QD輕便多用鉆機的研制

傅彩霞 劉彥仁 李紹基

摘要：本文主要從市場分析、產品用途、功能、結構、參數、特點等方面介紹了一種可以滿足錨固錨桿施工的輕便多用鉆機。

關鍵詞：輕便;多用;鉆機;研制

1概述

經過多年的持續高速發展，地質勘探、能源普查等領域的設備市場也漸趨飽和，但工程勘察（探）領域要比地質勘探領域廣得多，涉及建筑、水電、公路、鐵路、橋梁、地質災害防護等行業的錨索錨固、圍堰幃幕處理和邊坡治理，設備的需求大。尤其近幾年，隨著國家對基礎建設的加強，在地質災害預防、邊坡處理、涵洞施工、水電工程錨固錨索施工任務的加大，帶動了工勘領域對錨桿鉆機市場的迅速發展。

2國內、外錨桿鉆機技術的發展現狀

2.1國外錨桿鉆機技術發展狀況

目前，國外應用較廣的錨桿鉆機主要有風動和液壓兩種型式。風動錨桿鉆機有克萊姆公司WOMBAT 型、瑞典PRB - 300 型等;液壓錨桿鉆機有英國WISP 型，澳大利亞PROBAM 型等，基本都具有重量輕、扭矩大、噪音低、耗氣量小、機身矮等特點。

近年來，性能優良、技術先進、操作維修方便、應用范圍廣的一體化的錨桿支護技術在國外發展很快。如喬伊公司的14CM10型采掘錨機組，12ED18型采錨機組，鮑拉特公司的E230型掘錨機組，郎艾道公司的RB1-50L型錨桿鉆車等班工作效率已達120～240 根。

2.2國內錨桿鉆機的研制狀況

我國礦用錨桿鉆機的研究始于20 世紀70年代末，先后研制過機械支腿式錨桿鉆機、鉆車式錨桿鉆機，支腿與導軌式液壓錨桿鉆機、支腿式氣動錨桿鉆機、非機械傳動電動錨桿鉆機、機載式錨桿鉆機等。其中比較著名的有浙江開山MGY60鉆機，主要用于用于滑坡治理工程及危巖體錨固工程及控制建筑物位移等高邊坡巖體錨固工程，還用于深基坑支護及地基加固工程孔，爆破工程的爆破孔和隧道管棚支護孔等;北京中海恒通的HTM120L鉆機，主要適用于中型露天礦山、水電站土石方工程鉆鑿爆破孔或預裂孔，公路及鐵路邊坡支護錨桿孔、水電站壩體支護的錨桿孔。

通過上述調研結果，我們發現，一般的錨桿錨固鉆機個體都比較大，拆解性較差，不能滿足在狹小空間的施工需求。因此，一種結構合理新穎，設備輕巧、拆裝方便、維護方便的設備在市場上尚屬空白，QD輕便多用鉆機正是基于這種市場契機，通過技術合作研發的新型產品，在市場發展前景上有較好的可行性。

3結構組成、工作原理及特點

3.1主要結構及技術參數

3.1.1主要結構

QD輕便多用鉆機主要由液壓站，操作臺和主機三大部分組成，液壓站是給整機的動作和執行提供動力的關鍵組成部分，主要由油箱，散熱器，斜軸式柱塞油泵，齒輪泵，電機及其他輔件組成;操作臺主要是集成了操作系統及相關儀表;主機則由回轉器、給進裝置、機架、底座、副桅桿、提升機構等組成，實現了模塊化設計，拆裝方便，通過不同模塊化組合，演化形成不同性能參數的系列產品。

3.1.2技術參數

該鉆機的鉆進參數：鉆孔直徑φ75～φ160;鉆孔深度60m;鉆桿直徑φ73㎜;系統壓力16MPa;輸入功率22kw; 整機重量1.2T。

3.2工作原理

在實際施工中，具體工作原理：啟動電機，帶動斜盤式柱塞泵和齒輪泵工作，壓力油通過閥組，傳輸給三聯閥和馬達控制閥塊，操縱手動控制閥，供油給液壓馬達，馬達經一級齒輪減速，驅動主軸回轉，由主軸帶動鉆具回轉，實現正常的施工，通過調壓旋鈕或斜盤式柱塞泵來調節系統流量，實現回轉器一定范圍的無級調速。給進系統由安裝在方管機身里面的油缸——鏈條組成行程倍增機構，通過鏈條拖動動力頭在導軌上滑移，實現鉆具的給進或起拔。大小泵轉換手柄可以實現主機的高（低）速旋轉和給進油缸的慢（快）速加壓或起拔動作。

