钻孔灌浆设备Word文档格式.docx
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常用的油泵有齿轮泵、叶片泵与柱塞泵等。
操纵机构——又称控制、调理装置。
它包括:
调整压力的压力阀〔溢流阀、减压阀等〕;
调理速度的节流阀;
变换方向的换向阀等各种不同的阀类。
执行机构——又称液动机,它包括完成往复运动的各种型式的油缸及旋转运动的油马达等。
辅佐装置——包括油箱、油管、油接头、滤油器及控制仪表等。
2.2.3回转机构
回转机构是回转钻具,带动钻头破碎孔底岩石。
油压给进、机械传动式钻机的回转机构有立轴式回转器和转盘式回转器。
2.2.3.1立轴式回转器的组成、结构型式及特点
立轴式回转器的结构见图2-1-2。
它主要由箱体、变角装置、横轴、锥齿轮付、立轴导管、立轴及卡盘等组成。
其中立轴与卡盘,除传递回转运动外,还经过油缸与横梁带动钻具上下运动。
立轴式回转用具有以下特点:
〔1〕立轴式回转器与给进系统在结构上严密联络,构成一个独立的部件。
回转和给进运动经过立轴与卡盘传至钻具。
〔2〕回转器的变角范围大,导向功用好,适于钻进任何倾角的钻孔。
〔3〕立轴通孔较小,升降钻具时,回转器必需让开孔口。
让开方式主要有后移式和开合式。
〔4〕回转器的锥齿轮传动比拟小。
〔5〕回转器自身不能拧卸钻具,需另配拧管机。
〔6〕回转器的结构复杂,制造工艺要求较高。
2.2.3.2转盘式回转器的组成、结构型式及特点
转盘就是转盘式钻机的回转器。
转盘有两种结构型式:
一种是心管定位式,另一种是壳体定位式。
前者运用较为普遍。
转盘的组成和基本结构见图2-1-3。
它由横轴、锥齿轮付、转盘、转柱、回转梁、卡筒、心管及箱体和机座等组成。
转盘具有以下特点:
〔1〕转盘直接装置在孔口处的机座上,其重心低、强度大、动摇性好。
〔2〕锥齿轮付传动比拟大。
〔3〕转盘可以完成拧卸钻具义务,不用另配拧管机。
〔4〕普通转盘通孔都较大,升降钻具可不让开孔口。
〔5〕转盘的变角范围较小,普通为60°
~90°
。
〔6〕卡盘中心与转盘中心的同心度很难保证。
〔7〕转盘结构复杂,加工制造较方便。
2.2.3.3给进机构
给进机构是调整破碎岩石所需求的轴向压力和控制给进速度。
目前,机械传动式钻机采用的给进机构有油压给进和手动机械给进两类。
手动机械给进机构有手轮〔把〕给进、钢绳给进、自动钻杆给进与螺旋差动给进等方式。
有的钻机还具有双重给进机构,如XJ-100型钻机既有手动给进机构,又有蜗轮蜗杆——齿筒式和机械给进机构。
液压给进是一种先进的给进方式,经过操纵液压控制阀,来调整轴向压力和给进速度,完成加压钻进、减压钻进和快速倒杆。
它除完成给进系统的功用外,还可完成松紧卡盘任务。
2.2.3.4升降机构
升降机构是用以完成钻具、套管和隶属工具的升降任务。
升降机构的主要任务件是升降机,它主要由传动系统、卷筒和制动器组成。
目前,常用的钻机均采用行星轮系传动式升降机,习气称游星式升降机。
〔1〕游星式升降机的结构:
我国钻进绝大少数采用卷筒与内齿圈固定的定轴轮系传动型游星式升降机,其传动系统结构见图2-1-4。
〔2〕游星式升降机的任务原理与操纵状况:
升降机任务原理表示图见图2-1-5。
提升:
升降机接受动力后,中心轮处于转动形状,扳下提升抱闸手把,同时松开制动抱闸,提升抱闸闸住,提升制圈及行星齿轮的支架等,此时,行星齿轮在中心齿轮带动下只能自转并带动齿圈转动,卷筒就缠绕钢绳停止提升。
制动:
扳下制动抱闸、刹住下降制圈,同时松开提升抱闸,卷筒、内齿圈被闸住不转,钻具中止升降。
由于中心齿轮继续转动,故在齿圈及中心齿轮的影响下,行星齿轮构成的〝转动体〞转动,行星齿轮既自转又公转,转动方向和速度是固定的。
下降:
提升和制动抱闸都处于松开形状,在钻具自重作用下,卷筒反转,抓紧钢丝绳,下降钻具。
2.3钻机的种类与选择
应依据施工环境、岩石性质、钻孔深度、钻孔方向、钻孔直径和灌浆方法等要素选择高效率的钻孔方法和钻机。
2.3.1回转式钻机
回转式钻机是目前运用最多的一种钻孔设备。
按其回转机构的不同,回转式钻机分为立轴式、转盘式和动力头式三种。
