2023/5/1911500m全液壓巖心鉆機(jī)研制及應(yīng)用中國地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所2012年10月劉凡柏138316355132023/5/192提綱一、研究背景與項(xiàng)目來源二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀三、目標(biāo)任務(wù)四、試驗(yàn)條件及方法五、主要成果六、野外生產(chǎn)試驗(yàn)及效果七、結(jié)語2023/5/193一、研究背景與項(xiàng)目來源

立項(xiàng)背景：1、資源短缺已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟(jì)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(shí)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(diǎn)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(yàn)證手段，也是最終圈定礦體、計(jì)算儲(chǔ)量、評(píng)估品位惟一的技術(shù)手段。3、項(xiàng)目立項(xiàng)前，國內(nèi)固體礦產(chǎn)巖心鉆機(jī)主要是立軸式鉆機(jī)，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(jìn)工業(yè)國家的巖心鉆探水平。2023/5/194一、研究背景與項(xiàng)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(dá)了工作項(xiàng)目：“1500m地質(zhì)取心深孔鉆探技術(shù)研究”，項(xiàng)目編碼為1212010816011，該項(xiàng)目專題一為“1500m全液壓巖心鉆機(jī)的研制”，希望通過該專題的實(shí)施，使我國地質(zhì)鉆探技術(shù)裝備向多功能化、機(jī)械化、自動(dòng)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(xiàng)目來源2023/5/195二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外地質(zhì)礦產(chǎn)勘查用鉆機(jī)，除保留有一部分經(jīng)改進(jìn)的傳統(tǒng)立軸式鉆機(jī)外，已大量采用全液壓頂驅(qū)式（動(dòng)力頭鉆機(jī)）。其特點(diǎn)是回次進(jìn)尺長、自動(dòng)化、機(jī)械化程度高。2023/5/196二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀XY-4CD-3CD-32023/5/197

進(jìn)入21世紀(jì)，國內(nèi)有關(guān)研究機(jī)構(gòu)與鉆探機(jī)械廠先后研發(fā)出了全液壓的地表巖心鉆機(jī)以滿足市場(chǎng)的需求，主要產(chǎn)品有中國地質(zhì)科學(xué)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(jī)，山東省地質(zhì)探礦機(jī)械廠研發(fā)的XD—3型，連云港黃海機(jī)械廠研制的HYDX—4型等，這些巖心鉆機(jī)特點(diǎn)均順應(yīng)國際鉆探設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)，屬于同一檔次，鉆深能力相差不多，具有全液壓化、給進(jìn)行程長、無級(jí)調(diào)速、機(jī)械化程度高等優(yōu)點(diǎn)。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2023/5/198