3.3主要特點：

3.3.1重量輕，可以直接裝在鋼管架上，解體方便，解體的單個組件質量小于137kg，配有底盤和副桅桿的整機質量約1.2T;

3.3.2體積小，鉆機的橫向尺寸約為300×500（不含底座），安裝在鋼管在鋼管架上，使用1m長鉆桿時，其導軌最大長度為1.8m，若使用0.5m長的鉆桿，其導軌長度為1.2m，配有底盤和副桅桿時，其最大高度約5m;

3.3.3鉆機采用液壓驅動，整體分三大件，即液壓站，操作臺和鉆機本體，液壓站功率22KW，質量約420kg（不含液壓油），拖輪移位，操作臺距鉆機3～10m，可在噴水和仰孔等困難條件下實現360°范圍的施工作業;

3.3.4鉆機動力頭采用主軸浮動機構，可以有效的減少鉆具的磨損，另有φ95的通孔和卡盤，可穿過長度3m左右的鉆桿進行小口徑的高噴作業。

3.3.5鉆機的轉速和扭矩范圍較大。轉速大致可分三個區，可分為0～800轉/分的高速區，0～200轉/分的中速區和0～50轉/分的低速區。高轉速區可以滿足100m左右的小口徑鉆孔，包括水平孔和仰孔。中速區可滿足孔徑130以內的鉆孔需求，也可滿足牙輪鉆進等全面鉆進工藝。低速區適用于氣動潛孔錘鉆進工藝，也可作為輕便的高噴臺車;

3.3.6提升力給進力和升降速度，最大提升力25KN，給進力20KN，速度為0～0.5m/s。吊架的提升力約10KN，速度0～1m/s，提升高度4.5m，可以滿足繩索取心鉆進時提拔鉆具的需求;

3.3.7安裝和移位方式，主要安裝方式為用通用扣件直接固定在φ48的架管上，可分解或整體移位，2～3人作業，在地面施工時可人力整體移位，或用液壓拖動或配履帶移位系統。

4項目工業性試驗情況

該項目經過緊張有序的組織，目前已經完成了樣機的試制工作，隨后進行了出廠前零負荷測試和施工現場負載工業性考核：

4.1出廠前零負荷測試：進行了室內各項數據的采集和驗證。為驗證該鉆機的給進能力，我們采用特殊結構，給系統加壓至16MPa，當時油缸的給進能力達到近9噸，整機沒有出現明顯的變形和破壞，所以整機的結構設計是安全可靠的，在速比為2.73的齒輪配比前提下，轉速低速實測為69r/min，高速實測為490r/min，與理論計算的數值73r/min，512r/min相比較，效率分別達到0.94和0.9;給進油缸在小泵供油下，行程1670mm耗時30s，在大泵供油的前提下行程1670mm測時20s，計算得出的給進速度分別為3.36m/min和5.04m/min，基本達到了設計參數要求，可以滿足錨桿施工工藝需求。

4.2施工現場負載工業性考核：為了讓該機更好的適應工程施工要求，樣機已在4500米的高海拔、低氣壓、空氣稀薄的惡劣西藏某水電施工現場，完成了對整機的各項技術參數的綜合測試，施工采用氣動潛孔錘施工工藝，共跟蹤兩口孔的鉆進情況：

施工方對該機給予了很好的評價，基本可以適應和滿足60m以內工程錨固錨索孔的鉆進需求，并按照施工方提出的意見和建議，對該機的局部進行了調整和優化，形成不同的施工需求下的系列化產品。

5結語

綜上所述，該鉆機突出優點就是：結構合理新穎、輕巧、拆裝方便、維護方便，適合在狹小空間內進行施工，如防滲墻處理，坑道施工等。亦可實現錨桿錨固工藝施工，高噴、灌漿工藝施工，淺孔巖芯勘探、水井鉆探等施工。與同類型的鉆機比較具有一定的優越性，可以彌補公司現有產品結構單一的不足現狀，為公司經濟發展提供新的增長點。

參考文獻

[1]煤炭工業部地質局 煤田地質小口徑鉆探 ?北京 ?煤炭工業出版社1978

[2]〔蘇〕E·A·科茲洛夫斯基等 ?地質勘探孔鉆探工程師手冊 ?北京地質出版社 ?1990

作者簡介：傅彩霞（1980～），女，漢族，甘肅民樂人，機械工程師，陜西核昌機電裝備有限公司。從事鉆探工程機械及其輔具等產品的研發工作，陜西省咸陽市人民西路60號，990665037@qq.com