鄭 浩

(山西省煤炭地質(zhì)水文勘查研究院，山西 太原 030006)

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提高立軸巖心鉆機(jī)繩索取心鉆探效率的技術(shù)革新

鄭 浩

(山西省煤炭地質(zhì)水文勘查研究院，山西 太原 030006)

結(jié)合煤田地質(zhì)勘探中鉆機(jī)的使用現(xiàn)狀，提出了采用立軸鉆機(jī)提高繩索鉆心鉆探效率的鉆機(jī)改進(jìn)方案，并介紹了鉆探生產(chǎn)應(yīng)用試驗(yàn)的主要內(nèi)容，經(jīng)實(shí)踐證明，改制后的鉆機(jī)取得了良好的施工效果。

煤炭，立軸鉆機(jī)，鉆探效率

為了提高煤田地質(zhì)鉆探的工作質(zhì)量，需要充分地發(fā)揮立軸鉆機(jī)的優(yōu)勢(shì)，為煤炭企業(yè)生產(chǎn)效益的持續(xù)增加提供可靠的保障。結(jié)合現(xiàn)階段立軸鉆機(jī)使用的發(fā)展現(xiàn)狀，可知它在控制鉆進(jìn)過(guò)程中孔內(nèi)事故方面起著重要的保障作用，有效地解決了煤田地質(zhì)勘探成本。采用先進(jìn)的立軸鉆機(jī)，可以擴(kuò)大鉆進(jìn)工藝的適用范圍，保證鉆進(jìn)施工的安全可靠性。同時(shí)，在立軸鉆機(jī)的作用下，繩索取心鉆探效率將會(huì)不斷地提高，有利于實(shí)現(xiàn)煤炭企業(yè)現(xiàn)代化的生產(chǎn)目標(biāo)。

1 煤田地質(zhì)勘探中鉆機(jī)的改進(jìn)方案

隨著各項(xiàng)新技術(shù)的不斷改進(jìn)以及市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制改革步伐的加快，煤炭地質(zhì)勘探中鉆機(jī)的工作效率及安全性能否達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)的具體要求，已經(jīng)成為了制約煤炭企業(yè)發(fā)展的重要影響因素之一。傳統(tǒng)的鉆機(jī)在實(shí)際的應(yīng)用中對(duì)于能源的消耗量相對(duì)較大，也容易發(fā)生安全事故，無(wú)法滿足現(xiàn)代化煤炭企業(yè)的生產(chǎn)要求。在此形勢(shì)影響下，采取有效的方式改進(jìn)鉆進(jìn)，增強(qiáng)這種機(jī)械設(shè)備的實(shí)際作用效果，已經(jīng)成為了很多研究者重點(diǎn)關(guān)注的課題。目前市場(chǎng)上常用的液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)沒(méi)有固定的主動(dòng)鉆桿，使用中車(chē)機(jī)上也沒(méi)有加接鉆桿，依然有著很大的改進(jìn)空間?；诖?，需要制定可靠的改進(jìn)方案來(lái)增強(qiáng)鉆機(jī)的實(shí)際作用效果，加快生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的鉆機(jī)速度。結(jié)合目前鉆機(jī)使用的發(fā)展現(xiàn)狀，可知采用立軸鉆機(jī)提高繩索鉆心鉆探效率的技術(shù)適用性強(qiáng)，可以作為鉆機(jī)使用的主要改進(jìn)方案。

