XY 4L 型岩心钻机的研制与应用

卢春阳 欧阳志强

(衡阳中地装备探矿工程机械有限公司 湖南衡阳 421002)

目前我国广泛使用的岩心钻机主要是机械传动、液压给进的立轴式钻机,该类钻机经过长期的不断改进和完善,结构性能已趋合理,但也存在钻机搬迁困难、不易实现斜孔钻进、须单独配置钻塔、不能完全满足多种钻探工艺的要求等诸多缺点,而全液压动力头岩心钻机虽具有优势,但其整机及配件价格高,动力消耗大,保养维修技术要求高、对操作者素质要求高等缺点,严重制约了该钻机在国内的普遍推广。因此开发一种能满足多种钻探工艺需要、容易搬迁,主要适用于山区、平原、沙漠的钻探设备是很有必要的,衡阳中地装备探矿工程机械有限公司研发设计的XY-4L型钻机正是为解决这些不足而研制的。

1 钻机的主要技术参数

柴油机型号 R4105ZD 柴油机功率(kW) 56钻进能力(m) 700～1000 立轴通径(mm) φ93给进行程(mm) 600 移车行程(mm) 460立轴转速(r/min) 正转:33、65、109、165、215、302、507、766、1002。反转:36、167卷扬提升速度(m/s) 0.72、1.2、1.82、2.38卷扬最大提升力(kN) 40 系统压力(MPa) 8,最高10油泵排量(m L/r) 30+10 钻塔高度(m) 10.4钻塔负荷(kN) 90 爬坡角度 ＜30°钻机外形尺寸(长×宽×高)(mm) 3215×1950×10400钻机净质量(kg) 5000

2 钻机的结构及原理

XY-4L型岩心钻机是一种机械传动、液压给进、履带行走的立轴式岩心钻机。钻机由动力机、回转器、分动箱、卷扬机、机架及履带、液压系统、钻塔、液压绞车等主要部件组成,结构如图1所示。

图1

钻机的传动分两个部分:一部分由动力机通过窄V皮带直接带动双联齿轮油泵,向液压系统供油,实现液压给进、履带行走、钻塔起落及摆塔、液压绞车取心等;另一部分动力机通过万向传动轴与分动箱输入轴相连,分动箱将运动分别传至回转器和卷扬机,从而实现钻机的工作。

3 钻机的应用效果

XY-4L型钻机已小批量生产,样机由中国地质科学院探矿工艺研究所在青海进行生产试验,随后,江西和南美洲的秘鲁等工地应用于地质勘探、岩心钻探和地质勘察等,使用情况均达到预期的目的,多处工地在山区或高原地区,地质结构十分复杂,交通条件非常不便。图2为秘鲁施工现场。经实践证明,XY-4L型钻机技术性能良好,钻进效率高,各项技术指标合理,主要技术参数和使用性能完全满足多种钻探工艺要求,具有较强的处理孔内事故的能力和完成特种钻进工作的能力。除保持了原机械岩心钻机制造成本低、可靠性能高、维修方便等优点外,还通过合理的、巧妙的结构设计,提高了钻机的性价比。钻机真正实现了钻机塔机一体化,方便了斜孔钻进,履带底盘使钻机移动搬迁方便快捷,达到了设计的预期目的,为施工单位带来了较好的生产效率和经济效益。

图2

4 钻机的突出特点

XY-4L型岩心钻机以履带为底盘,机架的刚性和强度好,重心低,稳定可靠,并可完全实现自行行走,方便钻机移位,有效地节约了运输成本,比传统钻机搬迁快捷、省时省力、缩短了搬迁和安装时间,效率更高。合理设计的钻塔不但实现了钻机和钻塔的一体化,也实现了钻机的斜孔钻进。钻塔还具有足够的承载能力和有效高度,可同时提取两根钻杆,提高了起下钻速度,节省了钻进的辅助时间,保证了钻机的工作能力。钻塔的起放轻便灵活,快速而安全,轻便可靠的钻塔代替了笨重的四脚钻塔或其它独立钻塔,节省了施工成本,提高了工作效率,减轻了工人的劳动强度。

该钻机除具有原立轴式岩心钻机结构简单、操作容易、维修方便等优点外,还具有以下突出特点:

(1)钻机立轴通径大,转速范围广,速度档位多,有利于各种钻进方法对转速的要求,满足多种钻探工艺钻进的需要,如冲击回转钻进等。

(2)选用轻型汽车的变速箱、离合器、万向传动轴等优质通用部件,有效地提高了钻机的可靠性和使用寿命,极大地方便了钻机的维修保养。

(3)钻机仪表齐全,能及时掌握和控制钻机的运转和钻进情况。

(4)整机结构先进,布局合理,外形美观大方,极具人性化设计。

(5)采用液压可伸缩支腿,整机工作稳定。

1 杨惠明.钻探设备.北京:地质出版社,1988

2 冯德强.钻机设计.武汉:中国地质大学出版社,1993