zhì)資料 我們選擇了如下鉆井設(shè)備及鉆具組合:鉆機(jī)選用G鉆塔為Z 2600型鉆機(jī)泥漿泵選用WB 1/T37米四角鉆塔 2007B型泥漿泵 鉆具組合為個(gè)171三牙輪鉆頭+個(gè)121鉆鋌+89鉆桿個(gè)4 解決方法我們根據(jù)實(shí)際工程的處理方法總結(jié)運(yùn)用了以下(01Y+L) 深度1513.001608.00m 厚度95m 上部主要由灰白色為主夾少量灰黃色白云巖及泥質(zhì)白云組成 中部主要由泥質(zhì)白云巖及少量白云質(zhì)灰?guī)r

7、組成 下部主要由淺灰 灰白色白云巖組成 局部夾少量灰黃色泥質(zhì)白云巖;寒武系上統(tǒng)(C3):深度608.001809.03m 厚度201.03m 上部主要以鳳山組(C3F)為主 主要由淺灰灰白色白云質(zhì)灰?guī)r組成 局部夾薄層灰黃色泥質(zhì)白云巖 中部主要以長山組(C3C)為主 主要為灰白 灰紫色生物碎屑灰?guī)r及少量灰黑色鮞狀灰?guī)r 灰色 青灰色薄 中厚層灰?guī)r 灰黃色泥質(zhì)條帶灰?guī)r 灰白色中厚層灰?guī)r 間夾810層含紅色氧化圈的泥晶竹葉狀灰?guī)r 下部主要以崮山組(C3G)為主 主要為灰白 灰黃色薄層和薄板狀泥質(zhì)條帶灰?guī)r 灰黃 灰綠色頁巖 夾灰色薄層灰?guī)r及竹葉狀灰?guī)r;寒武系中統(tǒng)(C2):深度1809.03102.10m

8、 厚度293.07m 上部主要以張夏組(C2)為主 主要為灰色 灰黑色中厚層亮晶 泥 亮晶鮞狀巖及條帶鮞狀灰?guī)r與灰白 灰黃豹皮灰?guī)r互層 夾灰色薄層灰?guī)r 局部夾灰白色生物碎屑及赭色中厚層灰?guī)r 下部主要以徐莊組(C2X)為主 主要為暗此色砂質(zhì)云母頁巖 灰黃色含粉砂泥晶灰?guī)r 灰黃色含磷交錯(cuò)層砂巖夾灰褐色薄層 中厚層砂質(zhì)灰?guī)r;寒武系下統(tǒng)(C1):深度2102.102261.34m 厚度159.24m 上部主要以毛莊組(C1MZ)為主 主要為紫紅色含云母頁巖 夾灰白 灰黃 灰黑色薄層及中厚層泥灰?guī)r 下部以饅頭組(C1M)為主 主要為灰白色中厚層局部含燧石結(jié)核的白云質(zhì)灰?guī)r 灰黃 灰黑色中厚層泥灰?guī)r及灰?guī)r

9、灰黃 灰綠 紫紅色頁巖夾灰黃色薄層泥灰?guī)r;泰山群(Art):深度2261.34未鉆穿 厚度約為6890m 上部主要以山草峪組(ArtS)為主 主要為灰黑色黑云變粒巖 灰黑色黑云母片麻巖 灰白 灰黑色條帶狀混合巖及灰紅色混合花崗巖夾少量灰綠色斜長角閃巖 片麻走向300340 厚約2440m 下部主要以太平頂組(ArtT)為主 措施4.1 使用排繩器%使其按自然順序排繩%杜絕非正常磨損我們?cè)谝郧笆┕r(shí)沒有運(yùn)用這種裝置 所以在起下鉆時(shí)游動(dòng)鋼絲繩經(jīng)常性的排亂 造成游動(dòng)鋼絲繩相互擠壓 這是產(chǎn)生游動(dòng)鋼絲繩磨損的主要原因 針對(duì)這一種原因我們就該工程開始就嚴(yán)格要求操作人員一定要遵循規(guī)定進(jìn)行操作 并專門有人進(jìn)行

