裝配圖XY-4巖心鉆機(jī)升降機(jī)的設(shè)計(jì)

裝配圖XY-4巖心鉆機(jī)升降機(jī)的設(shè)計(jì),裝配,xy,巖心,鉆機(jī),升降機(jī),設(shè)計(jì) 1《巖土鉆掘工程學(xué)》第三章鉆機(jī)與泵第二節(jié)－>第三單元 立軸式鉆機(jī)的升降機(jī) 2007年02月04日 星期日 下午 01:40 立軸式鉆機(jī)的升降機(jī) 升降機(jī)的功用是升降鉆具、套管和懸掛鉆具、在處理事故時(shí)進(jìn)行強(qiáng)力起拔等。升降機(jī)的主要組成部分包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、卷筒和制動(dòng)器。為增強(qiáng)深孔制動(dòng)器的效能，下降制動(dòng)器帶有水冷裝置或水剎車裝置。幾乎所有現(xiàn)代鉆機(jī)均采用行星傳動(dòng)式升降機(jī)。按照傳動(dòng)原理，行星式升降機(jī)有兩種類型，即定軸輪系傳動(dòng)型和行星輪系傳動(dòng)型。 　?定軸輪系傳動(dòng)升降機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖3-6所示。卷筒與內(nèi)齒圈固定連接，提升靠?jī)?nèi)齒圈帶動(dòng)。其工作原理如下： 　?(1)?提升鉆具?剎緊提升抱閘8，同時(shí)松開(kāi)制動(dòng)抱閘9。行星輪5及其軸4不能繞升降機(jī)軸1公轉(zhuǎn)。在角速度為ωa的中心輪帶動(dòng)下，行星輪繞自身軸以ωg自轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)內(nèi)齒圈以ωb轉(zhuǎn)動(dòng)，纏繞鋼繩，提升鉆具［圖3-6(a)］。提升時(shí)，定軸輪系行星式升降機(jī)的傳動(dòng)比?為? 　??(3-1) 式中：?Zb、Za--分別為內(nèi)齒圈與中心輪齒數(shù)；"-"號(hào)--轉(zhuǎn)向相反。 圖3-6?定軸輪系行星式升降機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 1-升降機(jī)軸；?2-升降機(jī)傳動(dòng)齒輪；?3-中心輪Za；?4-行星輪軸；?5-行星輪Zg；?6-內(nèi)齒圈Zb；?7-卷筒；8-提升抱閘；?9-制動(dòng)抱閘；?10-行星架? 　?(2)?制動(dòng)鉆具?抱閘9剎住下降制動(dòng)盤(pán)，同時(shí)松開(kāi)抱閘8。因卷筒與內(nèi)齒圈被閘住不轉(zhuǎn)，鉆具停止升降。此時(shí)行星輪自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)［圖3-6(b)］。 　?(3)?下降鉆具?兩抱閘均松開(kāi)，在鉆具自重作用下鉆具下降［圖3-6(c)］。? 　?(4)?微動(dòng)升降（ωb、ωH可控）?即慢速控制升降工況。若松開(kāi)提升抱閘8，控制制動(dòng)抱閘9，鉆具會(huì)出現(xiàn)下降、停止和慢速下降運(yùn)動(dòng)狀況；若松開(kāi)制動(dòng)抱閘9，控制提升抱閘8，行星輪出現(xiàn)三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即鉆具提升、停止（不穩(wěn)定）和下降運(yùn)動(dòng)狀況。因此，行星式升降機(jī)能夠并允許微動(dòng)升降操作，兩抱閘只要不同時(shí)剎死，兩者制緊程度配合得當(dāng)，微控升降操作就會(huì)得心應(yīng)手。 　?XY-4型鉆機(jī)的升降機(jī)（圖3-7）屬于定軸輪系傳動(dòng)行星式升降機(jī)。升降機(jī)由卷筒、行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、水冷裝置及抱閘組成。升降機(jī)軸19右端的花鍵部插入分動(dòng)箱的軸齒輪的花鍵中；升降機(jī)軸19的左端通過(guò)水套軸8、單列向心球軸承11、支架13等支承在支架上；軸左端頭是四方軸頭，作為人力傳動(dòng)升降機(jī)軸用；卷筒用兩盤(pán)313型軸承16、36支承在升降機(jī)軸19上。行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由中心齒輪24、游星齒輪32、內(nèi)齒圈20等組成。中心齒輪以花鍵連接裝在軸19的右側(cè)。行星齒輪用兩盤(pán)207型軸承30裝在行星輪軸29上，行星齒輪共三組，均布安裝在左右支架27上；行星輪軸的左右支架分別用一盤(pán)313型軸承36和兩盤(pán)111型軸承26支承在升降機(jī)軸上；右支架27外側(cè)用平鍵28與提升制動(dòng)盤(pán)34聯(lián)結(jié)，并用螺釘將端蓋23固緊在支架右側(cè)，防止提升制動(dòng)盤(pán)外串，兩個(gè)支架用3個(gè)均布的螺栓連接成一體。水冷裝置由水套軸8、引水環(huán)9、壓蓋10、水管3及制動(dòng)盤(pán)水套等組成。 圖3-7?XY4型升降機(jī) 1-制動(dòng)抱閘；?2-水管接頭；?3-水管；?4-接頭式壓注油杯；?5-骨架橡膠油封；?6-檔板；?7-堵絲；?8-水套軸；?9-引水環(huán)；?10-壓蓋；?11-單列向心球軸承；?12-水管接頭；?13-支架；?14-內(nèi)螺紋圓柱鎖；?15-骨架式橡膠油封；?16-單列向心球軸承；?17-孔用彈性擋圈；?18-卷筒；?19-升降機(jī)軸；?20-內(nèi)齒圈；?21-密封蓋；?22-直通式壓注油杯；?23-端蓋；?24-中心齒輪；?25-氈封油圈；?26-單列向心球軸承；?27-游星輪支架；?28-平鍵；?29-游星輪軸；?30-單列向心球軸承；?31-孔用彈性擋圈；?32-游星齒輪；?33-騎縫螺絲；?34-提升制圈；?35-提升抱閘；?36-單列向心球軸承? ? 1.?動(dòng)力機(jī)類型的選擇 　?1.1?鉆機(jī)負(fù)載特性及其對(duì)動(dòng)力機(jī)的要求 　?回轉(zhuǎn)器帶動(dòng)鉆具回轉(zhuǎn)并刻取巖石，其所需的功率、轉(zhuǎn)速隨孔深和所鉆巖石的不同而變化；升降機(jī)起下鉆作業(yè)時(shí)，鉆桿柱質(zhì)量不僅隨孔深而變化，而且在提升過(guò)程中經(jīng)常有可能出現(xiàn)"提升遇阻"，甚至是強(qiáng)力起拔的情況，因此要求驅(qū)動(dòng)動(dòng)力機(jī)具有良好的調(diào)速性能及一定的超載能力。此外，鉆機(jī)流動(dòng)性大，還要求動(dòng)力機(jī)使用和維修方便、經(jīng)濟(jì)，單位馬力質(zhì)量小，便于搬遷。 　?1.2?動(dòng)力機(jī)的特性 　?立軸式鉆機(jī)一般采用交流電動(dòng)機(jī)和柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)，有的使用直流電動(dòng)機(jī)。 　?三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)矩時(shí)，其調(diào)速范圍很小，而超載系數(shù)較大。由于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)使用方便，調(diào)速性能可用變速箱來(lái)改善，因此幾乎在有電力供應(yīng)的地區(qū)均采用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。? 　?柴油機(jī)的超載系數(shù)不大。雖然其調(diào)速范圍略大于交流電動(dòng)機(jī)，但是其輸出功率與轉(zhuǎn)速成正比，降低轉(zhuǎn)速將使功率降低，不能產(chǎn)生增大扭矩的效果。顯然柴油機(jī)的工作特性與鉆機(jī)的適應(yīng)性較差。大型柴油機(jī)可配備液力偶合器或液力變矩器以改善其輸出特性。 　?用于鉆探設(shè)備的直流電機(jī)，通常是以串激為主的復(fù)激直流電機(jī)。直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)有許多優(yōu)點(diǎn)，超載系數(shù)和調(diào)速系數(shù)較大。