FYD-2200型分體塔式全液壓動力頭鉆機由安徽省地礦局313地質隊與中國地質裝備總公司***同研制。該鉆機集國內外全液壓動力頭鉆機及立軸式鉆機的優點於壹體,鉆機采取分體塔式結構設計,改變了車載、桅桿式結構在深部鉆探中存在的弊端,適應於山區、丘陵、道路較差的地區施工;鉆機采用無級變速,調速範圍寬,操作方便;鉆機采用長行程(4.8m)設計,減少了輔助時間;鉆機動力頭卡盤采取卡瓦夾持和頂驅式兩用結構,避免單壹結構存在的淺部與深部鉆進鉆具加壓和懸吊卡盤的卡持能力問題;鉆機操作系統實現了工作參數數字化、塔上塔下操作可視化及鉆探現場網絡遠程監控,便於現場安全操作和管理者遠程決策指揮;鉆機自動化程度高,操作安全,作業環境好,勞動強度低。
(壹)鉆機主要結構
FYD-2200型分體塔式全液壓動力頭鉆機由主機、動力站、鉆塔、泥漿泵四大獨立部件組成。鉆機外形及結構布置如圖2-6所示。
圖2-6 鉆機外形及結構布置
1.主機
鉆機主機由夾持器、動力頭、卡盤、動力頭拖板、桅桿、桅桿上段、桅桿支架、底滑架、底架總成、主卷揚、液壓系統、操作臺等部件組成。鉆機主機部分如圖2-7所示。
2.動力站
動力站結構如圖2-8所示,其功能是為主機提供液壓動力源,它與主機之間用快換接頭連接。動力站主要由動力站機架1、電控櫃2、油溫散熱器3、油泵電機組4、油箱5、主泵6、聯軸器7、主電機8組成。
圖2-7 FYD-2200型鉆機主機部分示意圖
1—夾持器;2—動力頭;3—卡盤;4—動力頭拖板;5—桅桿;6—桅桿上段;7—桅桿支架;8—底滑架;9—底架總成;10—主卷揚;11—繩索卷揚;12—液壓系統;13—操作臺;14—動力站
圖2-8 動力站實物圖
1—動力站機架;2—電控櫃;3—油溫散熱器;4—油泵電機組;5—油箱;6—主泵;7—聯軸器;8—主電機
3.操作臺及現場工作室
鉆機操作系統實現了轉速、壓力、扭矩、泵壓、流量等參數數字化顯示,同時實現了塔上操作和現場工作狀態視頻化,現場配備了遠程網絡傳輸系統。操作臺及現場工作室如圖2-9所示。
4.鉆塔
采用SG-24A四角鉆塔,承載力550kN。
圖2-9 操作臺及現場工作室
(a)操作臺;(b)現場工作室
5.泥漿泵
泥漿泵配置BW300/12型,實行分體電動機驅動。
6.繩索取心絞車
繩索取心絞車實行分體電動機驅動,打撈能力達孔深3000m。
7.鉆桿擰卸系統
配置SQ114/8型液壓動力鉗。
(二)鉆機主要技術參數
FYD-2200型分體塔式全液壓動力頭鉆機主要技術參數見表2-6。
(三)鉆機應用實例
FYD-2200型分體塔式全液壓動力頭鉆機曾在安徽霍邱周集深部找礦ZK1725孔使用,完成了孔深2706.68m、終孔口徑Ф77mm的鉆孔。另外,在江西贛州於都南嶺科學鉆探NLSD-1孔施工,完成了孔深2967.83m、終孔口徑Ф97mm的鉆孔。經使用表明:該鉆機具有以下性能特點:
1)鉆機結構采用分體模塊設計,布局合理。整套鉆機分為主機、動力站、鉆塔、泥漿泵四大獨立部件,便於拆裝搬遷運輸。
2)采用重型24m四角管子鉆塔,可提升18m立根,與桅桿式鉆塔只能提9m、6m立根相比,起下鉆時間節約1/2～2/3。
3)鉆機給進行程長達4.8m,適用於長度4.5m繩索取心鉆桿和普通鉆桿使用,可節約回次鉆進時間。與立軸式鉆機相比,鉆進同樣回次長度,倒桿時間是立軸式鉆機的1/5～1/7。
4)鉆機動力頭可縱向、橫向移開孔口,孔口位置比較寬闊,方便提下鉆和取心操作。
5)動力頭回轉調速範圍寬泛,機械換擋和液壓調速結合,可實現0～1200r/min的無級變速以及動力頭轉速的精確控制。
6)動力頭夾持系統實現卡盤和頂驅兩用式,解決了淺孔鉆進加壓和深孔鉆進減壓鉆進時卡盤夾持力不足而打滑的問題。
7)鉆機滑道上部可增加桅桿,實現有塔無塔兩用,直斜孔兩用。
8)在操作臺上實現了主要鉆進參數自動采集與顯示,塔上塔下關鍵操作部位的視頻圖像顯示,使作業班長對整個機臺的運行狀況壹目了然,增強了機臺操作的安全性。同時實現遠程網絡輸送,便於管理者遠程決策和指揮。
9)配置液壓動力鉗擰卸鉆桿,減輕了工人的勞動強度,減少了鉆桿的損壞,節約提下鉆時間約1/3。
10)鉆機、水泵、繩索取心絞車等設備實行與動力站分離單獨驅動方式,可節約深孔鉆探的能源消耗20%以上。
表2-6 FYD-2200型全液壓動力頭鉆機主要技術參數表