為了縮短設(shè)計(jì)方案的工作時(shí)間，提高生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工作效率，可以將立軸鉆機(jī)提高繩索鉆心鉆探效率的技術(shù)應(yīng)用于鉆探施工。這項(xiàng)技術(shù)革新的本質(zhì)是對(duì)鉆機(jī)的立軸卡盤(pán)做了一定的改制，將原來(lái)鉆機(jī)中上、下卡盤(pán)的卡瓦改為取心鉆桿的圓卡瓦，并去除了傳統(tǒng)的主動(dòng)鉆桿。同時(shí)，為了充分地發(fā)揮出改進(jìn)后鉆機(jī)的優(yōu)勢(shì)，需要保證其中的取心鉆桿螺紋與鉆機(jī)的水龍頭接頭的螺紋保持一致性，確保鉆機(jī)構(gòu)件的安全性能。改進(jìn)后鉆機(jī)的鉆桿與其中的水龍頭是直接相連的，從根本上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)鉆機(jī)設(shè)計(jì)中的缺陷。在改進(jìn)方案確定的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)鉆機(jī)的組成構(gòu)件進(jìn)行全面地評(píng)估，并結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際概況及時(shí)地處理好立軸巖心鉆機(jī)中存在的細(xì)節(jié)問(wèn)題。

2 鉆探生產(chǎn)應(yīng)用試驗(yàn)的主要內(nèi)容

采取有效的措施改進(jìn)鉆機(jī)后，可以提高生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的鉆探效率，降低了鉆機(jī)使用中安全事故發(fā)生的幾率。鉆機(jī)卡盤(pán)及卡瓦完成改制后，可以將經(jīng)過(guò)改制后的鉆機(jī)應(yīng)用于煤田勘探工區(qū)，利用可靠的技術(shù)手段評(píng)估這種鉆機(jī)的實(shí)際應(yīng)用效果。改進(jìn)后的鉆機(jī)使用初期時(shí)出現(xiàn)了一定的狀況，主要體現(xiàn)在：打撈內(nèi)管孔內(nèi)的沖洗液經(jīng)常被內(nèi)管總成帶出，影響了鉆機(jī)的清潔性。同時(shí)，這種問(wèn)題的存在容易引起鉆機(jī)內(nèi)部卷?yè)P(yáng)機(jī)打滑，并對(duì)其中的動(dòng)力機(jī)正常工作造成了較大的影響。為了改變這種不利的發(fā)展現(xiàn)狀，保證鉆機(jī)經(jīng)常處于穩(wěn)定、高效的工作狀態(tài)，需要在立軸巖心鉆機(jī)設(shè)計(jì)的過(guò)程中加入特殊的導(dǎo)流漏斗，每次投放打撈器之前將這種特殊的導(dǎo)流漏斗置于鉆機(jī)組成結(jié)構(gòu)的鉆桿最上端，確保打撈器在使用的過(guò)程中能夠提高泥漿的利用效率。與此同時(shí)，導(dǎo)流漏斗的正確設(shè)置也可以將內(nèi)管總成作用下的孔內(nèi)流出的沖洗液引流到孔內(nèi)，在保證沖洗液液面高度合理性的同時(shí)也會(huì)增強(qiáng)鉆孔內(nèi)壁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，避免了鉆機(jī)工作過(guò)程中沖洗液的浪費(fèi)。

采用改制的鉆機(jī)應(yīng)用于煤田地質(zhì)勘探試驗(yàn)施工時(shí)，采用孔內(nèi)鉆桿的加桿方式可以有效地避免孔內(nèi)異常和吸附卡鉆現(xiàn)象的出現(xiàn)，最大限度地提高了鉆機(jī)的生產(chǎn)效率，減少了鉆孔事故。這種立軸巖心鉆機(jī)的鉆進(jìn)效率相比傳統(tǒng)的鉆機(jī)有了明顯地提高，客觀地說(shuō)明了經(jīng)過(guò)改制的鉆機(jī)實(shí)際的作用效果。改制和非改制鉆機(jī)的工作狀況對(duì)比如表1所示。

表1 改制和非改制鉆機(jī)的工作狀況對(duì)比表

如表1所示，改制后的鉆機(jī)與非改制后的鉆機(jī)在終孔孔深、實(shí)際工作效率(每天完成任務(wù)量)、故障數(shù)量三方面有著明顯的差異性?？陀^地說(shuō)明了改制后得到的立軸巖心鉆機(jī)在實(shí)際的應(yīng)用中遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的鉆機(jī)。因此，煤田地質(zhì)勘探中應(yīng)該擴(kuò)大這項(xiàng)革新技術(shù)的應(yīng)用范圍，從根本上保證生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工作的高效性。