其中立轴式又分为手把式、液压式、螺旋差动式和全液压式四种。
其中,立轴式液压钻机由于分档较多,转速高,机体较轻,操作简便、能耗较低,是我国帷幕灌浆钻孔的主要设备,这种钻机按其钻进才干分为100米、300米、500〔600〕米、1000米,即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四种规格,在灌浆工程中四种规格的钻机都有运用,但运用较多的还是Ⅰ、Ⅱ型轻型钻机。
我国许多钻探机械厂都能消费各种规格的不同型号的立轴式液压钻机,表2-1-1为局部国产钻机型号和主要功用。
我国不时也从国外出口一些回转式钻机,但数量不多,运用不很广。
表2-1-1灌浆工程常用的局部回转钻机型号和规格功用
钻机型号
钻孔
深度
〔m〕
直径
〔mm〕
倾角
〔°
〕
转速
〔r/min〕
装备
动力
〔kW〕
主机
重量
〔kg〕
制造商
XY-1A
180
150
90~75
140~1010
11
500
北京探矿机械厂
XY-1
100
75~110
142~570
8.8
DK-150
36~59
0-360
135~1289
7.5
600
XY-2
300
56~300
0-90
65~1172
22
950
重庆探矿机械厂
XY-2PC
56~150
81~1190
650
GX-ITD
75~150
90~600
GX-50
99~378
360
SGZ-1A
0~360
95~1000
690
杭州钻机制造厂
SGZ-ⅢA
75~130
129~1200
18.5
920
HXY-1
48~150
145~600
合肥探矿机械厂
GXY-1A
200
46~150
61~654
无锡探矿机械厂
HT-150A
56~110
83~854
380
衡阳探矿机械厂
HY-1A
50~110
750
注:
主机重量有的不含动力机,有的包括。
2.3.2冲击回转式钻机
冲击回转式钻机是以回转式钻机为基础,在钻头上部衔接一个专门的冲击器〔也称潜孔锤〕,在钻进中钻机提供一定的轴向压力和回转力矩,冲击器给钻具一定频率的冲击能量,在孔底以冲击和回转切削的共同作用破岩钻进的一种机械。
按运用动力的不同,常用的冲击器有风动式和液动式。
与回转钻进相比,它钻孔速度快,机动灵敏,钻孔费用较低。
冲击回转式钻机的种类较多,灌浆工程中常用的型号及其功用见表2-1-2。
表2-1-2局部冲击回转钻机型号及功用表
转速〔r/min〕
QDG-2-1
50
120~300
120
15~132
30
3700
北京探矿
机械厂
GZ-150
80
73~150
0~90
10~144
37
2000
QDG-1
25
150~200
20~90
25~130
1000
DK-150
135~1290
北京风动
MGJ-50
60
50~70
0~180
26~48
720
重庆探矿
MGY-100
100~200
20~110
6~162
3000
MD-30
65~130
11~118
15
无锡探矿
MD-50
110~150
-10~90
20~167
590
MD-100
110~200
11~212
3460
JMZ-150
30~50
80~150
-10~90
山东地质探矿机械厂
MK-2
75
0~90
10~155
550
煤科院西安钻探研讨所
MK-4
10~300
1100
SM系列
60~315
0~463
9000~10500
意大利soilmec
Klemm802系列
254
80.5~114
8500~21000
德国宝峨公司
Mustang系列
★
30~100
阿特拉斯-
柯普柯
2.3.3冲击式钻机
冲击式钻机〔凿岩机〕在灌浆工程中多用于回填灌浆、固结〔浅孔〕灌浆和衔接帷幕灌浆的钻孔。
虽然冲击钻机的钎杆也须作回转运动,但这种转动并不是在打击钎杆时发作,钎头刃在冲击破碎岩石时并不转动,是一种纯冲击式钻机。
在施工中常用的冲击钻机有手提式凿岩机、气腿式凿岩机〔轻型、重型〕等。
2.4钻机的维护保养
钻机是钻探灌浆的重要设备,只要经过正常的维护和保养,才干使钻机延伸运用寿命和坚持良好的任务状况。
