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      1. 探礦工程在線 > 正文

        無錫金帆YGL-S100型聲波鉆機

        發布時間:2013年05月22日
        來源:探礦工程在線

        YGL-S100型聲波鉆機

         

        1  聲波鉆機的鉆進原理及特點

        1.1  聲波鉆進的原理

        聲波鉆進的主要設備是振動回轉動力頭,動力頭能夠產生可以調節的高頻振動和低速回轉作用,通過圍繞平衡點進行重復擺動而形成振動,能量在鉆桿中積累,當達到其固有頻率時,引起共振而得到釋放、傳遞。能量通過鉆桿的高效傳遞,使鉆桿和鉆頭不斷向巖土中鉆進。振動波能量垂直傳遞到鉆柱上,頻率一般可達到4000~10000/分,沖擊功可達到20000-200000。由于屬于較低的機械波振動范圍,能夠引起人的聽覺,所以習慣上稱為聲波鉆進。

        聲波鉆進是鉆進深厚覆蓋層和砂礫石復雜地層的最好方法,鉆柱的低速回轉保證能量和磨損平均分配到鉆頭的工作面上。當振動與鉆桿的自然諧振頻率疊合時,就會產生共振。此時鉆桿的作用就像飛輪或彈簧一樣,把極大的能量直接傳遞給鉆頭。高頻振動作用使鉆頭的切屑刀刃,以切削、剪切、斷裂的方式排開其鉆進路徑上的巖土,甚至還會引起周圍巖土粒液化,讓鉆進變得非常容易。

        另外,振動作用還把土粒從鉆具的側面移開,降低鉆具與孔壁的摩擦阻力,也大大提高了鉆進速度,在許多地層中鉆速高達20-30m/ h。

        1.2  聲波鉆機具有如下的技術特點

        (1)應用范圍廣。廣泛適用于工程勘察,環境保護調查孔,地源熱泵孔,砂金地質勘探、大壩及尾礦監測孔,海洋工程勘察,大壩基礎的鉆探取樣,以及微型樁、水井孔等。

        (2)地層適應范圍寬。0-300的深厚堆積體、各種松散層:如砂土、粉砂土、粘土、礫石、粗礫、漂礫、冰磧物、碎石堆、垃圾堆積物,以及軟巖中,能有效、高速的進行連續原狀取樣鉆進,以及全套管成孔。而這是傳統鉆進工法無法比擬的。

        (3)鉆進速度快。聲波鉆進是振動、回轉和加壓三種鉆進力的有效疊加,特別是振動作用,不僅有效破碎巖石,同時也使巖土排開和液化,從而獲得較高的鉆進速度。通常鉆速在20-30/小時,比常規回轉鉆進方法快5倍以上。

        (4)巖土樣保真度好。聲波鉆進可在覆蓋層和軟基巖中采集直徑大,代表性強,保真度好、不混層的連續巖土樣。擾動降到最低,尤其適合應用在需要采集原狀樣及無污染樣品的場合。

        (5)環境污染少,是綠色施工法。通常情況下,聲波鉆進可不使用泥漿或添加泥漿處理劑的鉆井液,少用水或者不用水,鉆進產生的廢棄物比常規鉆進少70 %80 %,從而減少了鉆井液對環境的污染。此外,施工過程環保,施工時噪音低,對周邊環境影響小。

        (6)施工安全性好。聲波鉆進采用了套管跟進護壁技術,套管跟進和取樣同時進行。外套管能夠很好地保護孔壁,防止孔壁坍塌。同時還可隔離含水層,避免交叉污染。由于有外層套管的保護,因此不怕卡鉆、埋鉆,鉆孔過程孔內事故少。

        7)施工工藝多樣可以使用繩索鉆進工藝,實現不提鉆取樣;也可采用單管、單動雙管取樣鉆進。能用較大直徑的套管(4-12吋)高效連續鉆進。

         (8)鉆進成本低。國外聲波鉆機施工,一般要求每天鉆進進尺100米以上,由于鉆進速度快,縮短了施工周期,降低了勞動力費用;不用泥漿及少水鉆進,材料消耗少;鉆進產生的廢物少,減少了現場清理費用。

         