但因直流電機(jī)笨重、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在中小型鉆探設(shè)備中尚未應(yīng)用。 2.?鉆機(jī)所需功率 　?立軸式鉆機(jī)基本是采用單獨(dú)驅(qū)動(dòng)方案。鉆機(jī)所需功率，根據(jù)鉆進(jìn)與提升時(shí)所需的功率確定。中、淺孔時(shí)按兩者中的大值計(jì)算功率；深孔時(shí)則按提升功率確定。 　?2.1?鉆進(jìn)時(shí)鉆機(jī)所需功率Nzj： 　?Nzj=N1+N2+N3?(kW)?（3-3） 式中：?N1--破碎孔底巖石與克服摩擦所需功率，kW；N2--回轉(zhuǎn)鉆桿柱所需功率，kW； 　?N3--鉆機(jī)傳動(dòng)損失的功率，kW。N1、N2、和N3的計(jì)算式請(qǐng)查閱有關(guān)文獻(xiàn)。 　?2.2?提升時(shí)鉆機(jī)所需功率Nts： 　??(kW)?(3-4) 式中：?Qd--大鉤載荷，N；Vd--大鉤提升速度，m/s；ηz--鉆機(jī)傳動(dòng)效率，取0.85。 2交流變頻調(diào)速鉆機(jī)的節(jié)能潛力 桂暖銀　劉寶林　王小剛 摘　要：以XY-4型地質(zhì)鉆機(jī)為例，對(duì)常規(guī)異步電機(jī)驅(qū)動(dòng) 和交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)時(shí)的鉆機(jī)能耗進(jìn) 行對(duì)比分析，結(jié)果表明：后者能耗明顯小于前者，證明鉆機(jī)采用交流變頻調(diào)速動(dòng)力系統(tǒng)有 顯著的節(jié)能效果，為提高鉆機(jī)性能、降低鉆探成本提供了一個(gè)新的技術(shù)途徑。 關(guān)鍵詞：鉆機(jī)；變頻調(diào)速；負(fù)載特性；節(jié)能；鉆探成本 中圖分類號(hào)：P634.3+1　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000-3746(2 000)01-0013-03 Potential Economizing Energy on AC Frequency Conversion Drill GU I Nuan-yin， LIU Bao-lin， WANG Xiao-gang (China University of Geo-sciences, Beijing, 100083, China) Abstract： Taking XY-4 geological drill as example, comparing e nergy consumption of drill driven by conventional asynchronous motor with that driven by AC freque ncy conversion motor shows that the latter's is obvious lower than the former's. This demonstrates that economizing energy effect of drill driven by AC frequenc y conversion power system is obvious. A new technical way for improving performa nce of drill and decreasing drilling cost is provided. Key words： drill; speed adjusting by frequency conversion; loa d characteristic; economizing energy; drilling cost 　　我國(guó)地質(zhì)鉆機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)一直以異步電機(jī)加變速箱的簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)方式為主，其輸出端只能由變速箱實(shí)現(xiàn)有限的幾擋變速，不僅對(duì)鉆探工作不利［1］，其額外 電能損耗也是比較嚴(yán)重的。這是由于：電機(jī)本身不能調(diào)速，即不具有調(diào)速節(jié)能功能；其輸入端直接連到電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)性能又會(huì)產(chǎn)生不良影響，因?yàn)楫惒诫姍C(jī)本身屬感性負(fù)載，在鉆探過(guò)程中有時(shí)處于輕載或空載運(yùn)行狀態(tài)，功率因數(shù)很低，無(wú)功功耗較大，這會(huì)使電網(wǎng)性能變差，無(wú)功功率在電網(wǎng)上流動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生有功電能損耗。電動(dòng)機(jī)功率越大，對(duì)電網(wǎng)的不良影響也越大。因此一般需在電網(wǎng)側(cè)加裝無(wú)功功率補(bǔ)償裝置來(lái)提高功率因數(shù)，減少電能損耗。在我國(guó)鉆探領(lǐng)域，對(duì)鉆機(jī)的節(jié)能問(wèn)題一直未引起足夠的重視，這主要是由于技術(shù)方面的原因。隨著電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)，特別是變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展并走向成熟，使鉆機(jī)節(jié)能運(yùn)行成為可能。由于能源價(jià)格的上漲，能耗在鉆井每米成本上的比例也越來(lái)越大，已是不爭(zhēng)的事實(shí)。但鉆機(jī)節(jié)能幅度和潛力到底有多大？鉆機(jī)節(jié)能運(yùn)行能否成為降低鉆探成本的重要技術(shù)手段之一？這些問(wèn)題已引起鉆探界專家的關(guān)注，急待解決。 1　動(dòng)力系統(tǒng)的節(jié)能原理 　　對(duì)可變負(fù)載實(shí)現(xiàn)調(diào)速，是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中最重要的一個(gè)節(jié)能措施。在電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載運(yùn)行時(shí)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)調(diào)速實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果，與負(fù)載的機(jī)械特性有密切的關(guān)系。負(fù)載按機(jī)械特性，大體可分為2大類，即恒轉(zhuǎn)矩特性和風(fēng)機(jī)類負(fù)載特性。 　　對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為一定，負(fù)載功率與轉(zhuǎn)速成正比。即當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)低時(shí)，負(fù)載功率也隨之降低。而電網(wǎng)供給電動(dòng)機(jī)的功率是否降低則取決于調(diào)速方式。當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí)，在不同的轉(zhuǎn)速下，總能保持較小的轉(zhuǎn)差率，故轉(zhuǎn)差功率較小，隨著轉(zhuǎn)速調(diào)低，機(jī)械功率降低，電磁功率也降低，由電網(wǎng)輸給電動(dòng)機(jī)的功率也減小，所以采用這種調(diào)速方式就能夠節(jié)能。但當(dāng)采用調(diào)轉(zhuǎn)差率調(diào)速，轉(zhuǎn)速調(diào)低時(shí)，轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)差功率也隨之增大，盡管機(jī)械功率隨轉(zhuǎn)速降低在減小，而電磁功率基本不變，由電網(wǎng)輸入的功率也就不能減小。