3 提高立軸巖心鉆機(jī)繩索取心鉆探效率分析

經(jīng)過(guò)改制后的鉆機(jī)在實(shí)際的應(yīng)用中取得了良好的作用效果，為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工作計(jì)劃的順利開(kāi)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。立軸巖心鉆機(jī)可以在特殊區(qū)域的施工中發(fā)揮出自身的優(yōu)勢(shì)，有效地降低鉆機(jī)實(shí)際工作中的故障發(fā)生率。立軸巖心鉆機(jī)繩索取心鉆探效率有了明顯的提高，客觀地體現(xiàn)了這種鉆機(jī)實(shí)際工作中的良好特性。改制后得到的立軸巖心鉆機(jī)主要的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在以下方面：

1)鉆機(jī)組成結(jié)構(gòu)中去除了傳統(tǒng)的主動(dòng)鉆桿。當(dāng)鉆機(jī)在實(shí)際的工作中出現(xiàn)孔內(nèi)異常的現(xiàn)象時(shí)，立軸巖心鉆機(jī)可以在任意位置進(jìn)行回轉(zhuǎn)、上提等，有效地降低了鉆機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中的事故發(fā)生率，增強(qiáng)了鉆機(jī)的實(shí)際作用效果。除此之外，改制后的鉆機(jī)雖然在初次試驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)吸附鉆桿現(xiàn)象，但是在連續(xù)“沖掃”回轉(zhuǎn)上提方法的作用下可以快速地消除這種安全隱患，延長(zhǎng)了鉆機(jī)的使用壽命。

2)相比傳統(tǒng)的鉆機(jī)，改制后的鉆機(jī)在撈取巖心的過(guò)程中，自身優(yōu)良的結(jié)構(gòu)特性決定了無(wú)需進(jìn)行孔底鉆具提離孔底的操作，從根本上簡(jiǎn)化了鉆機(jī)的工作流程，在提高鉆機(jī)工作效率的同時(shí)也降低了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3)傳統(tǒng)的鉆機(jī)工作在加接鉆桿時(shí)需要將孔內(nèi)的鉆桿提出，間接地增加了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工作量，容易出現(xiàn)孔底掉塊的現(xiàn)象。而立軸巖心鉆機(jī)在實(shí)際的應(yīng)用中可以有效地避免這些現(xiàn)象的出現(xiàn)，在提高鉆探效率的同時(shí)也節(jié)省了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工作時(shí)間，擴(kuò)大了現(xiàn)代化鉆機(jī)的應(yīng)用范圍。

4 結(jié)語(yǔ)

市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的不斷改革，對(duì)煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益增加產(chǎn)生了積極的影響，促使企業(yè)加快了產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的步伐。煤田地質(zhì)勘探的過(guò)程中，提高立軸巖心鉆機(jī)繩索取心鉆探效率的技術(shù)革新的市場(chǎng)前景良好，既可以有效地降低鉆機(jī)的生產(chǎn)成本，也能從根本上保證鉆機(jī)實(shí)際工作的高效性。因此，技術(shù)人員在實(shí)際的工作崗位上應(yīng)該深入了解經(jīng)過(guò)改進(jìn)的立軸巖心鉆機(jī)，增強(qiáng)鉆機(jī)工作現(xiàn)場(chǎng)的安全性。

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The technological innovation to improve the coring drilling efficiency of vertical core drilling rig rope

Zheng Hao

(ShanxiCoalGeologyandHydrologyExplorationResearchInstitute,Taiyuan030006,China)

Combining with the using current status of drilling rig in coal geological exploration, this paper proposed the drilling improvement scheme using vertical drilling rig to improve the rope coring drilling efficiency, and introduced the main contents of drilling production and application test, proved by practice, after the restructuring of drilling rig had good construction effect.

coal, vertical drilling rig, drilling efficiency

1009-6825(2016)22-0211-02

2016-05-26

鄭 浩(1988- )，男，助理工程師

P634

A