2.4.1钻机的维护
2.4.1.1开动前的反省与维护
〔1〕反省变速箱、回转器、减速箱、液压油箱等的油量能否适当。
〔2〕反省制动装置、离合器、锁紧装置和分动机构等的作用能否牢靠,必要时停止调整。
〔3〕在开车试运转中,留意反省仪表能否灵敏牢靠。
2.4.1.2运转中的操作与维护
〔1〕挂档变速前,先要扳开离合器。
〔2〕操作离合器时,必需轻匀、颠簸。
〔3〕运用卷扬机时,严禁将升降手把和制入手把同时闸紧。
〔4〕在钻进进程中,随时留意轴承、齿轮传动力等有无冲击声;
温度能否超越烫手温度〔60℃〕。
假定发现效果应及时处置。
2.4.2钻机的保养
钻机的保养作业按以下要求停止。
2.4.2.1每班保养
〔1〕将机器外表洗擦洁净,留意坚持底座滑道、立轴、导向杆的滑动面清洁和良好的润滑形状。
〔2〕紧固外表一切起固定作用的螺钉、螺帽和保险销。
〔3〕依照要求向需求润滑部位和油嘴加注过量的机油或黄油。
〔4〕反省各密封部位有无漏油现象,如有,立刻消弭。
〔5〕反省皮带的松紧能否适宜,有无损伤。
〔6〕反省各齿轮箱和压力油箱的油位,必要时加添油液。
〔7〕消弭机器在本班内发作的一切缺点。
2.4.2.2每周保养
〔1〕彻底停止每班保养所规则的各项作业。
〔2〕反省立轴箱或转盘箱的油量能否适当,停止必要的加添。
〔3〕反省卡盘有无松动和损伤,将卡盘上盖卸开,将卡盘外露局部擦拭洁净,并注入黄油。
〔4〕反省摩擦离合器、升降机的制带的作用能否牢靠,肃清制带上的泥、油等脏物,并停止必要的修整。
〔5〕反省手动油泵的作用能否牢靠。
2.4.2.3每月保养
〔1〕彻底停止每周保养所规则的各项作业。
〔2〕清洗液压油箱和过滤器。
反省液压油能否清洁,有无蜕变,必要时应予改换。
〔3〕反省传动变速箱、立轴箱或转盘箱、离合器油泵传动齿轮箱中油料能否清洁,必要时应予改换。
〔4〕对一切采用润滑油润滑的部位,普遍加上足够的润滑油。
〔5〕反省离合器、传动变速箱、回转器〔或转盘〕、横梁卡盘、升降机等主要部件的技术状况,如有损伤应停止修缮或改换。
2.4.3钻机检修
机械检修任务十分重要,消费单位要合理布置,把任务和检修无机结合起来,钻机检修周期参见表2-1-3。
表2-1-3钻机检修周期表
类别
间隙时间
〔运转小时〕
检修要求
反省和修缮内容
小修
356~400
反省调整
改换机油,紧固各部位衔接螺栓。
调整链条和三角皮带的松紧水平,压紧圆锥滚动轴承的透盖。
反省并调整转盘大小伞齿轮背帽的松紧水平,一般销键的改换。
中修
1500~2000
主要零部件的拆检到达运转圆滑,温度正常,增加晃动和噪音
拆洗离合器,修圆制带,修换销键,主要易损零件〔如轴、齿轮、轴承的修换〕
大修
5000~6000
片面反省修缮、恢复设计制造的技术功用
机体磨损局部的焊补镗孔,主要零部件的修换,校正机架,铆接制带,整钉铭牌,外表喷漆。
3钻具
钻具即钻进工具,它由自动钻杆、钻杆、钻铤、岩芯管、沉淀管、各种衔接接头、接箍以及钻头组成。
这里主要引见几种常用的钻头和扩孔器。
3.1硬质合金钻头
硬质合金钻头的结构要素有钻头体、切削具出刃、切削具镶焊角、切削具在钻头底面的排布、切削具在钻头上的数目、钻头的水口和水槽等。
硬质合金钻头适宜于7级以下硬度的岩石中钻孔,有较高的钻进效率。
与钻粒钻头相比,它具有钻进时钻机颠簸,本钱低,孔壁圆整,不受钻孔方向的限制等优点,但在稳固岩石中钻进效率不高。
常用硬质合金钻头的结构型式及主要参数见表2-1-4。
表2-1-4常用硬质合金钻头的型式及主要参数
钻头
结构型式
钻头直径
主要尺寸〔mm〕
肋骨数
硬合金数〔粒〕
备注
D
D1
d
C
阶梯
肋骨钻头
152/112
130
116
10
4
14
132/92
110
96
112/73
91
77
9.5
12
93/57
61
8
77/42
46
单双粒
154/131
142.5
135
—
18
134/112
123
12~18
114/92
103
95/73
84
9
79/57
68
59
56
49
42
6
内外镶
合金钻头
152/133