為我國深部礦產(chǎn)資源勘查提供現(xiàn)代化鉆探裝備。鉆機(jī)設(shè)計(jì)鉆深能力為NQ規(guī)格鉆進(jìn)深度1500m，可滿足金剛石繩索取心、定向鉆進(jìn)、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?jī)?nèi)容主要有：動(dòng)力總功率、主要基本技術(shù)參數(shù)、模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)原理及管路設(shè)計(jì)、給進(jìn)提升裝置設(shè)計(jì)、全液壓主絞車選型及自動(dòng)放繩液控原理、繩索取心絞車及其自動(dòng)排繩、高速動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)、上下卡夾系統(tǒng)研究、桅桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、操縱臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、提下鉆機(jī)械化及移擺鉆桿方式、配套鉆具選型等。三、目標(biāo)任務(wù)2023/5/199四、試驗(yàn)條件及方法外觀檢驗(yàn)、空載性能試驗(yàn)密封性能試驗(yàn)給進(jìn)機(jī)構(gòu)性能試驗(yàn)回轉(zhuǎn)性能試驗(yàn)主卷揚(yáng)機(jī)性能試驗(yàn)付卷揚(yáng)機(jī)性能試驗(yàn)液壓卡盤性能試驗(yàn)桅桿負(fù)載試驗(yàn)噪聲試驗(yàn)

安裝質(zhì)量檢驗(yàn)2023/5/1910臺(tái)架測(cè)試設(shè)備序號(hào)儀器設(shè)備名稱型號(hào)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(cè)溫儀ST350-25~350℃12%5直尺500mm16卷尺5000mm17壓力表0~40MPa31%8柴油機(jī)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300kN12023/5/1911臺(tái)架測(cè)試圖片2023/5/1912五主要成果1、取得主要成果完成一套模塊式、全液壓、動(dòng)力頭式地表巖心鉆機(jī)，其鉆深能力為N規(guī)格鉆桿鉆進(jìn)深度1500米，滿足深部地質(zhì)勘探，可滿足金剛石繩索取心、沖擊回轉(zhuǎn)、定向鉆進(jìn)、反循環(huán)連續(xù)取心（樣）等多種高效鉆探工藝鉆進(jìn)需要。

2023/5/1913鉆深：BQ—2000m；NQ—1500m；HQ—1000m；PQ—700m動(dòng)力：179kW/2200rpm給進(jìn)力：8000kg；提升力：20000kg；立根長度：9m；給進(jìn)行程：3.3m；滑移行程：1.5m；主絞車：最大13.6t，速度44——67m/min，容繩量60m×φ22mm付絞車：光轂提升力1400kg，光轂速度110m/min，容繩量2100m×φ6mm液壓系統(tǒng)：主壓力31MPa動(dòng)力頭：液壓無級(jí)調(diào)速、手控4檔

轉(zhuǎn)速范圍：0——1200rpm；扭矩范圍：688——5880Nm卡盤：通孔直徑117mm，軸向夾持力22t履帶速度：0——2.5km/h；爬坡度：30度；外形尺寸：6950mm×2300mm×3400mm（長×寬×高）總重量：14000公斤YDX-4鉆機(jī)主要技術(shù)參數(shù)2023/5/1914全液壓驅(qū)動(dòng)，操作簡(jiǎn)單方便；模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)部件模塊便于組裝分解，便于衍生系列產(chǎn)品，減小設(shè)計(jì)工作量，縮短生產(chǎn)周期；鉆機(jī)配備4檔手動(dòng)變速箱和變量液壓馬達(dá)，轉(zhuǎn)速在0－1200之間可無級(jí)調(diào)速，速度范圍寬、扭矩大，有利于以金剛石鉆進(jìn)為主體的多種鉆探工藝對(duì)轉(zhuǎn)速的選擇；卡盤為氮?dú)鈴椈蓨A緊、液壓松開式，通孔直徑大（117毫米）、軸向行程短、徑向行程長、夾緊力大，補(bǔ)償發(fā)表能好，變換卡瓦可用于國內(nèi)外不同孔徑的鉆探施工；卡瓦采用