所以這種調(diào)速基本上起不到節(jié)能作用。這說(shuō)明采用高效調(diào)速方法可以節(jié)能，采用低效調(diào)速方法時(shí)(除串級(jí)調(diào)速外)則不能節(jié)能。 　　對(duì)于風(fēng)機(jī)類機(jī)械負(fù)載，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸上功率與轉(zhuǎn)速的3次方成比例。對(duì)這類負(fù)載，采用高效調(diào)速方法和采用低效調(diào)速方法都可以節(jié)能，當(dāng)然高效調(diào)速方法比低效調(diào)速方法節(jié)能更多。低效調(diào)速節(jié)能的原因是：風(fēng)機(jī)類負(fù)載轉(zhuǎn)速調(diào)低時(shí)，軸功率轉(zhuǎn)速3次方迅速降低，而電磁功率則隨轉(zhuǎn)速2次方降低，因而由電網(wǎng)輸入的功率也就減小了。當(dāng)采用高效高速時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速的降低，除電磁功率照樣與轉(zhuǎn)速2次方成正比地降低，還可回收轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差功率，所以由電網(wǎng)輸入的功率又比低效方式有顯著降低。 　　鉆進(jìn)過(guò)程是鉆探工作的主體，鉆進(jìn)時(shí)鉆柱回轉(zhuǎn)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的0.5～0.91次方成正比［2］，它具有介于恒轉(zhuǎn)矩與風(fēng)機(jī)類負(fù)載之間的負(fù)載特性。其調(diào)速節(jié)能的效果， 可根據(jù)上述2種特性負(fù)載的節(jié)能效果綜合分析。 2　交流變頻調(diào)速鉆機(jī)的節(jié)能估算 　　本文以目前廣泛使用的常規(guī)地質(zhì)鉆機(jī)XY－4型(30 kW異步電機(jī))為例，分析常規(guī)驅(qū)動(dòng)和用變頻驅(qū)動(dòng)2種情況下的電網(wǎng)額外功率消耗，由此可估算出交流變頻調(diào)速的節(jié)能效果和可能的節(jié)能潛力。 　　在鉆探生產(chǎn)過(guò)程中，需要大量消耗動(dòng)力機(jī)功率的鉆進(jìn)作業(yè)有：純鉆進(jìn)過(guò)程、回次起下鉆的提升過(guò)程和處理事故等工作。在一般的金剛石鉆進(jìn)時(shí)，純鉆進(jìn)時(shí)間約占總鉆井時(shí)間的40%；回次起下鉆約占總時(shí)間的20%。其中提升工序，升降機(jī)是每隔一定時(shí)間才有負(fù)荷的；下放鉆具工序，需要?jiǎng)恿Φ臅r(shí)間極少，實(shí)際動(dòng)力機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)間約占回次起下鉆時(shí)間70%以上，即占總時(shí)間的20%×70%=14%；處理事故時(shí)間平均按總時(shí)間的10%計(jì)算。計(jì)算中，暫不計(jì)鉆進(jìn)和提升過(guò)程的離合器和傳動(dòng)箱等機(jī)械傳動(dòng)損耗。 2.1　調(diào)速節(jié)能 　　回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)過(guò)程是鉆探的主體過(guò)程，其運(yùn)行時(shí)間占總鉆進(jìn)時(shí)間的比例最大，調(diào)速節(jié)能主要在回轉(zhuǎn)過(guò)程。實(shí)際鉆進(jìn)時(shí)，為充分利用動(dòng)力機(jī)功率，常在淺孔時(shí)使用較高的轉(zhuǎn)速，深孔時(shí)適當(dāng)降低鉆具的回轉(zhuǎn)速度。淺孔時(shí)鉆具的扭矩比較小，隨著孔深的增加其扭矩也依次增大；一般動(dòng)力機(jī)的功率消耗隨孔深的增加也是依次增大的。但即使是到額定孔深，動(dòng)力機(jī)也不是滿負(fù)荷運(yùn)行(因?yàn)樯羁足@機(jī)動(dòng)力機(jī)功率是按提升功率確定的)。在0～1000 m鉆進(jìn)時(shí)，其平均消耗功率約為滿負(fù)荷的70%，即30×70%=21 kW左右。這時(shí)對(duì)應(yīng)的動(dòng)力機(jī)效率約為75%，功率因數(shù)約為0.8。 　　因此由于效率低而損失的有功功率約：21×(1－75%)=5.25 kW； 　　電網(wǎng)側(cè)的額外功率損失為：5.25/0.8=6.56 kW。 　　使用變頻驅(qū)動(dòng)30 kW異步電機(jī)時(shí)，電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)比較低，實(shí)測(cè)結(jié)果為：在系統(tǒng)調(diào)速范圍內(nèi)，平均功率因數(shù)為0.76(變頻驅(qū)動(dòng)75 kW以上電動(dòng)機(jī)時(shí)，電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)可達(dá)0. 95以上)。圖1為系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)的電壓、電流實(shí)測(cè)波形，從圖中可知，電流與電壓基本上是同相的；而電流波形為非正弦波（含高次諧波），是產(chǎn)生無(wú)功功耗的主要原因。系統(tǒng)在額定工作點(diǎn)處的效率可達(dá)94%［3］，平均按90%計(jì)算。 圖1　變頻調(diào)速系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)電壓、電流實(shí)測(cè)波形 　　因效率損失的有功功率為：30×70%×(1－90%)=2.1 kW； 　　電網(wǎng)側(cè)的額外功率損失為：2.1/0.76=2.76 kW。 　　采用變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)后的調(diào)速節(jié)能效果為：6.6－2.76=3.84 kW。 2.2　其它節(jié)能 　　采用一般變頻調(diào)速系統(tǒng)（無(wú)能量反饋裝置）驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)時(shí)，由于變頻驅(qū)動(dòng)能帶載頻繁起停負(fù)載，即有負(fù)荷時(shí)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)，無(wú)負(fù)荷時(shí)可使電動(dòng)機(jī)停止工作。所以，這種驅(qū)動(dòng)方式可節(jié) 省常規(guī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)全部空轉(zhuǎn)功耗，主要表現(xiàn)在以下2個(gè)方面： 　　(1)常規(guī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，根據(jù)室內(nèi)和野外實(shí)測(cè)，動(dòng)力機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)有功功率消耗為5～6 kW，平均按5.5 kW計(jì)算；空載功率因數(shù)很低，一般小于0.3。因此，僅空載引起電網(wǎng)側(cè)的功率損失應(yīng)大于：5.5/0.3=18.3 kW。 　　(2)處理事故時(shí)，一般回轉(zhuǎn)鉆具(如掃孔等)占的比例較少，主要以升降鉆具為主(如起拔、打撈鉆具等)，且動(dòng)力機(jī)此時(shí)的空轉(zhuǎn)時(shí)間所占比例一般要遠(yuǎn)大于回轉(zhuǎn)、提鉆所占比例。因此，這部分動(dòng)力機(jī)的額外功耗也可按空載功率：即近似為18.3 kW。 　　