英格尔EP－1000型便携式钻机在贵州省使用中的突出问题探析

摘要：为了解英格尔EP－1000型便携式钻机在贵州省的具体使用情况，比如，能否适应贵州的地形地貌，能否充分发挥便携式钻机优势，是否存在其他的突出问题，是否满足钻探要求，能否降低劳动强度，能否节约钻探成本等，本文首先分析贵州省的地理位置、气候及特殊的地质地貌，其次介绍英格尔EP－1000型便携式钻机主要特点，最后结合“大精查项目”正安县铝土矿勘查工地具体使用情况探讨使用中存在的突出问题，旨在为日后的购置选择提供参考。

关键词：便携式钻机；贵州省；突出问题

一、概况

近年来，国家对环保日益重视，要求全社会贯彻绿色发展理念，促进人与自然和谐共生，尊重自然、顺应自然、保护自然，践行“绿水青山就是金山银山”的理论。在勘查工作中，贯彻落实生态文明建设要求，以绿色发展为目的，通过科学理念，技术手段创新，以地质勘查全过程的“绿色化”“生态化”为主要内容和途径，从源头上保护环境，最大程度上减少矿产勘查过程中对生态环境的扰动和影响，实现矿产资源勘查对生态环境扰动和影响的可控制、可恢复以及可接受的绿色勘查，是地勘单位对理念的具体实践。模块化设计制造的便携式钻机以其结构轻便、易于搬迁、占地小、对环境破坏少等优点得到广泛推广。

贵州省简称“黔”或“贵”，位于东经103°36～109°35、北纬24°37～29°13之间，地处我国的西南地区，东连湖南省，南邻广西壮族自治区，西接云南省，北濒四川省和重庆省，全省面积17万6千平方公里，是云贵高原的组成部分，位于云贵高原东部，四川盆地与广西、湘西盆地和丘陵之间的高原和山区，是一个地质环境脆弱，地质灾害多发，但山川秀丽、气候宜人、民族众多、资源富集、发展潜力巨大的省份。

贵州省气候温暖湿润，属于亚热带湿润季风气候，降水较多，日照较少，阴天较多，常年相对湿度在70%以上，平均气温在15℃。由于纬度较低，大部分地区的气候冬无严寒，夏无酷夏，通常1月份最冷，平均温度在3～8℃之间；7月份最热，平均温度在18～26℃之间，气候宜人，属于典型的夏凉地区，是避暑天堂。

贵州省在我国西部高原山地，境内地势西高东低，自中部向北、东、南三面倾斜，平均海拔在1100m。地貌区域分类明显，类型复杂多样，深受地质构造控制，山脉高耸、切割强烈、岭谷高差明显，素有“八山一水一分田”之说。贵州地貌可概括为高原山地、丘陵和盆地三种基本类型，其中92.5%的面积为山地和丘陵，境内山脉众多，重峦叠嶂，绵延纵横，山高谷深，岩溶地貌发育非常典型。模块化设计制造的便携式钻机以其结构轻便，易于搬迁，占地小，对环境破坏少等优点是贵州地貌矿产勘查的佳配。在“大精查项目”正安铝土矿勘查工地就引进了一台英格尔EP－1000型便携式钻机施工。

二、钻机简介

（一）特点

英格尔EP－1000型钻机是广东省珠海市英格尔特种钻探设备有限公司生产的一种便携式钻机，配套钻杆为无锡钻探工具厂生产的HTW和NTW绳索取芯薄壁钻杆，该钻机的主要特点有：

第一，模块化、轻量化设计，最重模块小于180kg，拆装快速、可人工搬运，在交通条件落后的地区可用人工或驮马通过小道运送，可以节省修建临时道路的投资，缩短勘探工期，节省劳动力，降低搬运风险和成本。

第二，桅杆式钻架结构，无需钻塔，不用上塔操作，可以减少上塔操作的安全风险，增加操作的安全系数，还可以45°～90°任意角度钻进。

第三，顶驱式动力头，1.83m长行程导轨，油缸推进，不用反复倒杆，导向性和定向性较好。

第四，配置四台日本久保田原装进口的涡轮增压发动机，动力强大。

第五，机台占地面积16m2，无需基础工程，解决平整机台时土石方的大量开挖砍伐较多林木，可以减少对植被和环境的破坏，降低对钻探临时租用土地的赔偿金额，从而最大程度上保护施工现场及周边环境。

第六，全液压传动，操作性强，液压自动卸扣，劳动强度小；无极调速，可开高速，钻进过程稳定，震动小；可实时掌握孔内情况，有限压保护。

第七，薄壁金刚石绳索取心钻探工艺，钻速及钻头寿命高，纯钻进时间利用率高，岩矿心采取率高；岩矿心品质优良，结构清晰，完整度好，纯洁性高；工人劳动强度低，钻探成本低。