硬質(zhì)合金鑲焊式結(jié)構(gòu)，工作可靠，壽命長，更換簡(jiǎn)單方便；采用進(jìn)口主絞車，工作性能可靠，安全性高，鉆進(jìn)過程中能夠自動(dòng)放繩；鉆塔一次可提升9米長的立根，給進(jìn)行程長（3300mm），機(jī)械化程度高，有利于提高鉆進(jìn)效率，減少孔內(nèi)事故；給進(jìn)控制有加壓鉆進(jìn)、減壓鉆進(jìn)、自重鉆進(jìn)、稱重、快速給進(jìn)提升等工作狀態(tài)，可滿足不同鉆探施工工藝的需要；YDX-4鉆機(jī)主要特點(diǎn)2023/5/1915鉸接式上、下桅桿方便運(yùn)輸，鉆塔可滑移直接支撐地面，大大增強(qiáng)了鉆機(jī)工作時(shí)的穩(wěn)定性；可變速履帶行走系統(tǒng)極大地方便了設(shè)備移動(dòng)，配備的無線控制行走手柄大大增加了操作人員的安全性；繩索取心絞車具有自動(dòng)排繩功能，減少了鋼絲繩的損耗；配備的平衡閥及靜態(tài)制動(dòng)器使下放重物及停車時(shí)更加安全可靠；鉆機(jī)設(shè)計(jì)大量選用標(biāo)準(zhǔn)件、通用零部件，如卷揚(yáng)機(jī)、液壓系統(tǒng)元件、過濾器、各種彈簧等，使鉆機(jī)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度高，有利于鉆機(jī)組織生產(chǎn)，降低成本，便于管理；；鉆機(jī)電、液儀表齊全，便于實(shí)時(shí)觀察設(shè)備運(yùn)行情況，并具有自動(dòng)報(bào)警功能；配備液壓孔口夾持器、液壓驅(qū)動(dòng)泥漿泵和液壓驅(qū)動(dòng)泥漿攪拌器，鉆探過程中不再需要其他輔助動(dòng)力；YDX-4鉆機(jī)主要特點(diǎn)20際23月/5倚/1倚716五、楊取得心主要炕成果2、獲扔實(shí)用昂新型狂專利2項(xiàng)，伙一是泄孔口但液壓液夾持息器，腎專利拴號(hào)為橋：ZL峽2主01憤0懷2卷02錘91盜20勉3.俘8，二嗓是中憐空卡櫻盤式喝動(dòng)力紫頭，砍專利仗號(hào)為塵：ZL鋸2肆01寫0吩2躁02盜91塑18乒9.責(zé)1，20宇23賠/5爆/1給717五、裕主要曬成果3、技丟術(shù)創(chuàng)慢新1）將興氮?dú)庋獜椈杀茟?yīng)用貞在卡京盤上越，從須而使節(jié)卡盤俗的夾鄰持能眾力特墓性變筆硬，唯內(nèi)補(bǔ)炭?jī)斝蚤L能好乖，使舒用壽閑命長竭，工貼作可賠靠；2）將貌大行史程（33諸00莫mm）雙振油缸敏直接蹲給進(jìn)址、提咬放長切立根獅（90泊00丹mm）桅漠桿（2段鉸貼接折叉疊式胸）、技液壓將千斤攀頂機(jī)陜械鎖糞緊機(jī)晶構(gòu)、邁電子猶無線鵝控制出液壓耳驅(qū)動(dòng)備履帶歐行走巷功能懲于全每液壓押地表著巖心熔鉆機(jī)軋上，臟從而富提高冊(cè)了鉆鋪機(jī)的慰機(jī)械腐自動(dòng)顆化水棄平，牧使鉆榆機(jī)在循鉆進(jìn)裳狀態(tài)屯更加轎穩(wěn)定巴，同悟時(shí)轉(zhuǎn)篇場(chǎng)時(shí)望方便歪、安握全；3）高蜜轉(zhuǎn)速道動(dòng)力截頭的亮研制做成功碑，擋喇位分全布合輛理，稅換擋貧機(jī)構(gòu)腦可靠隔，通衫過稀拾油強(qiáng)保制潤羅滑系組統(tǒng)解壇決了濃變速躁箱在敗高轉(zhuǎn)結(jié)速下裝的發(fā)迎熱與遷潤滑雀問題蠟；4）液偶?jí)嚎ㄗ乇P式掉孔口怖夾持門器夾私緊力咬大，剖卡瓦游更換焦方便油，使駛用可權(quán)靠；5）液匆壓系臟統(tǒng)的串整體承設(shè)計(jì)乓，可毫使回混轉(zhuǎn)系沾統(tǒng)、瓦升降亮系統(tǒng)陡得到劉近似飲恒功衡率的線輸出犬，柴故油機(jī)儉功率敬利用凱好。偽通過乞臺(tái)架禽試驗(yàn)遵及實(shí)橋際生饅產(chǎn)驗(yàn)盞證，留對(duì)比授國內(nèi)殲外全西液壓證巖心黃鉆機(jī)通的主枝要技旱術(shù)參掙數(shù)，縫新研區(qū)制的漠全液慎壓巖控心鉆挺機(jī)達(dá)張到國擔(dān)際先尺進(jìn)水好平。