10、監(jiān)督 為了使游動(dòng)鋼絲繩能夠保持良好的纏繞順序 進(jìn)而減輕游動(dòng)鋼絲繩的磨損 我們通過仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)了游動(dòng)鋼絲繩不能正常纏繞的規(guī)律 找到了解決的辦法 具體是加工安裝一組排繩器 該排繩器的工作原理如圖所示在沒有使用此裝置的時(shí)候 當(dāng)起下鉆時(shí) 游動(dòng)大繩9由于在天車14和卷揚(yáng)機(jī)12的中間沒有支撐1 上限位輪(2個(gè));2 下限位輪(2個(gè));3 中限位輪(4個(gè));4 排繩器;5 6 左 右配重塊;7 鉆塔;8 配重拉繩(左 右各一條);9游動(dòng)鋼絲繩;10 滑輪(左 右各一個(gè));11 排繩器吊臂(焊接在支架上左 右各一個(gè));12 卷揚(yáng)機(jī);13 大鉤;14天車12Z2005年9月地質(zhì)裝備11點(diǎn)9所以因力量的不均勻而經(jīng)

11、常性的跳動(dòng)9以至于沒有按照原先的固定運(yùn)行軌跡而纏繞9造成鋼絲繩纏亂擠壓o當(dāng)我們用上這一裝置后9大繩9在通過排不會(huì)再出現(xiàn)跳出繩器4后而變成一定的直線運(yùn)行9自己的運(yùn)行軌跡的現(xiàn)象9這樣就會(huì)自然而然的在卷揚(yáng)機(jī)上自動(dòng)而且有規(guī)律的纏繞9就不會(huì)發(fā)生鋼絲繩相互擠壓的現(xiàn)象9從而就杜絕了這方面的破壞o其工作原理是I排繩器的上限位輪1和下限位輪2是防止大繩左右擺動(dòng)的四個(gè)限位輪9當(dāng)有了這筒移動(dòng)鋼絲繩并從端部切取一段o滑移游動(dòng)鋼絲繩改變了上提點(diǎn)9切取游動(dòng)鋼絲繩則改變了疊壓點(diǎn)o采取切取游動(dòng)鋼絲繩前9有時(shí)要滑移幾次o須注意9滑移游動(dòng)鋼絲繩長度不得為上提點(diǎn)間距離的倍數(shù)o否則9最大磨損點(diǎn)將正好從一個(gè)輪換到下一個(gè)輪o同樣須注意9

12、當(dāng)切取游動(dòng)鋼絲繩時(shí)9不得使切取段長度為疊壓點(diǎn)間距離的倍數(shù)o為了使用滿意的鋼絲繩滑移和切取計(jì)劃9必須保持有游動(dòng)鋼絲繩作業(yè)量的記錄和游動(dòng)鋼絲繩損壞四個(gè)輪后9如大繩朝這兩個(gè)方向擺動(dòng)時(shí)9因?yàn)橛辛诉@四個(gè)輪相互阻擋的作用9所以大繩在這兩個(gè)方向上就被限制住了o排繩器的中限位輪是由前后各兩個(gè)輪組成9當(dāng)大繩朝前后方向上運(yùn)動(dòng)時(shí)9由于有了這四個(gè)輪的阻擋而無法跳動(dòng)9從而在前后方向上限制了大繩的運(yùn)動(dòng)o由于有了這上下和中間共八個(gè)輪的限制作用9從而保證了大繩只能朝著卷揚(yáng)機(jī)的方向運(yùn)行o因?yàn)榕爬K器是有重量的9而且是懸空的9所以要用兩邊的配重塊56通過拉繩8穿過固定在兩邊橫梁上的滑輪10來固定o當(dāng)大繩沿自然軌跡而運(yùn)行時(shí)9排繩器就

