提高立轴岩心钻机绳索取心钻探效率的技术革新

郑 浩

(山西省煤炭地质水文勘查研究院，山西 太原 030006)



提高立轴岩心钻机绳索取心钻探效率的技术革新

郑 浩

(山西省煤炭地质水文勘查研究院，山西 太原 030006)

结合煤田地质勘探中钻机的使用现状，提出了采用立轴钻机提高绳索钻心钻探效率的钻机改进方案，并介绍了钻探生产应用试验的主要内容，经实践证明，改制后的钻机取得了良好的施工效果。

煤炭，立轴钻机，钻探效率

为了提高煤田地质钻探的工作质量，需要充分地发挥立轴钻机的优势，为煤炭企业生产效益的持续增加提供可靠的保障。结合现阶段立轴钻机使用的发展现状，可知它在控制钻进过程中孔内事故方面起着重要的保障作用，有效地解决了煤田地质勘探成本。采用先进的立轴钻机，可以扩大钻进工艺的适用范围，保证钻进施工的安全可靠性。同时，在立轴钻机的作用下，绳索取心钻探效率将会不断地提高，有利于实现煤炭企业现代化的生产目标。

1 煤田地质勘探中钻机的改进方案

随着各项新技术的不断改进以及市场经济体制改革步伐的加快，煤炭地质勘探中钻机的工作效率及安全性能否达到实际生产的具体要求，已经成为了制约煤炭企业发展的重要影响因素之一。传统的钻机在实际的应用中对于能源的消耗量相对较大，也容易发生安全事故，无法满足现代化煤炭企业的生产要求。在此形势影响下，采取有效的方式改进钻进，增强这种机械设备的实际作用效果，已经成为了很多研究者重点关注的课题。目前市场上常用的液压动力头钻机没有固定的主动钻杆，使用中车机上也没有加接钻杆，依然有着很大的改进空间。基于此，需要制定可靠的改进方案来增强钻机的实际作用效果，加快生产现场的钻机速度。结合目前钻机使用的发展现状，可知采用立轴钻机提高绳索钻心钻探效率的技术适用性强，可以作为钻机使用的主要改进方案。

为了缩短设计方案的工作时间，提高生产现场的工作效率，可以将立轴钻机提高绳索钻心钻探效率的技术应用于钻探施工。这项技术革新的本质是对钻机的立轴卡盘做了一定的改制，将原来钻机中上、下卡盘的卡瓦改为取心钻杆的圆卡瓦，并去除了传统的主动钻杆。同时，为了充分地发挥出改进后钻机的优势，需要保证其中的取心钻杆螺纹与钻机的水龙头接头的螺纹保持一致性，确保钻机构件的安全性能。改进后钻机的钻杆与其中的水龙头是直接相连的，从根本上弥补了传统钻机设计中的缺陷。在改进方案确定的过程中，设计人员需要对钻机的组成构件进行全面地评估，并结合生产现场的实际概况及时地处理好立轴岩心钻机中存在的细节问题。

2 钻探生产应用试验的主要内容

采取有效的措施改进钻机后，可以提高生产现场的钻探效率，降低了钻机使用中安全事故发生的几率。钻机卡盘及卡瓦完成改制后，可以将经过改制后的钻机应用于煤田勘探工区，利用可靠的技术手段评估这种钻机的实际应用效果。改进后的钻机使用初期时出现了一定的状况，主要体现在：打捞内管孔内的冲洗液经常被内管总成带出，影响了钻机的清洁性。同时，这种问题的存在容易引起钻机内部卷扬机打滑，并对其中的动力机正常工作造成了较大的影响。为了改变这种不利的发展现状，保证钻机经常处于稳定、高效的工作状态，需要在立轴岩心钻机设计的过程中加入特殊的导流漏斗，每次投放打捞器之前将这种特殊的导流漏斗置于钻机组成结构的钻杆最上端，确保打捞器在使用的过程中能够提高泥浆的利用效率。与此同时，导流漏斗的正确设置也可以将内管总成作用下的孔内流出的冲洗液引流到孔内，在保证冲洗液液面高度合理性的同时也会增强钻孔内壁的结构稳定性，避免了钻机工作过程中冲洗液的浪费。