20倒23潔/5排/1聞718六、唇野外蹤蝶生產(chǎn)在試驗(yàn)項(xiàng)及效勒果1、礦謠區(qū)地托理、澆交通朗位置鉆探脈生產(chǎn)泛試驗(yàn)借區(qū)位聽于青陷海省錢都蘭蜂縣溝移里鄉(xiāng)昂，交煎通尚錄屬方奴便20辱23奸/5紛/1舟7192、自械然地牙理情滅況海拔36約00慚-4寧61尚2m，山氏勢(shì)險(xiǎn)罪峻，治切割霞強(qiáng)烈產(chǎn)，相業(yè)對(duì)高凱差50僚0-史10觀00凳m。屬慘半干會(huì)旱高貧山草串原景茫觀，筆植被竄發(fā)育借不均代勻，辦工作喘區(qū)氣偶候特睡征以黃寒冷身、干股旱、刪多風(fēng)泳、晝梳夜溫號(hào)差大精、冰礦凍期架長、屢年平竭均氣骨溫-1恢.2驢℃，年順平均揀降雨落量為73洞3.揮0m崖m，年箏平均信蒸發(fā)哪量為11柜03臉.4鹿mm，相殿對(duì)濕旦度為56斯%；每朵年2-奴5月為慢風(fēng)季在，風(fēng)價(jià)力一宅般6級(jí)；6-桐8月為厭雨季睜，降忽雨量屬占全濕年的80時(shí)%。每該年11月至裁翌年4月為倉冰凍敲期，功平均奏氣溫-6渣℃，最戲低-2池6.垂3℃，最獨(dú)大日且溫差22嶼.4爭(zhēng)℃。5-疾10月可煙開展儀野外錯(cuò)作業(yè)儉，平惕均氣售溫為5.率5℃，最結(jié)高氣駕溫19腫.7促℃，最主大溫嘩差25私.1肅℃。六、美野外喊生產(chǎn)料試驗(yàn)想及效么果20昌23積/5袋/1璃7203、地勝質(zhì)情冒況“東昆倡侖中呈央造財(cái)山帶”，是踐我國盛著名鳳的成裕礦帶只之一閱，素館有“金腰好帶”之稱晴，區(qū)告內(nèi)蘊(yùn)核藏著贈(zèng)豐富勉的鐵刺及多猾金屬鋪、貴煎金屬縣等礦肌產(chǎn)資黎源，祥以往程礦區(qū)腐鉆孔素設(shè)計(jì)止深度戰(zhàn)一般吼不超前過15錯(cuò)00擦m。從20練01年，匪青海盛省有節(jié)色地襲勘局武八隊(duì)竹在此餃進(jìn)行粥了地叮表鉆仗探施正工。培根據(jù)佛以往愿施工甩情況片，勘瓦查區(qū)盾部分聞地層條破碎她，漏尚水嚴(yán)盒重，怠其中20逃10年施某工的2個(gè)鉆柄孔坍繼塌嚴(yán)頓重，媽都是變?cè)阢@捎進(jìn)到40包0米左汪右時(shí)糞報(bào)廢類。鉆探沫孔編軋?zhí)朲K夏63溫-6，設(shè)障計(jì)方慕位角0°，設(shè)尺計(jì)傾庫角85訪°，設(shè)疫計(jì)深扛度14他60安m。巖領(lǐng)石可蘇鉆性6到10級(jí)，亭局部戶研磨伶性特抄強(qiáng)，滲該區(qū)澤局部已構(gòu)造非破碎朵帶尤胖為發(fā)華育，障孔內(nèi)姓坍塌伴嚴(yán)重易，并儉且該億孔位激海拔嶺高度躲為42綿00多米毀，空再氣稀環(huán)薄，噸含氧袍量少互，柴戚油機(jī)吹功率桂利用閉率低蛙，所蕉有這迅些客教觀條梯件對(duì)的鉆探施工作濤提出吳了嚴(yán)喪格要唱求，范同時(shí)洋也為枯試驗(yàn)鼓鉆機(jī)盡性能線帶來驚考驗(yàn)溝。六、浸野外句生產(chǎn)笑試驗(yàn)病及效太果20淘23饑/5是/1日7214、鉆獨(dú)孔結(jié)驢構(gòu)根據(jù)爹鉆孔優(yōu)質(zhì)量閣要求狀和15斥00巖m全液怕壓鉆無機(jī)設(shè)多計(jì)能拳力，伐生產(chǎn)影試驗(yàn)抵鉆孔挎終孔侮口徑繡確定鑒采用決加強(qiáng)慘型NQ規(guī)格半繩索殲取心蘿鉆探棗。鉆嘉具終筒孔鉆秒頭口皮徑設(shè)特計(jì)為76正mm。六、政野外童生產(chǎn)截試驗(yàn)端及效舅果20另23厚/5留/1剩722序號(hào)名稱研究或生產(chǎn)單位數(shù)量1YDX—4型全液壓巖心鉆機(jī)勘探技術(shù)研究所1臺(tái)套2YWB-160型泥漿泵廊坊市雷克工程機(jī)械有限公司1臺(tái)套3NBB280/8型泥漿泵山東中探機(jī)械有限公司1臺(tái)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(tái)套512kW柴油發(fā)電機(jī)組福安發(fā)電機(jī)廠1臺(tái)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(jī)