當(dāng)采用帶能量反饋裝置的變頻調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，回次起下鉆的下放鉆具工序可由變頻調(diào)速系統(tǒng)控制，無(wú)需抱閘操作，鉆具下放的勢(shì)能由調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為電能反饋電網(wǎng)。 　　綜合調(diào)速節(jié)能和其它節(jié)能，可估算出使用變頻驅(qū)動(dòng)時(shí)的平均節(jié)省功耗： 　P平均損=P調(diào)速損+P事故損=3.84 ×40%+ 18.3×14%+18.3×10%=5.93 kW 2.3　節(jié)能估算 　　若千米鉆機(jī)的臺(tái)月效率平均為500 m/臺(tái)月，鉆進(jìn)千米鉆孔需2個(gè)月，每臺(tái)月按30天計(jì)，總節(jié)約電能為：J=P平均損×t=5.93×24×30×2=8539(度)。 　　一臺(tái)鉆機(jī)一年的鉆探工作量按3000 m計(jì)算，采用變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)，一年可節(jié)約電能：J×3=8539×3=25617(度)。每度電按1.00元計(jì)，一臺(tái)鉆機(jī)一年節(jié)約電費(fèi)約2.56萬(wàn) 元。 　　對(duì)于深井或超深井鉆機(jī)，使用的電動(dòng)機(jī)功率較大，一般在100 kW以上。當(dāng)使用變頻驅(qū)動(dòng)時(shí)，不需要任何輔助裝置，電網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù)接近于1［3］，因此，其運(yùn)行節(jié)能 效果比功率小的地質(zhì)鉆探更加顯著。 3　結(jié)論 　　以上通過(guò)對(duì)XY-4型地質(zhì)鉆機(jī)在2種驅(qū)動(dòng)方式下的功耗對(duì)比分析，結(jié)果表明：(1)采用交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)時(shí)的能耗明顯小于常規(guī)異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，鉆機(jī)采用交流變頻調(diào)速動(dòng)力系統(tǒng)有顯著的節(jié)能效果，僅節(jié)能一項(xiàng)，一年就可收回鉆機(jī)采用交流變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所增加的投資；(2)動(dòng)力系統(tǒng)的功率容量越大，鉆機(jī)總的節(jié)能效果越好；(3)若使用帶能量反饋裝置的 變頻動(dòng)力系統(tǒng)，在鉆探施工過(guò)程中還可利用鉆柱勢(shì)能發(fā)電，將鉆柱勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能回饋電網(wǎng)。因此，交流變頻調(diào)速方式不僅為鉆機(jī)的節(jié)能運(yùn)行提供了技術(shù)和裝備上的支持，同時(shí)為提高鉆機(jī)性能、降低鉆探成本也提供了一個(gè)新的技術(shù)途徑。 ［1］　桂暖銀，劉寶林.地質(zhì)鉆機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)［J］.中國(guó)地質(zhì)，1998， (9). ［2］　桂暖銀，劉寶林.地質(zhì)鉆機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)選擇依據(jù)的實(shí)驗(yàn)研究［J］.地質(zhì)與勘探，1999， (2). ［3］　M.K.Williams. Top-Drive Drilling Systems:Electric vs. Hydraulic—A Techn ical Overview and Comparison［J］. SPE/IADC 21958, 1991，(3)：11～14. 33巖心鉆探規(guī)程 總 則 一、本規(guī)程主要是對(duì)固體礦產(chǎn)巖心鉆探的各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)作出的規(guī)定，不包括水文地質(zhì)鉆探、工程地質(zhì)鉆探以及油、氣鉆探等內(nèi)容。 二、本規(guī)程主要以原國(guó)家計(jì)委地質(zhì)局一九七二年頒發(fā)的《巖心鉆探規(guī)程(試行)》、一九七七年國(guó)家地質(zhì)總局頒發(fā)的《金剛石巖心鉆探操作規(guī)程》和一九七九年頒發(fā)的《金剛石繩索取心鉆進(jìn)操作規(guī)程》為基礎(chǔ)，并總結(jié)了近些年來(lái)在生產(chǎn)實(shí)踐中的新經(jīng)驗(yàn)、新方法和新技術(shù)、經(jīng)補(bǔ)充、修訂而成的。 三、本規(guī)程是巖心鉆探設(shè)計(jì)、施工、管理、檢驗(yàn)等項(xiàng)工作的重要依據(jù)和準(zhǔn)則，各地質(zhì)勘探的現(xiàn)場(chǎng)操作人員、科研設(shè)計(jì)人員和技術(shù)、行政管理人員都必須嚴(yán)格遵守和執(zhí)行。 四、本規(guī)程各條款，是對(duì)巖心鉆探作出的一般性和原則性的規(guī)定要求。在貫徹執(zhí)行本規(guī)程時(shí)，各局、隊(duì)可因地制宜地制訂實(shí)施細(xì)則和補(bǔ)充規(guī)定。 五、本規(guī)程規(guī)定的各項(xiàng)鉆探工程質(zhì)量指標(biāo)，是一般情況下應(yīng)達(dá)到的要求。當(dāng)工作礦區(qū)因處于不同普查勘探階段而需要有不同要求或因采用新技術(shù)、新方法而改變上述要求時(shí)，應(yīng)根據(jù)需要與可能的原則，由地質(zhì)和探礦部門(mén)共同商定，在地質(zhì)設(shè)計(jì)(或合同)中提出具體要求，按部有關(guān)設(shè)計(jì)審批的規(guī)定報(bào)批，經(jīng)批準(zhǔn)后實(shí)施。鉆孔質(zhì)量等級(jí)的劃分按部計(jì)劃司制訂的“地質(zhì)工作主要統(tǒng)計(jì)指標(biāo)解釋”中有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。 六、本規(guī)程自頒發(fā)之日起正式實(shí)行，原同類規(guī)程即行作廢，其它有關(guān)規(guī)定與本規(guī)程有不符之處，以本規(guī)程為準(zhǔn)。 七、本規(guī)程的解釋和修改權(quán)屬地質(zhì)礦產(chǎn)部。 第一章 鉆進(jìn)方法、鉆孔結(jié)構(gòu)及鉆探設(shè)備的合理選擇 第一節(jié) 鉆進(jìn)方法的選擇 第一條 按與鉆進(jìn)工藝有關(guān)的幾個(gè)特性將巖石做如下分類 1.按硬度的大小分為四類，按可鉆性的高低分為十二級(jí)，其相應(yīng)關(guān)系為： (1)軟--可鉆性1～3級(jí)； (2)中硬--可鉆性4～6級(jí)； (3)硬--可鉆性7～9級(jí)； (4)堅(jiān)硬--可鉆性10～12級(jí)。 2.按研磨性的強(qiáng)弱分為三類：弱研磨性.中研磨性.強(qiáng)研磨性。 3.按完整程度分為三類：完整、較完整、破碎。 第二條 應(yīng)根據(jù)巖石的可鉆性、研磨性、完整程度，來(lái)選擇磨料和鉆進(jìn)方法。 1. 1～6級(jí)和部分7級(jí)巖石宜選用硬質(zhì)合金、針狀硬質(zhì)合金或聚晶金剛石、復(fù)合片鉆進(jìn)。 2. 4～12級(jí)巖石宜選用金剛石回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。 3. 7～12級(jí)巖石也可用鋼粒鉆進(jìn)。 4. 6～8級(jí)巖石可硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；6～12級(jí)，特別是弱研磨性巖石，可選用金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。 