采用改制的钻机应用于煤田地质勘探试验施工时，采用孔内钻杆的加杆方式可以有效地避免孔内异常和吸附卡钻现象的出现，最大限度地提高了钻机的生产效率，减少了钻孔事故。这种立轴岩心钻机的钻进效率相比传统的钻机有了明显地提高，客观地说明了经过改制的钻机实际的作用效果。改制和非改制钻机的工作状况对比如表1所示。

表1 改制和非改制钻机的工作状况对比表

如表1所示，改制后的钻机与非改制后的钻机在终孔孔深、实际工作效率(每天完成任务量)、故障数量三方面有着明显的差异性。客观地说明了改制后得到的立轴岩心钻机在实际的应用中远远高于传统的钻机。因此，煤田地质勘探中应该扩大这项革新技术的应用范围，从根本上保证生产现场工作的高效性。

3 提高立轴岩心钻机绳索取心钻探效率分析

经过改制后的钻机在实际的应用中取得了良好的作用效果，为生产现场工作计划的顺利开展奠定了坚实的基础。立轴岩心钻机可以在特殊区域的施工中发挥出自身的优势，有效地降低钻机实际工作中的故障发生率。立轴岩心钻机绳索取心钻探效率有了明显的提高，客观地体现了这种钻机实际工作中的良好特性。改制后得到的立轴岩心钻机主要的优势表现在以下方面：

1)钻机组成结构中去除了传统的主动钻杆。当钻机在实际的工作中出现孔内异常的现象时，立轴岩心钻机可以在任意位置进行回转、上提等，有效地降低了钻机钻进过程中的事故发生率，增强了钻机的实际作用效果。除此之外，改制后的钻机虽然在初次试验中会出现吸附钻杆现象，但是在连续“冲扫”回转上提方法的作用下可以快速地消除这种安全隐患，延长了钻机的使用寿命。

2)相比传统的钻机，改制后的钻机在捞取岩心的过程中，自身优良的结构特性决定了无需进行孔底钻具提离孔底的操作，从根本上简化了钻机的工作流程，在提高钻机工作效率的同时也降低了生产现场的劳动强度。

3)传统的钻机工作在加接钻杆时需要将孔内的钻杆提出，间接地增加了生产现场的工作量，容易出现孔底掉块的现象。而立轴岩心钻机在实际的应用中可以有效地避免这些现象的出现，在提高钻探效率的同时也节省了生产现场的工作时间，扩大了现代化钻机的应用范围。

4 结语

市场经济体制的不断改革，对煤炭企业的经济效益增加产生了积极的影响，促使企业加快了产业转型和产业升级的步伐。煤田地质勘探的过程中，提高立轴岩心钻机绳索取心钻探效率的技术革新的市场前景良好，既可以有效地降低钻机的生产成本，也能从根本上保证钻机实际工作的高效性。因此，技术人员在实际的工作岗位上应该深入了解经过改进的立轴岩心钻机，增强钻机工作现场的安全性。

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The technological innovation to improve the coring drilling efficiency of vertical core drilling rig rope

Zheng Hao

(ShanxiCoalGeologyandHydrologyExplorationResearchInstitute,Taiyuan030006,China)

Combining with the using current status of drilling rig in coal geological exploration, this paper proposed the drilling improvement scheme using vertical drilling rig to improve the rope coring drilling efficiency, and introduced the main contents of drilling production and application test, proved by practice, after the restructuring of drilling rig had good construction effect.

coal, vertical drilling rig, drilling efficiency

1009-6825(2016)22-0211-02

2016-05-26

郑 浩(1988- )，男，助理工程师

P634

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