        2  YGL-S100型聲波鉆機性能參數

        無錫金帆鉆鑿設備股份有限公司歷經兩年的研發,引進日本利根公司聲波動力頭技術,制造出國內第一臺YGL-S100型聲波鉆機。

        性能參數

        1 鉆孔深度  100m

        2 鉆孔直徑  91~130mm

        3 動力頭  型式:液壓馬達驅動?手動開閉式

                  回轉動作:正轉、反轉

                  最大扭矩:(低速)5400Nm/(高速)2700Nm

                  輸出轉速:(常用)41rpm/82rpm

        4 振動器  型式:偏心重錘式?液壓馬達驅動

                  最高震動頻率:(高速)4000cpm

                  最大起振力: 78KNm8000kgf

        5 空氣減震裝置  型式:(加壓時)自給式減震裝置

                              (起拔時)空壓機式減震裝置

                        行程(量):(加壓側)75mm/(起拔側)25mm

        6 動力頭開箱  067°(通過直徑170mm

        7 給進裝置  型式:液壓油缸驅動?倍速鏈條給進

                    加壓力:Max.40KN

                    提升力:Max.60KN

                    行程:3500mm

        8 桅桿  型式:型鋼焊接式

                桅桿滑移行程:600mm

        9 絞車  型式:液壓馬達驅動帶機械剎車

                起吊能力:11KN(單繩)

        10 孔口裝置  型式:液壓油缸式  有沖扣裝置

                     最大通孔直徑:230mm

        11履帶底盤與動力    型式:液壓驅動履帶型

                            發動機:6BTA5.9-C125  康明斯

                            發動機馬力:170ps/1800rpm

        12 總質量   8500kg

        13 自選項目  泥漿泵:BW-160BW-200

                     泥漿攪拌機

         

        3  生產試驗情況

        中國水電顧問集團中南勘測設計研究院水建司向家壩項目部,采用無錫金帆鉆鑿設備股份有限公司生產的YGL-S100型聲波鉆機,結合具體工程,進行了生產性試驗。于2013118日至130日在向家壩電站污水廠進行了不取樣快速成孔鉆進;及201341日至410日在云南水富縣育才路安置小區內進行了取樣鉆進。

        YGL-S100型聲波鉆機在向家壩水電站做監測孔施工

        YGL-S100型聲波鉆機在向家壩水電站做繩索取樣施工

        此次在向家壩取樣試驗中,對YGL-S100型聲波鉆機的取樣能力進行了很好的驗證,得出如下結論:

        (1)經過此次生產性試鉆驗證,YGL-S100聲波鉆機的主要性能參數能達到了設計要求,鉆機性能穩定。鉆機在該項目中現突出,其獨特的鉆進能力,得到外方專家、施工單位及參觀客戶的好評。

        (2)地層適應性強。在監測孔施工中,能一徑順利穿過非常復雜的地層:堅硬塊石填方層、松散沙礫層、強風化層及基巖。

        3)鉆孔速度快。在填石層(大灰巖塊,卵礫石)平均小時進尺34米;砂礫石層、粘土層、淤泥層或不含較大孤石的覆蓋層鉆進時,成孔速度快,平均實效可達20米。基巖平均時效45米。

        4)在深厚砂礫石層中取樣鉆進速度快、取樣率高,可獲取原狀樣。在覆蓋層層取樣率可達95%以上,在砂礫層也有80%以上;

        5)繩索取芯鉆進不提鉆,能連續、高速取出原狀樣;由于不需提鉆取樣或更換鉆頭,巖樣不混層,反映了地層真實的情況。

        6)單動雙管鉆具取樣時,內管不回轉,能取出無擾動的原狀樣。鉆進時,鉆套管內直接下取樣器取樣,取樣后,鉆套管繼續鉆進護壁。

        7在取樣鉆進過程中可以少水或無水鉆進,可以避免對巖樣造成污染,可以取出較為完整的原狀巖樣,大大提高了巖樣的保真度,為正確的分析地質狀況提供了真實的依據。

        8)鉆孔質量好,鉆孔直線度高。監測儀器由鉆套管內直接下放,由于鉆套管是內平,無卡阻,順利投放到孔位。

        9)鉆具不怕卡鉆、埋管。由于聲波動力頭的高頻振動的特性,使巖土排開和液化,鉆具不拍卡鉆、埋管,處理孔內事故能力極強。

        (10)應增加系列配套鉆具,在鉆進較深時更換較小直徑的鉆具,可提高鉆進速度和鉆孔深度;針對硬巖,礫石層等較硬的地層配套不同的鉆頭。

        [責任編輯:dww]

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