第二節(jié) 鉆孔結(jié)構(gòu)的選擇 第三條 設(shè)計(jì)與施工鉆孔時(shí)，要充分考慮地質(zhì)條件、鉆孔深度、終孔直徑、鉆進(jìn)方法、護(hù)孔措施和設(shè)備情況，并合理選擇開(kāi)孔直徑、換徑次數(shù)與深度、套管程序等。 第三節(jié) 鉆探設(shè)備的選擇 第四條 應(yīng)根據(jù)鉆孔設(shè)計(jì)深度、鉆孔設(shè)計(jì)傾角、巖層條件、鉆進(jìn)方法以及鉆孔設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)等，合理地選擇鉆探設(shè)備。應(yīng)盡量選擇電動(dòng)機(jī)動(dòng)力機(jī)。常用設(shè)備配套見(jiàn)表1。 第五條 金剛石巖心鉆探必須選用有較高轉(zhuǎn)速和有較大調(diào)速范圍的液壓鉆機(jī)，并須配備有孔底壓力指標(biāo)表。同時(shí)也要求配備有轉(zhuǎn)速度、扭矩表。選用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，還須配備有電壓表和電流表。 第六條 金剛石巖心鉆探應(yīng)選用變量泵，并須配備有泵壓表和流量計(jì)。在選用一般泥漿泵時(shí)，其最大泵壓應(yīng)能達(dá)到40公斤/厘米2，最大泵量要在100升/分以內(nèi)，泵量要便于調(diào)節(jié)(可采用改變缸徑與柱塞直徑、增加變速機(jī)構(gòu)等方法)。 巖心鉆探常用設(shè)備配套表 設(shè) 計(jì) 鉆孔深度 （米） 鉆進(jìn)方法 鉆進(jìn)型號(hào) 泥漿泵型號(hào) 動(dòng)力機(jī)功率 擰管機(jī) 型號(hào) 照明發(fā)電 機(jī)功率 （千瓦） 鉆塔類型 鉆機(jī) 泥漿泵 聯(lián)動(dòng) 千瓦 馬力 千瓦 馬力 馬力 0-100 硬質(zhì)合金 鋼 粒 XJ-100-1 60/15 臥式單杠 - - - - 10 （或7.5千瓦） - 0.85 7-8米三角架 金 剛 石 XY-1 （XU-100） 60/15 臥式單杠 100-300 硬質(zhì)合金 鋼 粒 XU-300-2 BWB90 17 20-24 5.5 10 40-48 NY-100 0.85-1.3 9-14.5米木塔 12米鐵塔 金剛石 XY-2 300-600 硬質(zhì)合金 鋼 粒 XU-600-3 BWB90 30 40-48 5.5 10 60-80 NY-100 0.85-1.3 SG-18鉆塔 SGX-17鉆塔 16米斜塔 金 剛 石 XY-3 600-1000 硬質(zhì)合金 鋼 粒 XB-1000A BWB250 40 60-80 30 40 - NY-100 1.3以上 SG-23鉆塔或SG-18鉆塔 SGX-17鉆塔 金 剛 石 XY-4 （JU-1000） 1000-1500 金 剛 石 硬質(zhì)合金 鋼 粒 XY-5 （JU-1500） BWB250 BWB300 35 65-80 30 40 - NY 1.3以上 SGZ-23鉆塔 注：使用泥漿作沖洗液時(shí)應(yīng)配備0.3～0.6米3規(guī)格的攪拌機(jī)。 第二章 鉆探設(shè)備的安裝 第一節(jié) 修筑地基 第七條 應(yīng)根據(jù)地質(zhì)設(shè)計(jì)和選用的設(shè)備類型來(lái)修筑地基。在確定孔位時(shí)，應(yīng)考慮施工安全與方便，盡量少占或不占農(nóng)田。已確定的孔位要立木樁，斜孔要設(shè)方位樁。孔位和傾角確定之后不得任意變更。 第八條 修筑地基必須遵守下列規(guī)定 1.機(jī)場(chǎng)地基必須平整、堅(jiān)固、適用。鉆塔底座填方部分不得超過(guò)塔基面積的四分之一，填方部分還必須采取有效措施防止塌陷和溜方?？咨畛^(guò)600米以深及土層松散、地形坡度大于30度時(shí)，塔基不許安裝在填方部位上。 2.在山坡修筑地基時(shí)，地基靠山坡一邊的坡度要適當(dāng)。當(dāng)?shù)鼗鶐r石堅(jiān)硬、穩(wěn)固時(shí)，坡度不得大于80度；地基特別松散時(shí)，坡度不得大于45度，并要除掉坡上的活石。 3.修筑地基需要進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)，必須遵守《坑探規(guī)程》中有關(guān)爆破作業(yè)的安全規(guī)定，凡沒(méi)有爆破許可證者，嚴(yán)禁從事爆破作業(yè)。 第二節(jié) 安裝、拆卸與遷移 第九條 安裝基座必須遵守下列規(guī)定 1.應(yīng)根據(jù)設(shè)備類型、鉆孔設(shè)計(jì)深度和地區(qū)條件選定基座的結(jié)構(gòu)型式。無(wú)論何種基座(基臺(tái)木、混凝土、槽鋼和工字鋼等)都必須保證安裝穩(wěn)固、周正、水平。 鋼質(zhì)基座：應(yīng)按使用說(shuō)明書(shū)規(guī)定進(jìn)行安裝，不得使用有裂紋的和變形的槽鋼和工字鋼做地梁。在鋼質(zhì)基座下面的主要著力點(diǎn)，都應(yīng)墊好木板、枕木。 混凝土基座：灌注混凝土?xí)r，水泥、砂子、碎石所需的體積比為1:3:6；特別松散的地層為1:2:4。灌注混凝土用的砂子、碎石要清洗干凈，與水泥要攪拌均勻；灌注時(shí)要搗實(shí)，灌注后要注意養(yǎng)護(hù)；并認(rèn)真檢查螺桿間的相互距離，要符合設(shè)計(jì)要求，不得有偏斜。 2.在四個(gè)塔角、鉆機(jī)的著力點(diǎn)和孔口四周都應(yīng)鋪設(shè)上、下兩層材質(zhì)堅(jiān)韌的基臺(tái)木，遇深孔和土層松散時(shí)應(yīng)在下部用混凝土加固。其安裝形式一般按鉆塔底盤(pán)和鉆機(jī)地腳螺孔的排列尺寸鋪設(shè)，見(jiàn)表2。 常用鉆機(jī)、鉆塔底座安裝尺寸 表2 鉆機(jī)安裝尺寸（毫米） 鉆塔安裝尺寸（米） 鉆機(jī)型號(hào) 機(jī)座螺孔尺寸 孔前距 變角點(diǎn) 高 度 鉆塔類型 鉆塔 高度 鉆 塔 底盤(pán)尺寸 左右 前后 XJ-100 564 418+385+385 186 730 三角管架 7 2.8×3.2 XU-100 558 400+436+100 182 730 XU-300 840 3×540 （4×455） 180 （167） 967 直 塔 斜 塔 12．5 12 4.5×4.5 4.5×7.6 XU-600 960 400+1220+400 （400+675+785+400） 243 1240 直 塔 管子塔 斜 塔 17 18 16 5.0×5.0 4.5×4.5 5.0×9.2 XY-3 976 4×520 292 1148 XB-1000 990 1365 62 1033 直 塔 管子塔 SGZ-23 22 23 23 5.5×5.5 5.5×5.5 5.5×5.5 JU-1000 668+680+668 259.5 1160 JU-1500 1260 500+615+615+615 386 1250 注：括弧內(nèi)數(shù)字為老產(chǎn)品規(guī)格。 基臺(tái)木的長(zhǎng)度應(yīng)比鉆塔底盤(pán)長(zhǎng)出200～500毫米。連接基臺(tái)木的螺桿直徑不得小于16毫米，并在靠近基臺(tái)木處上下加墊。基臺(tái)木的斷面規(guī)格如下： 100型鉆機(jī) 150×150(毫米) 300型鉆機(jī) 200×200(毫米) 500-600型鉆機(jī) 220×200(毫米) 1000-1500型鉆機(jī) 250×250(毫米) 第十條 安裝與拆卸鉆塔必須遵守下列規(guī)定 1.安、拆鉆塔工作應(yīng)在安裝隊(duì)(組)長(zhǎng)或機(jī)長(zhǎng)的指揮下進(jìn)行；安裝人員必須戴安全帽。在塔上工作時(shí)必須系牢安全帶、要穿平底的橡膠鞋；不得在臺(tái)板上放任何物件；必要的工具、螺栓要放在工具袋內(nèi)；不得在安、拆鉆塔的同時(shí)在塔下進(jìn)行工作。 2.鉆塔應(yīng)安裝穩(wěn)固、周正。安、拆鉆塔前，應(yīng)對(duì)鉆塔構(gòu)件及所用的工具、繩索和挑桿進(jìn)行嚴(yán)格檢查。 3.