便攜式全液壓鉆機(jī)在雅江木絨地區(qū)地質(zhì)鉆探中的應(yīng)用

王偉，邵興隆

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四〇二地質(zhì)隊(duì)， 四川成都 611730）

隨著鉆探行業(yè)的發(fā)展，越來越多企業(yè)將走向工作條件更加艱苦的偏于地區(qū)，傳統(tǒng)立軸式鉆機(jī)已逐漸不能滿足市場(chǎng)需要，便攜式鉆機(jī)顯現(xiàn)出了它獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)。2021年，四川西施地質(zhì)工程勘查有限公司大力引進(jìn)2臺(tái)四川ROKE-1000型便攜式全液壓鉆機(jī)，利用便攜式全液壓鉆機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，在雅江木絨地區(qū)開展鉆探施工作業(yè)。

1 ROKE-1000型鉆機(jī)概況

便攜式全液壓鉆機(jī)是以“輕便，快捷，可靠”為設(shè)計(jì)理念［1］。ROKE-1000型全液壓便攜式鉆機(jī)是以渦輪增壓柴油機(jī)為動(dòng)力，全液壓驅(qū)動(dòng)、模塊化設(shè)計(jì)，最大單體重量只有180公斤，大大的降低了野外施工時(shí)的搬運(yùn)難度。

1.1 鉆機(jī)的主要特點(diǎn)

（1）便攜。整機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，可以拆解成發(fā)動(dòng)機(jī)模塊、柴油箱模塊、液壓油箱模塊、操作臺(tái)模塊、桅桿模塊等，大量采用了航空合金鋁作為材料，油管與油管的連接采用快換接頭，保證鉆機(jī)可以非常方便的拆卸和組裝。

（2）高效。鉆桿直接由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速最高每分鐘可以達(dá)到1500轉(zhuǎn)，通過鉆頭的高速旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)快速切割。

（3）可靠。主要部件采用知名品牌，液壓泵、馬達(dá)、發(fā)動(dòng)機(jī)是由工程師進(jìn)行了精確的匹配調(diào)試，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在一定程度上也保證了可靠性。

（4）環(huán)保。鉆機(jī)施工平面只需要4*4約16m2，對(duì)環(huán)境和植被破壞小；各個(gè)模塊可以拆卸，搬運(yùn)方便，盡可能少的修路，對(duì)環(huán)境擾動(dòng)小。

1.2 鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)及參數(shù)

ROKE-1000型全液壓便攜式鉆機(jī)由動(dòng)力系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、鉆進(jìn)系統(tǒng)三大模塊組成。鉆機(jī)主要由操作臺(tái)、液壓油箱、發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油箱及電瓶箱、導(dǎo)軌、卷揚(yáng)機(jī)、底座等組成（見圖1）。鉆機(jī)鉆進(jìn)能力參數(shù)見表1、性能參數(shù)見表2。

表2 ROKE-1000型鉆機(jī)性能參數(shù)

圖1 ROKE-1000型全液壓便攜式鉆機(jī)

表1 ROKE-1000型鉆機(jī)鉆進(jìn)能力參數(shù)

2 全液壓便攜式鉆機(jī)的應(yīng)用

2.1 地理位置及地層情況

木絨礦區(qū)位于雅江縣城16°方向，直距39公里，雅江縣瓦多區(qū)木絨鄉(xiāng)境內(nèi)，交通尚屬方便。工作區(qū)為一向南東傾斜的倒轉(zhuǎn)背斜構(gòu)造，背斜軸向北東南西向，巖性主要為含粉砂泥質(zhì)板巖、電氣黑云石英角巖、細(xì)中粒鈉長(zhǎng)鋰輝石偉晶巖。

2.2 鉆機(jī)的應(yīng)用

（1）鉆孔結(jié)構(gòu)

開孔采用PQ鉆桿Ф122mm口徑金剛石雙管鉆具繩索取芯鉆進(jìn)，遇較完整基巖后下PQ鉆桿做套管，換HTW鉆桿Ф95mm口徑金剛石雙管鉆具繩索取芯鉆進(jìn)，繼續(xù)鉆進(jìn)至180m左右；下HTW鉆桿做套管，換NTW鉆桿Ф75mm孔徑金剛石鉆具繩索取芯鉆進(jìn)到終孔，鉆孔結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 鉆孔結(jié)構(gòu)圖

（2）技術(shù)參數(shù)

一般情況下，要結(jié)合地層主要巖性、硬度、完整程度及風(fēng)化程度等地質(zhì)條件，才能確定滿足高效鉆進(jìn)所需的實(shí)際參數(shù)［2］。

