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浅析野外地质勘查钻探装备行业发展方向

来源:呼伦贝尔新闻网    发布时间:2016-10-26

进入二十一世纪,科学技术的发展,日新月异。特别是我国,与国外同行业的差距在缩小。地质勘探钻机已向多功能、全液压、自动化、相关装备有机组合方向发展。针对野外地质勘探不同领域的需求,研制出适合不同领域的多功能、全液压、自动化系列地质勘探钻机。

一、组合钻探技术研究与应用

我国在钻探工艺上的应用于研究,门类比较齐全,研制的水平也在不断的提高。早在上个世纪80年代,开始了绳索取芯;液动冲击;孔底动力;孔底换钻头方面的研究。近30年来,取得了一定的成果。但是在钻探生产中,在技术上比较成熟、能普及推广应用的,只有绳索取芯。液动冲击技术---液动潜孔锤的研制,受到结构、性能的制约,一直也没有在钻探生产中真正的推广使用。孔底动力和孔底换钻头,还一直处在研制、试验完善中。只有在个别科研钻探孔中应用过;在钻探生产中普及推广应用,还有一段距离。绳索取芯、液动冲击、孔底动力、孔底换钻头,四位一体的组合钻具,一直是地质钻探人的梦想。30多年过去了,还没有定型推广使用。建议有关科研部门联合攻关,科研成果共享;加大科研投入;争取早日应用到钻探生产中。它会大幅度提高钻探效率;降低钻探成本。取得显著的经济效益。

二、现有地质勘查钻探装备存在的问题与改进

(1)地质钻探钻机功能的改进

现有工程地质钻探设备,100米以内浅孔取样钻机,冲击钻进和回转钻进功能是分开的,是两种型号的钻机。如果把这两种钻进功能组合在一种型号钻机上,不但减少设备的投入,还可满足各类地层的需要。取样质量好,满足地质需要;提高钻探效率,降低钻探成本。将SH30—2型钻机的冲击功能,设计组装在XY—1型钻机上;既可冲击,又可回转,可成倍地提高在第四纪(Q4)地层钻进效率和取样质量。

因第四纪地层(Q4)是比较复杂的,单一的冲击或者回转,往往钻探效果不理想。钻孔质量低;取样质量差;钻探效率低。成本高。在实际钻探取样中,经常出现孔内事故,同时具备冲击、回转功能,对处理孔内事故效果好;缩短处理事故时间。在某勘查项目中,使用了经过改装的兼有冲击、回转功能的改进型XY—1(G)型取样钻机,第四纪(Q4)地层比较复杂,层厚达78米多。钻进效率较高;取样质量好;降低了钻探成本。同时也减轻了工人的劳动强度。建议生产厂家(目前还没有生产厂家改进生产这种多功能钻机),设计改进XY—1型钻机,满足用户和地质钻探需要。

(2)运输工具的改进

在钻探施工场地运输,一直采用人力、胶轮拖拉机、履带式拖拉机搬迁;费时费力。有条件的自带。无条件的外雇。多增加了外业施工设备和外业钻探施工成本。可以考虑将XY—1型取样钻机设计装在小型履带机上;改成自走式。既解决了钻探施工场地的运输,又适应各种钻探施工环境场地;提高搬迁效率。XY型系列中、深孔钻机,也可以考虑将其设计装配在自走式中型履带机上。

(3)钻塔的改进

钻探使用的钻塔,相对于钻机,是分体的。不但安装费时费力,使用、运输也不方便。建议设计改进成塔、机一体;增加液压起落;液压调平钻机钻塔。节省辅助生产时间;减轻劳动强度。

(4)如果能将XY型系列钻机,设计改进为具有冲击、回转功能(特别是XY---1型取样钻机);塔、机一体;钻塔液压起落;钻机钻塔液压调平。履带式自走。将带来一场地质钻探设备的革命;实现钻机、钻塔、运输工具一体化。极大地提高钻探效率,减少辅助时间,减轻劳动强度。

三、钻杆、钻具和钻头存在的问题

我国目前使用的各类管材,基本上国产的。国产管材始终存在着瓶颈,材质不佳,加工工艺及加工质量差。易折断、脱扣、耐磨性和韧性差等一系列问题。一直是涵待解决的难题。

金刚石钻头的研制,我国从20世纪60年代开始研制应用,虽经过半个世纪的发展,金刚石钻头研制水平提高不大。在可钻性Ⅷ~Ⅻ级地层钻进,钻头的平均寿命在30m~40m;平均小时效率在1.2m~1.5m/h之间水平;对各类地层适应性较差。

建议有关科研和生产部门,在管材材质和加工工艺上,能研制出高强度、耐磨性好、韧性佳;加工质量高的管材。随着地质找矿的深入,钻孔深度向深孔方向发展。从几百米向2000米以上深度钻探。对管材材质和加工工艺提出了更高的要求。金刚石钻头的寿命和小时效率亟待提高;加快研制人造复合超硬材料;以适应中、深孔钻探的要求。复合材料和加工工艺,是制约地质钻探效率和发展的瓶颈。

四、野外地质勘查钻探装备未来发展方向

在我国,现行使用绝大部分地质钻探取样钻机,无论是浅孔钻机,还是中、深孔钻机,基本都是液压立轴式钻机。从上个世纪60年代开始自行研制钻机、并投入生产使用以来,使用了半个世纪。逐步形成了XU,XY等系列地质取样钻机。80年代末到90年代后,对全液压动力头式钻机近行了有益探索。研制的样机,由于受液压技术相对落后的限制,末能推广使用。

近些年来,有些国家无论是在新设备研制上,还是在新工艺方法的应用上,都有了长足的发展。目前,国外研发的中、深孔高速动力头地质取样钻机国家有美国、加拿大、澳大利亚等国。其中阿特拉斯公司(CS系列),以及常年公司(LF系列)的地质取样钻机,钻进能力从600m~2000m孔深,均形成了系列。计算机控制只须一个人操作的自动化钻机。

进入21世纪,随着液压技术的发展,我国开始研制新一代YDX系列全液压动力头式取样钻机,并不断推广。我国已经有钻进能力1000m的YDX—3型钻机。所以,未来地质钻探设备发展方向,是向全液压动力头式、计算机控制方向发展。配套组合的塔、机、行走一体化;以适应各种环境的钻探施工场地。

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