安裝鉆塔時(shí)，臺(tái)板必須架設(shè)牢固；各部螺栓與構(gòu)件的規(guī)格要合乎要求并要裝全、裝牢；鉆塔安裝完畢后，要從下向上認(rèn)真進(jìn)行檢查、調(diào)查，直至符合要求。 4.拆卸鉆塔時(shí)，應(yīng)從上向下逐層逐件拆卸，禁止先拆下層構(gòu)件，或同時(shí)拆卸上下層構(gòu)件，嚴(yán)禁由塔上往下拋扔鉆塔構(gòu)件、螺栓、工具等。 5.夜間或刮六級(jí)以上強(qiáng)風(fēng)以及雷雨、雪、霧氣時(shí)，禁止安、拆鉆塔。冬季施工時(shí)，必須清除梯子，臺(tái)板及鞋底上的冰、雪、霜后，方可上塔工作。 第十一條 安裝與拆卸鉆架必須遵守下列規(guī)定 1.鉆架腿應(yīng)用堅(jiān)固的直杉木或相應(yīng)強(qiáng)度的木材、鋼管制做。穿釘孔距架頂?shù)木嚯x不得短于200毫米；木鉆架穿釘孔上下要用鐵絲或鐵板加固；用鋼管制舊作的鉆架腿，要在連接接頭的外部用鋼管接箍加固。穿釘須用30號(hào)鋼制做，穿釘直徑與木鉆架腿梢徑的要求見(jiàn)表3。鉆架腿必須座在基臺(tái)木上并固定牢靠，架腿與架腿之間要安牢拉手。 木鉆架架腿梢徑與穿釘直徑規(guī)格 表3 架腿長(zhǎng)度（米） 梢 徑（毫米） 穿釘直徑（毫米） 適用孔深（米） 7-8 9-10 12-14.5 >110 >130 >150 >30 >40 >50 0-100 100-300 300-600 2.豎立鉆架時(shí)，應(yīng)先將鉆架頂部架起一定高度；架頂要栓好安全繃?yán)K，兩腿底端暫時(shí)固定，另一腿(四角架則是兩腿)底部綁上鋼絲繩或粗麻繩，由專人統(tǒng)一指揮，用絞車或人力均勻牽引。 3.安裝斜孔鉆架時(shí)，應(yīng)使鉆架兩前腿所包含的平面與水平面的夾角小于鉆孔設(shè)計(jì)傾角2～5度；后腿與水平面夾角為80～83度。 4.立、方鉆架時(shí)，工作人員必須離開(kāi)鉆架起落范圍，并要有專人掌握繃?yán)K，隨時(shí)注意觀察繃?yán)K松緊程度和鉆架起落過(guò)程中的動(dòng)向。 第十二條 安裝機(jī)電設(shè)備必須遵守下列規(guī)定 1.安裝機(jī)電設(shè)備必須穩(wěn)固、周正、水平。各相應(yīng)的傳動(dòng)輪必須對(duì)線；連接機(jī)座與基臺(tái)木的螺桿上端須加防松螺帽或彈簧墊圈。 2.鉆機(jī)立軸軸心線、天車中心(或前緣切點(diǎn))與孔口(擰管機(jī))中心必須在同一條直線上。 3.電器設(shè)備必須安裝在干燥、清潔的地方，嚴(yán)防油、水及雜物侵入；電器設(shè)備及起動(dòng)、調(diào)整裝置的外殼，應(yīng)有良好的接地保護(hù)裝置。 第十三條 活動(dòng)工作臺(tái)必須安裝牢靠，并有可靠的制動(dòng)、防墜裝置。用直徑9～10毫米的鋼絲繩作平衡繩和導(dǎo)滑繩。在平穩(wěn)鉈接近地面部位應(yīng)用欄桿圍好?；顒?dòng)工作臺(tái)圍欄高度為1.2米，底盤(pán)周圍的護(hù)板高度，須在150毫米以上。 第十四條 沖洗液循環(huán)系統(tǒng)一般應(yīng)安設(shè)在靠地基下方一側(cè)，距塔腳0.5米以上，并安設(shè)防凍、防雨設(shè)施。 循環(huán)槽長(zhǎng)度應(yīng)長(zhǎng)于15米，內(nèi)寬220～250毫米，高220毫米，坡度1/100～1/80(相當(dāng)于15米槽長(zhǎng)范圍內(nèi)首尾高度相差0.15～0.20米)；槽中每隔1.5～2米要上下交錯(cuò)安設(shè)擋板，上擋板高100毫米，距槽底50毫米，下?lián)醢甯?00毫米，直接安靠至槽底。水源箱及沉淀箱各兩個(gè)，每個(gè)容積：水源箱1米3以上；沉淀箱0.5米3以上，鉆進(jìn)復(fù)雜巖層及深孔時(shí)還應(yīng)適當(dāng)加大容積。 第十五條 機(jī)場(chǎng)內(nèi)必須安設(shè)下列安全防護(hù)設(shè)備 1.應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)及當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)的氣候條件選擇場(chǎng)房類型。場(chǎng)房應(yīng)能防寒、防雨，有充足的光線和足夠的操作空間。 2.地板安裝必須平齊、穩(wěn)固，地板厚度要大于40毫米。傳動(dòng)皮帶和機(jī)械傳動(dòng)部分的外部，應(yīng)安設(shè)牢固的防護(hù)欄桿或防護(hù)罩；XB-500型鉆機(jī)使用平衡器時(shí)，應(yīng)安裝保險(xiǎn)繩。 3.座式天車要有安全擋板，吊式‘天車要有保險(xiǎn)繩’。臺(tái)板要安設(shè)牢固，并架設(shè)1.2米高的堅(jiān)固欄桿。臺(tái)板厚度要大于50毫米。鉆桿立根長(zhǎng)度超過(guò)12米時(shí)，要架設(shè)2～3處鉆桿支撐靠架，并使各層支撐架在同一斜面上(安裝有扶、擺管器者除外)。 4.鉆塔塔套包掛要端正。塔套邊緣孔眼處和橫、斜拉手處的釘帶要栓牢。 5.必須用直徑12.5毫米以上的鋼絲繩做鉆塔的繃?yán)K，塔高18米以下的設(shè)四根，塔高18米以上的分兩層設(shè)八根。各繃?yán)K的張力要相等，安裝位置要力求對(duì)稱(三角架繃?yán)K相互夾角相等)，繃?yán)K與水平面的夾角要小于45度。 6.雷雨季節(jié)施工時(shí)，塔上必須安設(shè)避雷針，并要與鉆塔絕緣良好。鋼質(zhì)避雷針截面應(yīng)大于100毫米2，鋼質(zhì)引下線截面應(yīng)大于28毫米2，鋁質(zhì)引下線截面應(yīng)大于16毫米2。避雷針應(yīng)高出塔頂1.5米以上。引下線與鉆塔及繃?yán)K的距離應(yīng)大于1米，接地裝置與電機(jī)接地體、孔口管、繃?yán)K錨桿的距離應(yīng)大于3米。避雷針、引下線和接地體的連接必須嚴(yán)密牢靠，不便于在現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)，應(yīng)預(yù)先將各部件連接處焊以接觸面積大于10厘米2的金屬板，安裝時(shí)再用螺栓緊固。接地電阻應(yīng)小于15歐姆。 第十六條 拆卸與搬運(yùn)工作必須遵守下列規(guī)定 1.拆卸各種機(jī)器時(shí)，禁止用大錘猛力敲打或盲目亂拆。由機(jī)器上拆下的小零件、儀表、油管等，應(yīng)專人妥善保存。氣孔、油眼必須堵嚴(yán)。各連接螺栓、螺帽、軸座、銷子等，卸除后仍應(yīng)裝回原處。 2.嚴(yán)禁從山上向山下拋擲、滾放器材、工具。 3.用汽車搬運(yùn)機(jī)械時(shí)，要放穩(wěn)綁牢。裝卸車時(shí)，要用足夠強(qiáng)度的木板塔跳板。由有經(jīng)驗(yàn)的人指揮，并應(yīng)互相配合好。 4.在地形平緩、鉆孔相互間距離較近、又具有牽引設(shè)備時(shí)，可采用整體遷移和半整體遷移的方法搬運(yùn)設(shè)備。遷移前要詳細(xì)了解通過(guò)地段的地面及空中狀況，遷移過(guò)程中要有專人指揮。在有高壓電網(wǎng)的地區(qū)不得在高壓線下作整體遷移。 第三章 金剛石鉆進(jìn) 第一節(jié) 開(kāi)孔 第十七條 應(yīng)根據(jù)地層特點(diǎn)選擇不同的開(kāi)孔方法。 1.在沖積層、堆積層或松散的砂土層開(kāi)孔時(shí)，可使用肋骨鉆頭、刮刀鉆頭并使用泥漿作沖洗液，也可使用普通硬質(zhì)合金鉆頭干鉆。坍塌嚴(yán)重時(shí)，可從孔口灌注稠泥漿或分段投入粘土球，搗實(shí)后再鉆進(jìn)，也可使用聚丙烯酰胺低固相泥漿護(hù)壁。鉆進(jìn)預(yù)定深度后，及時(shí)下入孔口管。 2.在礫石層開(kāi)孔時(shí)，可用沖擊鉆頭鉆進(jìn)也可在孔口挖坑、灌注水泥后直接鉆進(jìn)，或先挖掘一定深度，埋入孔口管后再鉆進(jìn)。鉆進(jìn)中除用泥漿護(hù)壁外，還可采用跟套管、注入快干水泥等方法，分段護(hù)壁、分段鉆進(jìn)。 3.在硬巖盤(pán)開(kāi)孔時(shí)，應(yīng)先用硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)300毫米深，然后用舊的孕鑲金剛石鉆頭鉆進(jìn)。 