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(jī)械廠10只1191mm套管山東探礦機(jī)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(jī)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(jī)1臺(tái)18無齒鋸切割機(jī)1臺(tái)六、遼野外懼生產(chǎn)愈試驗(yàn)糾及效輛果20假23搜/5上/1杠7236、生頌產(chǎn)試劣驗(yàn)應(yīng)蒙用情樸況：20勸10年6月13日開肚孔鉆狡進(jìn)，20橋10年11月2日終房誠孔，杰終孔條直徑76毫米房誠，完束成15翁02僵.1凱0m工作曠量，禍取得管必要富的數(shù)騙據(jù)和農(nóng)資料岡，由闖于施他工夸愉度比蹈較大用，按撤施工緣瑞時(shí)采婚取的上鉆孔蓮口徑僑級(jí)別蠅劃分耍，整唯個(gè)生病產(chǎn)試土驗(yàn)過專程大齊致可崗分為丸以下3個(gè)階抄段：第一谷階段樂為P規(guī)格嘴鉆具辟鉆進(jìn)卷階段紐奉（6-棍13～6-繩19），糠正循拜環(huán)，君泥漿諷采用譯水+羧甲游基纖瞞維素殲鈉＋0.俯5－1.瀉0％GL貝UB（潤傻滑劑描）。死鉆具抖組合御：〖S童LD掌-6尤0水龍摧頭+轉(zhuǎn)換沿接頭1海+穗PQ繩索僚取心當(dāng)鉆桿+巨PQ繩索盈取心頃鉆具+薦12恐2m導(dǎo)m金剛摸石鉆砍頭〗。鉆賴孔直菠徑12諒2m理m，到45豎.1燭0米時(shí)節(jié)下11凍4套管六、煮野外通生產(chǎn)篩試驗(yàn)疏及效再果20究23甚/5衛(wèi)/1固724第二兔階段為H規(guī)格檔鉆具拌鉆進(jìn)敗階段禿（6-馬20～8-悉3），霸正循督環(huán)，赴泥漿帆為水+羧甲稿基纖棉維素挽鈉＋0.政5－1.紐奉0％GL錄UB（潤富滑劑米），仇遇微浴小漏唉失時(shí)途，加簡(jiǎn)入1—4％的宰隨鉆騎堵漏免劑（GP慮C），織漏失姐量大悲時(shí)，漸加入霉復(fù)合災(zāi)堵漏萄劑。犬鉆具合組合〖S費(fèi)LD鼻-6虛0水龍扔頭+轉(zhuǎn)換噴接頭2菠+舟HQ繩索悉取心能鉆桿+暗HQ繩索濫取心刪鉆具+口96畏mm金剛誰石鉆助頭〗。鉆芹到51冤9.忠5米時(shí)裁下91每mm套管軌。第三長階段為N規(guī)格喬鉆具或鉆進(jìn)僅階段吼（8-鍵4～11邀-2），搏正循牢環(huán)，謝泥漿扁為水+聚丙格烯酰彩胺＋0.敏5－1.鐮0％GL歐UB（潤盛滑劑筆），敵遇微航小漏鏟失時(shí)止，加逐入1—4％的角隨鉆蘆堵漏斧劑（GP瞞C）進(jìn)喘行隨罰鉆堵聽漏。幣鉆具悲組合〖S氏LD幻玉-6扭0水龍濃頭+轉(zhuǎn)換珍接頭3+仰N鑼Q繩索派取心季鉆桿+絡(luò)NQ繩索渾取心道鉆具+編76纏mm金剛畢石鉆易頭〗，15武02干.1與0米時(shí)馬終孔六、趴野外奮生產(chǎn)燭試驗(yàn)忌及效朋果20歐23桌/5縱/1在725整個(gè)哭野外抵生產(chǎn)嗽試驗(yàn)鉛平均口小時(shí)梅效率1.已33米，露平均敢每天噸鉆進(jìn)13珍.9云2米，冊(cè)臺(tái)月臥效率41伶7.領(lǐng)60米，挽巖心姥采取預(yù)率98彩.7呼5%。鉆垃進(jìn)時(shí)寇間占侍總臺(tái)泰時(shí)43織.6齡5%，鉆社機(jī)故退障修丈理占銹總臺(tái)濾時(shí)1.加63孝%。由緣瑞于是管第一喬次在宣該地患區(qū)進(jìn)元行生勉產(chǎn)試干驗(yàn)，戰(zhàn)海拔百高，柏對(duì)地循層情繪況不幟熟，茅所以挑整個(gè)邊鉆探?jīng)]過程繞都是毯在謹(jǐn)愛慎中且進(jìn)行蠻的，月沒有朗發(fā)生勒一次看孔內(nèi)異事故并，整拐體上哲來說皺，ZK詠63煤-6鉆孔捷還是陳取得邪了較槳好的損經(jīng)濟(jì)找技術(shù)盞效果圍。六、你野外石生產(chǎn)養(yǎng)試驗(yàn)歲及效籌果20綁23扭/5鋼/1咸726六、級(jí)野外嘉生產(chǎn)腫試驗(yàn)花及效黨果20弟23測(cè)/5煉/1銀727六、首野外商生產(chǎn)仆試驗(yàn)似及效誰果20仿23衫/5全/1閣728六、社野外濾生產(chǎn)份試驗(yàn)碧