HC600型全液壓動(dòng)力頭便攜式鉆機(jī)在隴東南山區(qū)生產(chǎn)應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)性分析

宋端正

(甘肅省地礦局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 天水741020)

1 概述

武山溫家溝金礦區(qū)位于甘肅省天水市武山縣沿安鄉(xiāng)溫家溝一帶，該項(xiàng)目是2011年度中央地質(zhì)勘查基金(新開)項(xiàng)目。工作區(qū)屬秦嶺山系，海拔一般2000～2400 m，相對(duì)高差200～400 m，屬中低山區(qū)。第四系殘坡積物覆蓋廣厚，水系屬黃河水系渭河流域。區(qū)內(nèi)屬溫帶大陸性半干旱氣候，山區(qū)常年陰冷潮濕，年平均氣溫7～12℃，年平均降雨量500～600 mm，一般10月至翌年4月為冰凍期，8～9月為雨季，無霜期220天。區(qū)內(nèi)居民相對(duì)集中，主要為漢民，以農(nóng)業(yè)為主，經(jīng)濟(jì)較落后，勞動(dòng)力充足，水、電資源較豐富。區(qū)域主要地層為泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、白堊系和第三系。區(qū)域構(gòu)造線總體呈北西西向，褶皺及斷裂構(gòu)造發(fā)育。區(qū)內(nèi)巖脈較發(fā)育，主要有閃長巖脈、石英脈等，分布于斷裂帶內(nèi)或斷裂帶附近，巖石硬度7～11級(jí)。

文縣筏子壩外圍金銅礦區(qū)位于甘肅文縣碧口鎮(zhèn)范壩鄉(xiāng)一帶。該項(xiàng)目是2012年度甘肅省地礦局第一勘查院新立的甘肅省地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目。工作區(qū)位于西秦嶺南麓，海拔720～2125 m，相對(duì)高差1405 m左右，地形切割強(qiáng)烈，形成了陡峻的山坡和懸崖峭壁?；鶐r裸露于山坡，山頂及山腳多為植被及農(nóng)田。屬長江水系。區(qū)內(nèi)屬大陸性亞熱帶暖濕氣候，溫濕多雨，年平均氣溫為15℃，夏季炎熱，氣溫高達(dá)40℃。年降雨量達(dá)700 mm以上，多集中在7～9月，霜凍期為10月底至翌年2月，無霜期260天左右。居民以漢族為主，多居住在江河兩岸或因地理?xiàng)l件散居在山坡及溝谷兩側(cè)。區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，以農(nóng)業(yè)為主，勞動(dòng)力充足，礦業(yè)開發(fā)以銅、硅鐵為支柱產(chǎn)業(yè)之一。工作區(qū)位于碧口水電廠庫區(qū)附近，水資源豐富，電力充足。出露地層主要有中元古界薊縣系碧口群陽壩組和白果樹組。白果樹組巖石類型有變質(zhì)玄武巖，變質(zhì)安山玄武巖及相應(yīng)的凝灰?guī)r類，與變質(zhì)沉積巖呈整合接觸。陽壩組由中～淺變質(zhì)的綠片巖類組成，為一套變質(zhì)火山碎屑巖、變質(zhì)中基性火山巖夾變質(zhì)砂巖、綠簾綠泥絹云片巖、絹云石英片巖的交互建造。巖層總體為縱向構(gòu)造置換產(chǎn)生的巨型單斜層，形成了區(qū)域性的直立面理發(fā)育帶，巖石構(gòu)造變形較強(qiáng)烈，巖石硬度9～11級(jí)。兩礦區(qū)地質(zhì)工作條件相對(duì)較差，給鉆探施工帶來較大的難度。

2012年7月，我院引進(jìn)加拿大Hydracore公司的一臺(tái)HC600型全液壓動(dòng)力頭便攜式鉆機(jī)(以下簡稱HC600型鉆機(jī))，在武山溫家溝金礦區(qū)開展礦產(chǎn)勘查項(xiàng)目。一個(gè)臺(tái)月完成巖心鉆探鉆孔3個(gè)，工作量651.90 m。2012年10～11月，在文縣筏子壩外圍銅礦區(qū)一個(gè)半臺(tái)月完成巖心鉆探鉆孔4個(gè)，工作量1116.96 m，取得了優(yōu)異的成績，不僅鉆進(jìn)效率大幅度提高，加速了勘探進(jìn)度，而且?guī)r礦心采取率大大提高，充分體現(xiàn)了全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)的優(yōu)越性。

2 HC600型鉆機(jī)的生產(chǎn)應(yīng)用效果

2.1 鉆機(jī)的技術(shù)性能

鉆機(jī)主機(jī)主要由液壓控制臺(tái)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、液壓動(dòng)力頭及支架等構(gòu)成。鉆機(jī)主要性能如下:

巖心直徑尺寸:HQ 63.5 m，NQ 57.01 mm，BQ 42.01 mm;

最大鉆探深度:HQ 100 m，NQ 300 m，BQ 600 m;

鉆探轉(zhuǎn)速:1000～1500 r/min;

鉆機(jī)扭矩:217～406.9 N·m。

鉆機(jī)形狀見圖1。

2.2 應(yīng)用效果

圖1 HC600型鉆機(jī)