硬質(zhì)合金、鋼粒鉆進(jìn)時(shí)開(kāi)孔方法同上。 第二節(jié) 金剛石鉆頭、擴(kuò)孔器的選擇和使用 第十八條 金剛石的品級(jí)、金剛石鉆頭與擴(kuò)孔器的規(guī)格、性能必須符合《DZ2-78地質(zhì)巖心鉆探金剛石鉆頭、擴(kuò)孔器》標(biāo)準(zhǔn)的要求。 第十九條 應(yīng)根據(jù)巖石的可鉆性、研磨性和完整程度來(lái)選擇鉆頭、擴(kuò)孔器的類型、金剛石粒度和濃度及胎體硬度。 1.在硬的、堅(jiān)硬的、可鉆性級(jí)別高的和裂隙、破碎的巖石中鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)選用細(xì)粒表鑲或細(xì)目數(shù)孕鑲的鉆頭、擴(kuò)孔器。 在中硬的、可鉆性級(jí)別低的和均質(zhì)、完整的巖石中鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)選用粗粒表鑲或粗目數(shù)孕鑲的鉆頭、擴(kuò)孔器。 2.在研磨性強(qiáng)的巖石中鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)選用硬胎體的鉆頭、擴(kuò)孔器。 在研磨性弱的巖石中鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)選用軟胎體的鉆頭、擴(kuò)孔器。 鉆頭和擴(kuò)孔器的具體選用可參照表4。 第二十條 鉆頭與擴(kuò)孔器及卡簧之間要合理配合。 1.擴(kuò)孔器外徑應(yīng)比鉆頭外徑大0.3～0.5毫米，巖層堅(jiān)硬時(shí)應(yīng)采用下限數(shù)值。 2.卡簧的自由內(nèi)徑應(yīng)比鉆頭內(nèi)徑小0.3～0.4毫米。 第二十一條 鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)按鉆頭和擴(kuò)張孔器外徑的大小，排好順序輪換使用，即先使用外徑大的，后使用外徑小的；對(duì)于鉆頭來(lái)說(shuō)，還應(yīng)同時(shí)考慮先用內(nèi)徑小的，后用內(nèi)徑大的。 第二十二條 新鉆頭到達(dá)孔底后，必須進(jìn)行“初磨”，即輕壓(為正常鉆壓的1/3左右)、慢轉(zhuǎn)(100轉(zhuǎn)/分左右)鉆進(jìn)10分鐘左右，然后再采用正常參數(shù)繼續(xù)鉆進(jìn)。新鉆頭鉆進(jìn)的第一個(gè)回次進(jìn)尺不宜過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)及時(shí)提鉆檢查鉆頭的磨耗情況。 第二十三條 減壓鉆進(jìn)倒桿時(shí)，必須先用升降機(jī)將孔內(nèi)鉆具拉緊(不得提離孔底)，倒桿后用油缸減壓并在小于正常鉆壓的情況下平穩(wěn)開(kāi)車。 第二十四條 掌握“五不掃”，即不用金剛石鉆頭掃孔、掃殘留巖心、掃脫落巖心、掃掉塊和掃探頭石。 第二十五條 掌握“三必提”，即遇下鉆受阻輕轉(zhuǎn)無(wú)效、巖心堵塞、鉆速驟降時(shí)必須提鉆。 第二十六條 鉆頭出現(xiàn)以下情況時(shí)，不得再下入孔內(nèi)。 1.表鑲鉆頭內(nèi)外徑尺寸較標(biāo)準(zhǔn)尺寸磨耗0.2毫米以上的；孕鑲鉆頭內(nèi)外徑尺寸較標(biāo)準(zhǔn)尺寸磨耗0.4毫米以上的； 2.表鑲鉆頭出刃尺寸超過(guò)金剛石顆粒直徑1/3的； 3.表鑲鉆頭有少數(shù)金剛石脫落、擠裂或剪碎的； 4.孕鑲鉆頭出現(xiàn)石墨化現(xiàn)象的； 5.鉆頭出現(xiàn)明顯偏磨的； 6.鉆頭水口和水槽小于標(biāo)準(zhǔn)尺寸的； 7.胎體有明顯裂紋、掉塊、溝槽或嚴(yán)重被沖蝕的； 8.鉆頭體變形，絲扣損壞的。 第二十七條 避免鉆頭非正常損壞的措施 1.孔底應(yīng)保持清潔，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有硬質(zhì)合金、胎塊、金剛石、金屬塊、脫落巖心及孔壁掉塊時(shí)應(yīng)采用沖、撈、抓、粘、套、磨、吸等方法加以清除。 2.不準(zhǔn)在同一鉆孔中交替采用金剛石鉆進(jìn)和鋼粒鉆進(jìn)的方法。 3.鉆具通過(guò)換徑、探頭石、孔壁掉塊等部位以及在斜孔和干孔中下鉆時(shí)，必須放慢下降速度。 4.換徑后應(yīng)用錐形鉆頭修整換徑臺(tái)階。 5.地層由硬變軟時(shí)應(yīng)減壓并控制鉆進(jìn)速度。 6.鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)有專人，定時(shí)觀察沖洗液消耗情況。 第二十八條 使用金剛石鉆頭及擴(kuò)孔器時(shí)，要填寫(xiě)使用卡片，及時(shí)記錄每回次的各種有關(guān)數(shù) 據(jù)及磨耗情況。鉆頭或擴(kuò)孔器停用后，應(yīng)及時(shí)作出評(píng)述，并連同卡片一起交探礦部門(mén)保存。 根據(jù)巖石物理機(jī)械性質(zhì)選用金剛石鉆頭和擴(kuò)孔器參考表 表4 常 見(jiàn) 巖 石 舉 例 泥灰?guī)r、綠泥石片巖、頁(yè)巖、千枚巖、泥質(zhì)砂巖、硬質(zhì)片巖 大理巖、石灰?guī)r、泥灰?guī)r、蛇紋巖、輝綠巖、安山巖、輝長(zhǎng)巖、片巖、白云巖、硬砂巖、橄欖巖 片麻巖、玄武巖、閃長(zhǎng)巖、角閃長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)巖、混合巖、矽卡巖、偉晶巖、花崗閃長(zhǎng)巖、流紋巖、花網(wǎng)巖、鈉長(zhǎng)巖 石英斑巖、高硅化灰?guī)r、堅(jiān)硬花崗石、碧玉巖、霏細(xì)巖、石英巖、石英脈、含鐵石英脈 硬 度 軟 中 硬 硬 堅(jiān) 硬 可 鉆 性 1～3 4～6 7～9 10～12 研 磨 性 弱 弱 中 中 強(qiáng) 強(qiáng) 弱 表 鑲 鉆 頭 人 造 聚 晶 ——— ——— ——— 天 然 金 剛 石 粒 度 （粒/克粒） 15～25 ——— ——— 25～40 ——— ——— 40～60 ——— ——— 60～100 ——— ——— ——— 胎 體 硬 度 （HRC）） Ⅰ（20～30） ——— ——— Ⅲ（35～40） ——— ——— Ⅴ（＞45） ——— ——— 孕 鑲 鉆 頭 人 造 金 剛 石 網(wǎng) 目 數(shù) （目） 天 然 金 鍘 石 粒 度 （目） ＞46 20～30 ——— ——— 46～60 30～40 ——— ——— ——— 60～80 40～60 ——— ——— ——— 60～100 60～80 ——— ——— ——— 胎 體 硬 度 （HRC） 0（10～20） ——— Ⅰ（20～30） ——— ——— Ⅱ（30～35） ——— ——— Ⅲ（35～40） ——— ——— Ⅳ（40～45） ——— ——— Ⅴ（＞45） ——— 表 鑲 擴(kuò) 孔 器 ——- ——— ——— ——— ——— 孕 鑲 擴(kuò) 孔 器 ——— ——— ——— ——— ——— 第三節(jié) 金剛石鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù) 第二十九條 鉆頭壓力(簡(jiǎn)稱鉆壓) 應(yīng)根據(jù)巖石的可鉆性、研磨性、完整程度、鉆頭底唇面積、金剛石粒度、品級(jí)和數(shù)量選擇鉆壓，見(jiàn)表5。 金剛石鉆進(jìn)推薦鉆壓表 表5 鉆頭 鉆頭 鉆頭 壓力 直徑 （公 （毫 種類 斤） 米） 36 （36） 46 （46） 56 （56） 66 76 (91) 普 通 表鑲鉆頭 初壓力 50～100 100～200 250 焉 常 壓 力 200～400 300～600 400～750 500～850 600～1000 800～00 普通孕鑲鉆頭 250～450 400～700 450～850 500～1000 600～1100 800～1500 繩索取 心鉆頭 表鑲 一 般 壓 力 500～700 600～800 800～1000 900～1200 最 大 壓 力 800 1000 1200 1300 孕鑲 一 般 壓 力 600～800 700～1000 900～1200 1000～1400 最 大 壓 力 1000 1200 1400 1600 注：括號(hào)內(nèi)數(shù)字為管材新標(biāo)準(zhǔn)系列（下同）。 