工作區(qū)巖性主要板巖、電氣黑云石英角巖、細(xì)中粒鈉長(zhǎng)鋰輝石偉晶巖為主，地層較完整。針對(duì)研磨性較高覆蓋層，可以采用胎體硬度較高金剛石尖齒鉆頭，低鉆壓、低轉(zhuǎn)速、低泵量鉆進(jìn)；研磨性較高板巖地層，可以選擇胎體硬度適中金剛石尖齒鉆頭，高鉆壓、高轉(zhuǎn)速、高泵量鉆進(jìn)；研磨性較低偉晶巖地層，可以選擇胎體硬度較低金剛石尖齒鉆頭，高鉆壓，低轉(zhuǎn)速，高泵量鉆進(jìn)。詳細(xì)參數(shù)選取見表3。

（3）施工流程

前期準(zhǔn)備→定位→平機(jī)臺(tái)、修路、搬家→安裝→調(diào)試→鉆進(jìn)（變徑）→終孔→孔斜測(cè)量→綜合測(cè)井→驗(yàn)收→封閉并作永久性標(biāo)志→搬遷。

（4）質(zhì)量管控措施

在鉆進(jìn)過程中要高度重視和注意防止孔斜，覆蓋層和塊石土層使用無泵采芯，控制回次長(zhǎng)度，少鉆多取，提高鉆孔質(zhì)量，減少孔內(nèi)事故，提高鉆探效率，確保安全生產(chǎn)。

（5）鉆孔施工情況

通過技術(shù)人員對(duì)孔位地形、地質(zhì)條件的踏勘、研究，決定實(shí)行兩班制鉆進(jìn)施工。項(xiàng)目自2021年6月03日開工到12月30日結(jié)束，共完成地質(zhì)巖芯鉆孔11個(gè)，累計(jì)完成鉆探工作量8178.89m，各鉆孔施工效率情況見表3。

表3 鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)的選擇

2.3 應(yīng)用效果

（1）本次鉆探工作結(jié)合工作區(qū)地層巖性實(shí)際情況，當(dāng)?shù)貙訋r芯為板巖時(shí)，采用無錫中地（0°）HTW金剛石A2型尖齒鉆頭鉆進(jìn)，可獲得和好的鉆進(jìn)效果；地層巖性為偉晶巖時(shí)，采用無錫中地（-5°）NTW金剛石A2型尖齒鉆頭鉆進(jìn)可有效的較小打滑現(xiàn)象，提高鉆進(jìn)速度。

（2）通過ROKE-1000型鉆機(jī)在該地區(qū)的應(yīng)用可以看出，1號(hào)鉆機(jī)鉆孔傾角在70-81°之間，月臺(tái)效率668.68m-987.68m，平均月臺(tái)效率799.43m，最高小時(shí)效率4.34m/h，最低小時(shí)效率2.91m/h；2號(hào)鉆機(jī)鉆孔傾角在79-87°之間，月臺(tái)效率806.69m-1206.04m，平均月臺(tái)效率898.81m，鉆機(jī)應(yīng)用效果較好。

（3）便攜式全液壓鉆機(jī)配備兩個(gè)泥漿槽，不用單獨(dú)挖掘泥漿池，減少了環(huán)境的破壞，鉆進(jìn)過程中采用新型環(huán)保配方泥漿，大大的降低了對(duì)環(huán)境的污染。

（4）便攜式全液壓鉆機(jī)具拆裝方便，輕量化的優(yōu)勢(shì)，施工占地面積較少，鉆機(jī)采用拆卸、組裝方式，桅桿式鉆架，無需塔上作業(yè)，操作安全。

3 存在的問題

（1）便攜式全液壓鉆機(jī)雙液壓油缸加壓無法實(shí)時(shí)監(jiān)控。加壓鉆進(jìn)過程中雙油缸壓力偶發(fā)不平衡，易導(dǎo)致油管爆裂，甚至出現(xiàn)偏孔現(xiàn)象。

（2）市場(chǎng)上不易購買匹配的鉆機(jī)配件。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，無法及時(shí)購買適合的配件，維修時(shí)間較長(zhǎng)，耽擱工期。

4 結(jié)論和建議

（1）便攜式鉆機(jī)其性能良好在地質(zhì)勘查中得到了廣泛應(yīng)用，并且取得了不錯(cuò)應(yīng)用效果，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其應(yīng)用的推廣［3］。針對(duì)雅江木絨地區(qū)ROKE-1000型便攜式全液壓鉆機(jī)的應(yīng)用，不僅降低工作強(qiáng)度，節(jié)約人工成本，而且還大大的減少鉆機(jī)搬運(yùn)時(shí)間，提高工作效率，取得了較好的應(yīng)用效果。

（2）建議改進(jìn)鉆機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控措施，有效的把握鉆機(jī)施工過程中的各項(xiàng)性能參數(shù)，降低鉆機(jī)故障率，減少孔內(nèi)事故的發(fā)生。

（3）以科學(xué)管理和先進(jìn)技術(shù)為手段，建議加大便攜式鉆機(jī)綠色施工技術(shù)和工藝方法的研制，最大限度地減少鉆探施工對(duì)生態(tài)環(huán)境的擾動(dòng)和影響。