1500型拖车式勘查钻机的研制与应用

孔令沪，程林，朱立强，任立坤，王士昭

(1.河北省地矿局国土资源勘查中心，石家庄 050081；2.河北石探机械制造有限责任公司，石家庄 050081)

0 引言

随着施工队伍对钻井效率、成井速度和钻孔经济性要求的逐步提高，在地质勘探孔、水文地质勘察孔、地热开发孔、油气田的普查和勘探以及工程建筑灌注桩孔中越来越多的选用拖车式勘查钻机施工。拖车式勘查钻机具有搬迁转场方便快捷，钻机调平起塔操作简单，可大幅缩短辅助时间等优点，但受拖车行走的通过性限制，拖车底盘的尺寸和钻塔高度都受到制约。底盘尺寸小造成钻机操纵空间狭小，在操作不便的同时还增加了风险防护的难度。钻塔不能靠杆，起下钻费时费力，在供电不方便或变压器装机容量不足的地区不能使用电动机驱动。为解决以上不足，更好地适应快速钻井的需要，我单位在现有拖车钻机的基础上研发了1500型拖车式勘查钻机。

1 钻机概述

1500型拖车式勘查钻机主机为XY-6立轴式岩心钻机，底盘采用拖车形式，以商用牵引车牵引，车上配有泥浆泵和搅拌罐，将钻井设备集成在一台拖车上，结构紧凑合理。钻塔起降和整机调平均由液压操纵，省力便捷；增加机械副支腿使钻机更加安全稳固。钻机主机和泥浆泵由两台柴油机分别驱动，既保证了动力传输的稳定可靠，也便于控制。液压系统由5.5 kW电动机驱动独立泵站提供动力，搅拌桶配备5.5 kW电动机，电动机、电焊机及现场照明均由40 kW柴油发电机组提供电力。

钻机主要适用于以金刚石复合片、硬质合金为主的各种复杂地质勘探钻进，可采用绳索取心工艺钻进1500 m深的地质岩心钻孔，也可用于水文地质勘察孔、地热开发孔、油气田的普查和勘探、工程建筑灌注桩孔等施工领域。

2 钻机技术参数(表1)

表1 1500型拖车式钻机技术参数表

3 钻机总体结构及主要部件

1500型拖车式勘查钻机主要由底盘、钻机、钻塔、泥浆泵、搅拌罐、拧管机、发电机组、液压系统等部分组成，见图1。

图1 1500型拖车式勘查钻机结构图

(1)钻机底盘采用半挂牵引方式，双后桥结构，拖车承载能力40 t；底盘配双管路断气刹车，配减振装置和尾灯系统；上铺5 mm厚花纹板，孔口台板为栅格网结构，花纹板与边梁配合圆滑过渡。

(2)钻塔采用运输起塔双工位设计，在保证钻塔有效高度的同时，把运输长度控制在合理的范围内，并保证合理的前悬、后悬尺寸，从而真正实现了拖车钻机高效、便捷的优越性。天车采用5滑轮(3+2)，滑轮直径420 mm，带塔顶护栏及挡绳装置，塔顶设计旗杆座和避雷针安装座，带绷绳铰链。

(3)拖车钻机配套1200 L搅拌罐，搅拌机动力11 kW，可用于泥浆搅拌及水泥浆搅拌，满足钻井的混浆及固井注浆需求；搅拌罐设有进料坡口，方便混料时袋装料的加入，搅拌机2挡转速可调，充分满足混浆要求。

(4)孔口设计拧管机下沉结构，下沉100 mm，安装拧管机后，拧管机上口与操作平台平行，方便孔口操作；拧管机接入钻机液压系统，操作方便，可大幅度降低工人劳动强度,节省辅助作业时间。

(5)配套4只支腿液压缸，带液压锁，前支腿液压缸可折叠，工作状态支腿中心距4 m，自带机械丝杠锁，正常工作时液压缸活塞不受力；2条起塔液压缸带液压阀，防止因操作失误或管线爆裂损坏井架。配备液压操作系统，增加起塔液压缸分配阀，通过节流阀防止起、落塔过快；独立液压泵站容积160 L，压力16 MPa，排量10 mL/r。

4 钻机主要创新点

(1)钻机选用半挂牵引底盘，使用大功率牵引车牵引，行驶速度快，越野能力强；采用短轴距设计，保证了车辆在野外环境的通过性，能够更好地适应野外环境的转场和运移。

(2)钻机的主机和泥浆泵均配置独立的柴油机动力，使设备可以独立启停，还保证了输入功率与设备的匹配性。液压系统、搅拌机、电焊机及照明等采用1台40 kW柴油发电机组供电，提高了野外作业的适应性。

(3)受上路行驶限制，拖车钻机一般长度为7～10 m，宽度2.5～3.2 m，在这个狭小的空间上布置钻机、动力和泥浆泵，结构相当紧促，过小的空间给操纵和维修都带来了不少困难，也增加了安全隐患。1500型拖车式勘查钻机采用8.5 m×3.0 m拖车底盘，在底盘两侧设置了0.5 m宽可折叠工作台，增加了作业面积，建立了各操作位的安全通道。底盘后部孔口位置的折叠工作台，方便了拧卸作业和放置拧卸工具。工作台铺设防滑透水的栅格板，设有安全护栏，工作台可收放，放平即可使用，上翻即可收起，不影响行驶宽度。为方便工作人员上下钻机，共设置2个上下斜梯，分别位于孔口工作台、钻机、泥浆泵操作位。斜梯为可折叠设计，方便运输，梯蹬宽度150 mm，铺栅格板，安全防滑。

5 厂内试验及现场使用情况

1500型拖车式勘查钻机在样机试制完成后，按照DZ/T0018-91《汽车装地质钻机技术条件》、DZ/T0019-91《汽车装地质钻机试验方法》，在我单位试验场进行了各项试验。①钻机连续空载运转24 h，各运转部件无异响，实测噪声85 dB，温升<40 ℃，密封件无渗漏；②用6.5 t试块进行卷扬机单绳提升、制动试验，提升灵活，制动可靠，接水刹车后，试块下降速缓、平稳。③对钻塔进行承载力试验，逐级加载至40 t，保持10 min，卸载后无永久变形、焊缝开裂等现象。④液压起塔动作平稳、速度适中，钻塔伸缩精准到位，4个支腿液压缸调节快速、方便，平衡阀、液压锁工作可靠，各部件无渗漏现象。⑤行走测试拖车行走平稳顺畅，2轴受力均衡，爬坡性强，通过性好，转弯半径小，行驶速度45 km/h，气刹制动灵敏可靠。

2021年10月，用户使用1500型拖车式勘查钻机在内蒙古自治区呼伦贝尔市扎赉诺尔区进行煤矿勘测孔施工。孔深315 m，终孔直径100 mm，全孔取心，采用普钻取心工艺，钻孔总用时7 d。在使用过程中钻机各项性能稳定可靠，无质量问题发生，用户反映该钻机设计人性化，操作简单、运输方便、起落塔速度快、起下钻时间短、钻井效率高，工人劳动强度低、施工成本低。

6 结语

随着钻井施工对设备的便捷性、高效性和经济性要求的提高，1500型拖车式勘查钻机由于具有转场快捷、钻井效率高、成井速度快、钻孔经济性高等优点，能够应用在各种复杂的地质勘探钻孔、水文地质勘察孔、地热开发孔、油气田的普查勘探、工程建筑灌注桩孔施工等领域，具备巨大的发展空间。