1.表鑲鉆頭按每粒金剛石壓力為1.5～2.5公斤計(jì)算，在金剛石質(zhì)量較好、顆粒較粗、巖石堅(jiān)硬完整的情況下，可采用較高的單粒壓力；反之，應(yīng)采用較低的單粒壓力。鉆進(jìn)過(guò)程中隨著金剛石的磨鈍，鉆壓應(yīng)逐步增大。 2.孕鑲鉆頭按單位底面積壓力為40～80公斤/厘米2計(jì)算。 3.在鉆孔彎曲、超徑的情況下或鉆進(jìn)強(qiáng)研磨性、破碎巖層時(shí)，鉆壓應(yīng)適當(dāng)降低。 4.鉆進(jìn)過(guò)程中鉆壓應(yīng)保持平穩(wěn)，不得用升降機(jī)進(jìn)行減壓。 第三十條 鉆頭轉(zhuǎn)速(簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)速) 應(yīng)根據(jù)巖石的可能性、研磨性、完整程度及鉆頭直徑選擇轉(zhuǎn)速，見(jiàn)表6。 1.表鑲金剛石鉆頭底唇面的線速度范圍為1.0～2.0米/秒；孕鑲金剛石鉆頭底唇面的線速度范圍為1.5～3.0米/秒。 2.正常鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)在機(jī)械能力、管材強(qiáng)度允許的前提下，盡可能提高轉(zhuǎn)速。 3.在孔深、鉆孔彎曲、超徑的情況下或鉆進(jìn)強(qiáng)研磨性、破碎巖層時(shí)，轉(zhuǎn)速應(yīng)適當(dāng)降低。 金剛石鉆進(jìn)推薦轉(zhuǎn)速表達(dá)式 表6 轉(zhuǎn)速 鉆頭 （轉(zhuǎn)/分） 直徑 （毫米） 鉆頭 類型 36 （36） 46 （46） 56 （56） 66 76 （75） （91） 表 填 650～1300 500～1000 400～800 350～650 300～550 250～500 孕 鑲 1000～2000 750～1500 600～1200 500～1000 400～850 350～700 第三十一條 泵量與泵壓 應(yīng)根據(jù)巖石的可鉆性、研磨性、完整程度、鉆進(jìn)速度和鉆頭直徑選擇泵量，見(jiàn)表7。 金剛石鉆進(jìn)推薦泵量表 表7 鉆頭直徑 （毫米） 36 （36） 46 （46） 56 （56） 66 76 （75） （91） 表 填 650～1300 500～1000 400～800 350～650 300～550 250～500 孕 鑲 1000～2000 750～1500 600～1200 500～1000 400～850 350～700 1.在轉(zhuǎn)速較高、鉆進(jìn)速度較快、巖石研磨性較強(qiáng)、巖石顆粒較粗時(shí)，應(yīng)選用較大泵量，反之則泵量應(yīng)減少。 2.金剛石鉆進(jìn)時(shí)泵壓損失較大。正常情況下泥漿泵管路系統(tǒng)、雙管和鉆頭的泵壓損失為8個(gè)大氣壓左右，每百米鉆桿約損失兩個(gè)大氣左右。 3.鉆進(jìn)時(shí)必須隨時(shí)觀察泵壓變化，嚴(yán)防送水中斷和鉆具中途泄漏。 4.不允許用三通水門(mén)調(diào)節(jié)泵量。 第四節(jié) 采取巖心 第三十二條 取心守則 1.金剛石鉆進(jìn)必須用巖心卡簧卡取巖心，任何情況下都嚴(yán)禁干鉆取心。 2.卡取巖心時(shí)，必須先停止回轉(zhuǎn)，用立軸將鉆具慢慢提離孔底，使卡簧抱緊巖心。提斷巖心以后不得再將鉆具放到孔底試探。 3.每回次都應(yīng)盡量采凈巖心，以免下個(gè)回次下鉆時(shí)損傷鉆頭。殘留巖心超過(guò)0.2米時(shí)，應(yīng)用巖心撈取器專程撈取，嚴(yán)禁用金剛石鉆頭套掃。 第三十三條 使用繩索取心鉆具時(shí)應(yīng)遵守的規(guī)則 1.下打撈器以前，必須在孔口鉆桿上端擰上護(hù)絲，打撈器將接近內(nèi)管上端時(shí)，應(yīng)放慢下降速度；反復(fù)撈取內(nèi)管無(wú)效時(shí)，不得猛沖硬墩，應(yīng)提鉆查明原因。 2.打撈內(nèi)管在提升鋼絲繩時(shí)，應(yīng)注意孔口鉆桿內(nèi)是否有沖洗液涌出，以判斷內(nèi)管是否打撈上來(lái)。 3.內(nèi)管未到底前不準(zhǔn)掃孔鉆進(jìn)。 5.鉆桿打斷后，不準(zhǔn)下入打撈器撈取內(nèi)管。 6.內(nèi)管提上后，如發(fā)現(xiàn)管內(nèi)無(wú)巖心，應(yīng)立即提鉆。 7.打撈器上的鋼絲繩應(yīng)綁結(jié)牢固，并應(yīng)裝安全繩；當(dāng)脫卡銷超過(guò)250公斤的拉力時(shí)應(yīng)能被剪斷，從而使打撈器安全脫卡。 第五節(jié) 金剛石鉆進(jìn)注意事項(xiàng) 第三十四條 預(yù)防鉆具強(qiáng)裂震動(dòng)的措施 1.使用直的機(jī)上鉆桿、輕型高壓膠管和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的水龍頭。不得使用彎曲度超過(guò)規(guī)定的鉆桿和粗徑鉆具。 2.鉆壓、轉(zhuǎn)速要與巖層相適應(yīng)，不要盲目加壓或提高轉(zhuǎn)速。 3.使用潤(rùn)滑沖洗液減阻。 4.使用減震器、扶正器或穩(wěn)定接頭。 5.適當(dāng)減少泵量。 6.選擇合理的鉆具級(jí)配，見(jiàn)表8、9。 金剛石鉆探鉆具級(jí)配表 表8 鉆孔直徑（毫米） （以擴(kuò)孔器公稱外徑為準(zhǔn)） 鉆 桿 外 徑 （毫米） 鉆桿與鉆孔環(huán)狀間隙 （毫米） 36.5（37） 33（33） 1.75（2） 46.5（47） 42 2.5 43（43） 1.5（2） 56.5（60） 50 3.25 53（54） 1.75（3） 2. 66.5 53 6.75 60 3.25 76.5（75.5） 60（71） 8.25（2.25） （91.5） （71） （10.25） 金剛石繩索取心鉆具級(jí)配表 表9 鉆孔直徑（毫米） （以擴(kuò)孔器公稱外徑為準(zhǔn)） 鉆桿外徑 （毫米） 鉆桿與鉆孔環(huán)狀間隙 （毫米） 46.5（47） 43（43.5） 1.75（1.75） 56.5（60） 53（55.5） 1.75（2.75） 66.5 63 1.75 76.5（75.5） 73（71） 1.75（2.25） （91.5） （71） （10．25） 第三十五條 金剛石雙管應(yīng)符合以下要求。 1.單動(dòng)性能良好、各部件之間的同心度要好。 2.管材無(wú)傷裂。 3.絲扣要好。 4.裝配好的鉆具在垂直吊起時(shí)短節(jié)與卡簧座不得自由脫落。 5.裝配好的鉆具卡簧座底端與鉆頭內(nèi)臺(tái)階的距離為3～4毫米。 第三十六條 使用雙管必須遵守的規(guī)則 1.不得用管鉗擰卸鉆頭、擴(kuò)孔器和內(nèi)外管，而應(yīng)用多觸點(diǎn)鉗或磨擦式鉗，同時(shí)還應(yīng)注意，鉗牙不得觸及鉆頭或擴(kuò)孔器的胎塊部位。 2.退出巖心時(shí)，要用橡膠錘、木錘敲打內(nèi)管。不得用鐵錘直接敲打雙管的內(nèi)外管，必要時(shí)可在管外墊鋼質(zhì)護(hù)套。 3.雙管在移動(dòng)時(shí)不能猛力拖拉或撞擊；存放時(shí)要擺平，不得重壓；運(yùn)送時(shí)要套裝；裝卸時(shí)要輕放。 第四章 硬質(zhì)合金鉆進(jìn) 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆頭的選擇和使用 第三十七條 取心硬質(zhì)合金鉆頭的規(guī)格必須符合《地質(zhì)鉆探鉆頭圖譜》中標(biāo)準(zhǔn)圖紙的要求。 應(yīng)根據(jù)鉆頭直徑、巖石性質(zhì)和所鉆進(jìn)巖層的最高的生產(chǎn)指標(biāo)(機(jī)械鉆速、回次進(jìn)尺、鉆頭進(jìn)尺)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(鉆頭成本、使用次數(shù))選擇鉆頭上切削具的數(shù)量、出刃大小、鑲焊角度及刃尖角。鉆頭的內(nèi)、外、底出刃應(yīng)對(duì)稱、平整，鑲焊要牢固，不合格者，不準(zhǔn)使用。 舊鉆頭經(jīng)修磨合格后方能再用。