10~12
132/114
112/94
93/75
6~8
75/59
58/40
三八延续掏槽式
94/74
4组(12)
78/58
3组(9)
59/39
2组(6)
扭方柱硬合金钻头
113/93
6~9
品字形硬合金钻头
114/93
5组(15)
95/74
79/58
全断面
矛式
114
95
79
翼片钻头
结构型式和主要尺寸参见图2-3-7和表2-3-4
取芯钻头的钻头直径表示方法是以分子表示包括出刃的外径,以分母表示包括出刃的内径。
通常所称〝钻头直径〞是指不包括合金出刃的钻头最大外径〔D〕。
全断面钻头的直径是指包括合金出刃的钻头最大外径。
〔1〕阶梯肋骨钻头。
阶梯肋骨钻头是用T105型硬合金切削具焊接而成的,其特点是肋骨片较厚、水口宽、钻进时孔底呈阶梯状。
可钻进3~5级岩层。
如页岩、砂页岩和胶结不严密的砂岩等。
〔2〕内外镶硬合金钻头。
内外镶硬合金钻头镶有T313型硬质合金,在较稳固地层也可镶T105切削具,可斜镶也可直镶。
适用于3~5级岩层,如均质石灰岩、大理石、较松懈的砂岩及页岩等,也可镶T110型合金,用以钻进5~7级和局部8级不均质岩层,如长兴灰岩、硅化灰岩和凝灰岩等。
〔3〕三八式硬合金钻头。
也称三八延续掏槽式硬合金钻头,这种钻头把T105、T107、T110型小、中、大八角柱状硬质合金切削具顺序排成一组,发生延续掏槽,扩槽的破岩作用,耐磨性较高,适用于5~7级多裂隙地层。
〔4〕扭方柱硬质合金钻头。
也称〝负前角阶梯钻头〞,该钻头镶T130型硬质合金,方柱切削具改动45°
,分外、中、外三环散布。
并把切削具成10~15°
负前角斜镶。
三环的底出刃不同,成阶梯状。
其特点是能接受较大的轴向压力,不易崩刃,可钻进5~7级及局部8级中硬岩层。
特别适用于钻进研磨性大,平均性差的岩层,如辉长岩、玄武岩、砂岩、风化的辉绿岩、闪长岩、矽嘎岩、硅化的页岩和石灰岩等。
〔5〕矛式钻头。
矛式钻头是一种不取芯、全断面硬质合金钻头,钻头主翼片呈锥形,侧翼片较短,起扩孔保径作用,镶T310型硬质合金切削具。
钻头中间有一个φ27mm的水眼,为增大水流速度,可制成φ14mm的收敛式水眼,构成强力冲洗。
适用于钻进2~4级白色黏土,疏松砂岩及塑性强的地层。
〔6〕三翼片阶梯硬质合金钻头。
翼片阶梯硬质合金钻头体的外形呈炮弹形,可用普通钻粒钻头改制,翼片用15mm厚钢板制成阶梯形,在翼片边缘镶S306型硬质合金。
这种钻头适用于钻进3~4级页岩,局部5级砂页岩及灰岩,是适于强力规程的一种钻头。
其规格尺寸见表2-1-5。
表2-1-5三翼阶梯式硬质合金钻头尺寸单位mm
钻头直径(mm)
D2
D3
R
L1
L2
134
94
58
70
90
86
62
55
170
71
67
43
160
51
27
66
40
45
3.2金刚石钻头
3.2.1金刚石钻头与扩孔器
金刚石钻头具有钻进效率高,钢材消耗少等优点。
它不受岩石硬度、钻孔方向的限制。
金刚石钻头与扩孔器可分为表镶或孕镶两种方式,这里主要引见的是孕镶金刚石钻头与扩孔器。
依据地矿规范,孕镶金刚石钻头和扩孔器的规格区分见表2-1-6、表2-1-7。
表2-1-6金刚石钻头尺寸表单位:
mm
类型
规格
+0.5
+0.3
+0.1
-0.1
d1
-0.05
-0.10
d2
d3
+0.2
d4
d0
水口〔个〕
单
管
钻
头
φ46
44
29
39
37.5
32
34.5
3~6
φ56
54
47.5
44.5
47
4~12
φ66
64
57.5
52
54.5
57
6~14
φ76
76
74
69
67.5
64.5
8~16
双
φ36
36
35
21.5
31
29.5
32.5
2~4
41
39.5
42.5
49.5
65
59.5
69.5
72
表2-1-7金刚石扩孔器尺寸表单位:
d1ˊ
+0.05
d2ˊ
扩
孔
器
46.5
31.5
56.5
41.5
66.5
51.5
76.5
61.5
+
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