（二）钻机参数

三、施工过程

施工地点位于黔北腹地贵州省遵义市正安县班竹镇高原村坳口组，山大坡陡、道路狭窄，石灰岩地层，裂隙、溶洞发育。英格尔EP－1000型便携式钻机与2020年7月10日进场，7月17日开工，设计钻孔深度630m，钻进工艺为绳索取芯钻进，NTW口径终孔，在施工初期20多米处遇到大溶洞，因无法继续钻进而移孔，通过斜孔钻进完成。重新施工后，又遇多层溶洞，且因裂隙孔内漏水，钻进过程多次遇到事故。

四、突出问题

（1）英格尔EP－1000型便携式钻机油路系统使用的是齿轮泵和2个摆线马达，无法进行变量调速控制，导致动力头转速必须依靠互换高、低速马达，如图1所示，然后调节柴油机的转速实现高转速，给油量越大，转速越高，油耗较高。

（2）为了突出轻便和便携的特点，英格尔EP－1000型便携式钻机扭矩小（最大扭矩1100N.m），桅杆钻架上没有设计主提升卷扬机，提升力小，处理事故能力不足，处理事故耗时长，容易造成埋钻废孔，如图2所示。

（3）英格尔EP－1000型便携式钻机机台面积小（4m×4m×5.3m），不便于钻杆、钻具的堆放，必须在机台外面设置堆放场地，如图3所示，使用1.5m长的薄壁短钻杆，在中深孔施工时，员工不但要增加拧卸钻杆次数，还要频繁往返取放钻杆，增加了劳动强度，钻进施工效率也相对较低。

（4）英格尔EP－1000型便携式钻机价格昂贵，在施工任务不多的情况下，难以发挥钻机效能，短时间难以收回成本，会造成闲置浪费。

五、问题分析

通过现场参观和座谈交流了解，也与该工地施工的其他各种类型钻机进行对比（该工地目前有十几台立轴式钻机、全液压动力头钻机等在施工），经过分析，笔者认为，英格尔EP－1000型便携式钻机之所以会存在这些突出问题，主要原因是便携式钻机为实现拆装快速、可人工搬运，着力突出轻便和便携的特点。

（一）油耗过高的主要原因

（1）目前进行斜孔施工过程中，钻杆与孔壁接触面积大，导致摩擦阻力大，造成EP－1000型便携式钻机负荷大，从而造成油耗高的问题。

（2）事故处理能力不强，遇到事故时处理所花费的时间较长。

（3）油路系统无法进行变量调速控制，没有设计使用变量泵和变量马达，使用的是齿轮泵和2个摆线马达，动力头高、低转速靠两个高、低速马达互换后，依靠调节柴油机的转速来实现（通俗的讲是轰油门调速）。第1种油耗高的情况在以后非斜孔施工时会得到改善，可以降低一定的油耗，第2和第3种情况是这种英格尔EP－1000型便携式钻机固有的不足，不能改善。

在同一施工地点，同一地层和相同钻进深度，油耗是立轴钻机（黄海XY－44立轴式钻机）3倍左右，是其他全液压动力头钻机（天合众邦CSD－1800全液压动力头钻机）的1.5倍左右。总的来看，英格尔EP－1000型便携式钻机存在油耗高的缺点。

（二）扭矩、提升力小的主要原因

为了减少上塔操作的安全风险，增加操作的安全系数，可在45°～90°之间任意角度钻进，突出轻便和便携特点，该英格尔EP－1000型便携式钻机桅杆钻架上没有设计主提升卷扬机，配套的钻杆、钻具的提升只有靠行程1.5m的行程油缸。扭矩依靠马达直接带动钻杆，扭矩的大小取决于马达。油缸的行程还制约了配套钻杆只能选用1.5m的短钻杆，拧卸钻杆的次数基本上是3m钻杆的一倍，增加了工人劳动强度，钻进施工效率也相对较低。

六、结语

英格尔EP－1000型便携式钻机确实易于搬迁，但为了实现拆装快速、可人工搬运，突出轻便和便携特点而导致扭矩不大，不能变量调速等问题。贵州省地形地貌独特，山大坡陡、道路狭窄，岩溶地貌发育非常典型，地层复杂，钻探难度大，事故多，在使用EP－1000型便携式钻机时，要予以综合考虑。

参考文献：

[1]六部门联合印发《关于加快建设绿色矿山的实施意见》[EB/OL].中华人民共和国中央人民政府，2017-05-12.http：//www.gov.cn/xinwen/2017-05/12/content_5192926.htm.

[2]中国矿业联合会.绿色勘查指南[S].2018.

[3]贵州省地质调查院.贵州区域地质志[M].北京：地质出版社，2017.

[4]王达.地质钻探手册[M].长沙：中南大学出版社，2014.

[5]成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2018.

作者简介：吴颜林（1982），男，苗族，贵州省黄平县人，大学本科，中级职称，主要研究方向为机械，从事机械设计制造工作。