從2012年7月13日進(jìn)場(chǎng)到8月12日在武山溫家溝礦區(qū)采用NQ型金剛石繩索取心鉆具完成巖心鉆探鉆孔3個(gè)，完成工作量651.90 m，臺(tái)月效率1715.74～2537.28 m，平均小時(shí)效率3.34～4.41 m。從2012年10月1日進(jìn)場(chǎng)到11月15日在文縣筏子壩銅礦區(qū)采用NQ、BQ型金剛石繩索取心鉆具完成巖心鉆探鉆孔4個(gè)，完成工作量1116.96 m，臺(tái)月效率1824.37～2621.59 m，平均小時(shí)效率3.55～4.52 m。臺(tái)月效率及平均小時(shí)效率是我院巖心鉆探歷史上從未有過的記錄。詳細(xì)應(yīng)用效果及其與用XY－4型鉆機(jī)效果對(duì)比見表1。

表1 HC600型鉆機(jī)與XY－4型鉆機(jī)生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)際效果對(duì)比表(NQ、BQ金剛石繩索取心鉆具)

從表1可以看出，HC600型鉆機(jī)的臺(tái)月效率及平均小時(shí)效率是普通立軸式鉆機(jī)無法比擬的。該鉆機(jī)在溫家溝礦區(qū)一個(gè)月的施工期間，正常鉆進(jìn)只有10天左右，搬遷、安裝計(jì)5天左右，在筏子壩銅礦區(qū)一個(gè)半月的施工期間，正常鉆進(jìn)15天左右，搬遷、安裝計(jì)15天左右，兩工區(qū)各有半個(gè)月時(shí)間主要耗費(fèi)在青苗賠償及外部協(xié)調(diào)工作上面。在今后的工作中盡可能的減少鉆機(jī)停待時(shí)間將會(huì)大大的提高該鉆機(jī)的效率。正常情況下，HC600型鉆機(jī)單月完成800 m巖心鉆探工作量是完全可以做到的。

3 HC600型鉆機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 優(yōu)點(diǎn)

應(yīng)用顯示，相對(duì)于普通立軸式鉆機(jī)，HC600型鉆機(jī)具有以下突出的優(yōu)點(diǎn):

(1)動(dòng)力頭給進(jìn)行程長且不倒桿，從而大大降低了巖心斷裂、堵塞的概率。尤其在破碎地層中可快速通過破碎帶。因此，動(dòng)力頭鉆機(jī)在機(jī)械鉆速、鉆頭壽命、回次長度等方面都要優(yōu)于普通立軸式鉆機(jī)。

(2)HC600型鉆機(jī)無鉆塔，鉆機(jī)設(shè)計(jì)針對(duì)性強(qiáng)，將動(dòng)力機(jī)、鉆機(jī)分體，搬遷、安裝時(shí)間短，可明顯節(jié)省施工時(shí)間，在交通不便的高海拔山區(qū)尤為突出。

(3)HC600型鉆機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，可有效避免機(jī)械傷害，鉆具強(qiáng)度高、聯(lián)接性能好，可較長回次進(jìn)尺，提高效率降低勞動(dòng)強(qiáng)度，體現(xiàn)人性化操作。

(4)HC600型鉆機(jī)操作系統(tǒng)采用儀表化設(shè)計(jì)，操作簡單方便。

3.2 不足

經(jīng)過2個(gè)礦區(qū)的生產(chǎn)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)HC600型鉆機(jī)存在一些不足之處。

(1)同樣鉆進(jìn)深度能力的鉆機(jī)，HC600型鉆機(jī)的起拔能力比立軸式鉆機(jī)小，處理孔內(nèi)事故的能力較弱。

(2)HC600型鉆機(jī)液壓元件價(jià)格高，國內(nèi)無配件。一旦操作不當(dāng)造成損壞更換成本高、周期長。

4 HC600型鉆機(jī)的經(jīng)濟(jì)性分析

HC600型鉆機(jī)價(jià)格為500萬元。其中鉆機(jī)部分300萬元，鉆具及配件部分200萬元。通過2個(gè)礦區(qū)的實(shí)地考驗(yàn)，對(duì)HC600型鉆機(jī)在隴東南高原山區(qū)生產(chǎn)施工進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)核算分析(見表2)。

通過表2的經(jīng)濟(jì)核算可以看出，一臺(tái)HC600型鉆機(jī)正常施工可創(chuàng)出極高的鉆探經(jīng)濟(jì)效益，短期內(nèi)就可以收回成本。

5 結(jié)語

經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐體會(huì)到，HC600型鉆機(jī)性能優(yōu)越，施工效率高，質(zhì)量好，事故率低，在隴東南高海拔山區(qū)和淺孔、中深孔具有較大的優(yōu)勢(shì)，是一種適應(yīng)性強(qiáng)的便攜式鉆機(jī)。筆者認(rèn)為，全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)的開發(fā)推廣應(yīng)用是我國巖心鉆機(jī)發(fā)展的大趨向。

表2 經(jīng)濟(jì)核算分析

［1］夏志明，楊寶鑫，李冰，等.無卷揚(yáng)機(jī)液壓缸升降式鉆機(jī)［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2011，38(7)，9－11.

［2］譚玉山，王金友，林寶新，等.液壓動(dòng)力頭巖心鉆機(jī)的負(fù)載敏感液壓回路［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2010，37(3)，32－34.

［3］王漢寶，劉秀美，梁健.DR－150型全液壓履帶取樣鉆機(jī)的研究［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2010，37(1)，27－30.

［4］熊偉，田占成，徐景珠，等.CS14型全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)的生產(chǎn)應(yīng)用效果及分析［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2009，36(4)，35－36，46.

［5］張連山.國外液壓驅(qū)動(dòng)石油鉆機(jī)的新進(jìn)展［J］.石油機(jī)械，2000，(2).