進入二十一世紀,科學技術的發展,日新月異。特別是我國,與國外同行業的差距在縮小。地質勘探鉆機已向多功能、全液壓、自動化、相關裝備有機組合方向發展。針對野外地質勘探不同領域的需求,研制出適合不同領域的多功能、全液壓、自動化系列地質勘探鉆機。
一、組合鉆探技術研究與應用
我國在鉆探工藝上的應用于研究,門類比較齊全,研制的水平也在不斷的提高。早在上個世紀80年代kai始了繩索取芯;液動沖擊;孔底動力;孔底換鉆頭方面的研究。近30年來,取得了一定的成果。但是在鉆探生產中,在技術上比較成熟、能普及推廣應用的,只有繩索取芯。液動沖擊技術---液動潛孔錘的研制,受到結構、性能的制約,一直也沒有在鉆探生產中真正的推廣使用。孔底動力和孔底換鉆頭,還一直處在研制、試驗完善中。只有在個別科研鉆探孔中應用過;在鉆探生產中普及推廣應用,還有一段距離。繩索取芯、液動沖擊、孔底動力、孔底換鉆頭,四位一體的組合鉆具,一直是地質鉆探人的夢想。30多年過去了,還沒有定型推廣使用。建議有關科研部門聯合攻關,科研成果共享;加大科研投入;爭取早日應用到鉆探生產中。它會大幅度提高鉆探效率;降低鉆探成本。取得顯著的經濟效益。
二、現有地質勘查鉆探裝備存在的問題與改進
(1)地質鉆探鉆機功能的改進
現有工程地質鉆探設備,100米以內淺孔取樣鉆機,沖擊鉆進和回轉鉆進功能是分開的,是兩種型號的鉆機。如果把這兩種鉆進功能組合在一種型號鉆機上,不但減少設備的投入,還可滿足各類地層的需要。取樣質量好,滿足地質需要;提高鉆探效率,降低鉆探成本。將SH30—2型鉆機的沖擊功能,設計組裝在XY—1型鉆機上;既可沖擊,又可回轉,可成倍地提高在第四紀(Q4)地層鉆進效率和取樣質量。
因第四紀地層(Q4)是比較復雜的,單一的沖擊或者回轉,往往鉆探效果不理想。鉆孔質量低;取樣質量差;鉆探效率低。成本高。在實際鉆探取樣中,經常出現孔內事故,同時具備沖擊、回轉功能,對處理孔內事故效果好;縮短處理事故時間。在某勘查項目中,使用了經過改裝的兼有沖擊、回轉功能的改進型XY—1(G)型取樣鉆機,第四紀(Q4)地層比較復雜,層厚達78米多。鉆進效率較高;取樣質量好;降低了鉆探成本。同時也減輕了工人的勞動強度。建議生產廠家(目前還沒有生產廠家改進生產這種多功能鉆機),設計改進XY—1型鉆機,滿足用戶和地質鉆探需要。
(2)運輸工具的改進
在鉆探施工場地運輸,一直采用人力、膠輪拖拉機、履帶式拖拉機搬遷;費時費力。有條件的自帶。無條件的外雇。多增加了外業施工設備和外業鉆探施工成本。可以考慮將XY—1型取樣鉆機設計裝在小型履帶機上;改成自走式。既解決了鉆探施工場地的運輸,又適應各種鉆探施工環境場地;提高搬遷效率。XY型系列中、深孔鉆機,也可以考慮將其設計裝配在自走式中型履帶機上。
(3)鉆塔的改進
鉆探使用的鉆塔,相對于鉆機,是分體的。不但安裝費時費力,使用、運輸也不方便。建議設計改進成塔、機一體;增加液壓起落;液壓調平鉆機鉆塔。節省輔助生產時間;減輕勞動強度。
(4)如果能將XY型系列鉆機,設計改進為具有沖擊、回轉功能(特別是XY---1型取樣鉆機);塔、機一體;鉆塔液壓起落;鉆機鉆塔液壓調平。履帶式自走。將帶來一場地質鉆探設備的革命;實現鉆機、鉆塔、運輸工具一體化。極大地提高鉆探效率,減少輔助時間,減輕勞動強度。
三、鉆桿、鉆具和鉆頭存在的問題
我國目前使用的各類管材,基本上國產的。國產管材始終存在著瓶頸,材質不佳,加工工藝及加工質量差。易折斷、脫扣、耐磨性和韌性差等一系列問題。一直是涵待解決的難題。
金剛石鉆頭的研制,我國從20世紀60年代kai始研制應用,雖經過半個世紀的發展,金剛石鉆頭研制水平提高不大。在可鉆性Ⅷ~Ⅻ級地層鉆進,鉆頭的平均壽命在30m~40m;平均小時效率在1.2m~1.5m/h之間水平;對各類地層適應性較差。
建議有關科研和生產部門,在管材材質和加工工藝上,能研制出高強度、耐磨性好、韌性佳;加工質量高的管材。隨著地質找礦的深入,鉆孔深度向深孔方向發展。從幾百米向2000米以上深度鉆探。對管材材質和加工工藝提出了更高的要求。金剛石鉆頭的壽命和小時效率亟待提高;加快研制人造復合超硬材料;以適應中、深孔鉆探的要求。復合材料和加工工藝,是制約地質鉆探效率和發展的瓶頸。
四、野外地質勘查鉆探裝備未來發展方向
在我國,現行使用絕大部分地質鉆探取樣鉆機,無論是淺孔鉆機,還是中、深孔鉆機,基本都是液壓立軸式鉆機。從上個世紀60年代kai始自行研制鉆機、并投入生產使用以來,使用了半個世紀。逐步形成了XU,XY等系列地質取樣鉆機。80年代末到90年代后,對全液壓動力頭式鉆機近行了有益探索。研制的樣機,由于受液壓技術相對落后的限制,末能推廣使用。
近些年來,有些國家無論是在新設備研制上,還是在新工藝方法的應用上,都有了長足的發展。目前,國外研發的中、深孔高速動力頭地質取樣鉆機國家有美國、加拿大、澳大利亞等國。其中阿*公司(CS系列),以及常年公司(LF系列)的地質取樣鉆機,鉆進能力從600m~2000m孔深,均形成了系列。計算機控制只須一個人操作的自動化鉆機。
進入21世紀,隨著液壓技術的發展,我國開始研制新一代YDX系列全液壓動力頭式取樣鉆機,并不斷推廣。我國已經有鉆進能力1000m的YDX—3型鉆機。所以,未來地質鉆探設備發展方向,是向全液壓動力頭式、計算機控制方向發展。配套組合的塔、機、行走一體化;以適應各種環境的鉆探施工場地。
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