13、靠配重塊來達(dá)到力的平衡9從而保證了大繩的運(yùn)行軌跡紿終是不變的o這種方法對(duì)于大鉤13懸吊的重量越重就越能體現(xiàn)出它的優(yōu)越性o.2 使用儲(chǔ)備滾筒%制定合理的鋼絲繩切取計(jì)劃%延長鋼絲繩的使用壽命針對(duì)第二種原因I當(dāng)正常起下操作時(shí)9游動(dòng)鋼絲繩承受嚴(yán)酷的負(fù)擔(dān)o游動(dòng)鋼絲繩的失效能引起對(duì)全體鉆井工人的傷害9損壞鉆機(jī)9還有井眼中鉆柱的損失o那么保持游動(dòng)鋼絲繩拉力大大低于正常破壞強(qiáng)度9并使游動(dòng)鋼絲繩處于良好狀態(tài)是很重要的o游動(dòng)鋼絲繩在全長上不是均勻磨損o最嚴(yán)重磨損發(fā)生在滑輪的上提點(diǎn)和在絞車滾筒上的疊壓點(diǎn)o當(dāng)起下操作鉆柱重力移開轉(zhuǎn)盤時(shí)9上提點(diǎn)就是游動(dòng)鋼絲繩在天車輪頂或游動(dòng)滑車輪底部的點(diǎn)o重鉆柱的突然加速度會(huì)在這些點(diǎn)引

14、起很嚴(yán)重的應(yīng)力o疊壓點(diǎn)就是游動(dòng)鋼絲繩在絞車滾筒上的一個(gè)新層或疊壓開始的地方o了解以上這些問題后9我們根據(jù)實(shí)際情況制定了游動(dòng)鋼絲繩的切取計(jì)劃9并結(jié)合以前所使用更換游動(dòng)鋼絲繩的經(jīng)驗(yàn)安裝了適合自己所用的死繩錨及儲(chǔ)備滾筒9并嚴(yán)格遵循預(yù)先制訂的滑移和切取計(jì)劃使游動(dòng)鋼絲繩保持良好的工作狀態(tài)o其原理是I滑移游動(dòng)鋼絲繩9包括松開死繩錨9從儲(chǔ)備滾筒放出一段新繩投入使用o切取游動(dòng)鋼絲繩9包括從絞車滾更換的記錄經(jīng)驗(yàn)o以此做好適合自己的鋼絲繩的滑移和切取計(jì)劃o根據(jù)這些計(jì)劃并嚴(yán)格執(zhí)行即可以達(dá)到一根鋼絲繩最優(yōu)成本的使用率o使用效果檢驗(yàn)我們通過這一工程的實(shí)際應(yīng)用9工程結(jié)束后進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量9發(fā)現(xiàn)效果很好9比起我們以前所使用的

15、9大大提高了鋼絲繩的使用效率o以前9我們一根鋼絲繩只能鉆進(jìn)1800m左右9純鉆進(jìn)時(shí)間也就只有40天左右9就必須更換o而這一個(gè)工程我們完工鉆進(jìn)達(dá)到2400m9純施工時(shí)間為90天還沒有發(fā)現(xiàn)破損9預(yù)計(jì)還能使用3個(gè)月o而一根鋼絲繩購買成本大約在3000元左右9我們公司有這樣的鉆機(jī)8臺(tái)9每臺(tái)每年要進(jìn)行施工6000m左右9按每臺(tái)鉆機(jī)每年節(jié)約兩根鋼絲繩來計(jì)算9我公司運(yùn)用了此方法后每年可節(jié)約成本4.8萬元9同時(shí)也減輕了操作工人更換鋼絲繩的勞動(dòng)強(qiáng)度9提高了施工效率o 注意事項(xiàng)(1D排繩器的安裝是有一定高度的9一般應(yīng)在二層橫梁和三層橫梁之間最合適9可以結(jié)合自己所用的鉆塔來進(jìn)行設(shè)計(jì)o(2D加工這種排繩器時(shí)須注意的是9上下四個(gè)限位輪和中間四個(gè)限位輪是成90角相互交錯(cuò)的o(3D排繩器配重塊5的重量和配重塊6的重量之和應(yīng)稍大于排繩器4的重量o結(jié)語我們經(jīng)過這樣的方法處理后9大大延長了鋼絲繩的使用壽命o而且加工這種排繩器的成本也不算高9只要有電氣焊和普通的車床就完全能加工o同