【摘要】在原有施工设备的基础上,经过对SGX—12直斜两用钻塔简单和富有实效的改造,完成70°斜孔的施工。
2011年10、11月,在辽宁省岫岩县石庙子镇丁字峪金矿岩心钻探施工中,金矿分配给我处钻机四个钻孔,共计700多米的岩心钻探工作量。钻孔的具体地质设计如下:倾角70°,方位角155°;孔深,180—220米。
在此之前,我单位施工过的斜孔最大倾角是78°,70°倾角的斜孔从未施工过。要施工倾角70°的钻孔,必须对原有的钻塔进行改造改装,同时钻探规程参数也要调整并在施工中注意才能施工。我处技术人员依据保证对于300米钻杆有足够提升能力的前提下最小程度地改造钻塔。经过简易改装的钻塔圆满地完成了该矿区四个钻孔的施工。现整理介绍如下:
施工设备
连云港黄海机械厂生产的XY-4型岩心钻机,动力机为R4105涡轮增压柴油机;衡阳探矿机械厂生产的BW-250型泥浆泵,配15Kw电动机;20Kw的小发电机组为相关用电设备提供电力;张家口探矿机械厂生产的SGX-13型钻塔,钻塔的大致参数如下,钻塔天车轴线高度是12.84米,移摆立根长度是9—10米,可进行75—90°的钻孔施工;唐山金石超硬材料有限公司生产的SJ-1000型的绳索绞车及系列钻杆、绳索钻具总成等等。
理论计算
SGX—13型钻塔为直斜两用钻塔,按钻塔的安装图纸的要求,倾角为75°斜孔时,天车位置在顶层的后面,钻机位置在底层的前面,固定钻机的基枕距钻塔前斜面边枕的距离是950mm。根据三角函数计算,天车中心点在基枕面的垂直投影点到孔位的距离是3440mm(即tg15°*12840mm=3440mm)。考虑到钻机高度、固定的底枕长度、宽度等因素,钻机已没有再向前边枕方向移动的可能。换句话说就是:按照这种安装方式打倾角70°的钻孔,钻机是不能安装的。按正切三角函数计算验证,倾角70°时,天车在基枕面的垂直投影点到孔位的距离是4674mm(即tg20°*12840mm),4674-3440=1234mm>950mm(也就是说这种情况下,钻孔位置已经位于钻塔之外了)。所以,这种方式受制于钻塔的实际设计不可能施工倾角为70°的斜孔。如把天车安装位置降低到钻塔的第六层,其垂直高度为9814mm。那么,天车在基枕面的垂直投影点到70°斜孔孔位的距离应该是3572mm(即tg20°*9814mm=3672mm),3572-3440=132mm。也就是说,天车的安装位置下降至钻塔的第六层,70°斜孔钻机安装位置(即水平距)仅比75°斜孔钻机安装位置向前边枕方向移动132mm。前面已经提过,钻机已不可能再向前边枕方向移动,所以只能考虑天车向钻塔后立面方向移动132mm,也可以达到相同的效果和目的。钻塔的六层平面方框纵向完全可以满足天车向后立面移动132mm的要求。因此,这种方法在理论上完全成立。
实际改造
因为天车重量很重,不适合下移安装到第六层的平面方框内——其图号为R601、R602、R603、R604这四根横撑,外径比较细仅为Φ48mm,而且六层的面积也比天车所在的顶层名义面积(1.2*1.3m)大许多,为:1.8565*2.1315m。在此,加工制作一个两排四轮的导向滑车组安装在六层的平面方框内。此滑车轴径设计为Φ32mm,两轴距为340mm(与天车滑轮的直径相同),同轴上的两轮间距为64mm(与天车两滑轮的间距相同),四个滑轮的直径为Φ240mm,四个滑轮两两一组,通过两根轴,固定安装在两块8mm厚160*850mm的钢板之内。前端开Φ52mm孔眼,穿一根长2500mm的Φ50钻杆(前杠)横跨置于R602、R604之上,R711后侧。后部对开孔眼固定32mm的销轴,此销轴也通过两个特制的卡扣(或钢丝绳)固定在后立面的R603与增加强度的一根长2500mm的Φ50mm钻杆上。这里注意的就是可以调节卡扣或钢丝绳的长度,保证导向滑车组比天车向后立面方向水平移动132mm,以保证导向滑车组的中心点在基枕面的投影点到75°孔位的水平距为3572mm。导向滑车组安装固定完毕后,必须在滑车组的前杠到钻塔前边枕之间架设游动滑车导向钢丝绳(Φ19.5mm)一根,此导向钢绳的倾角也基本为70°。改装后的钻塔导向滑车中心点轴线高度是9.814米,移摆立根长度是6米多(2根绳索钻杆),可进行70—65°的孔深不超过300米的钻孔施工。
其他注意事项按斜孔施工规范执行,钻进规程参数的掌握基本与80°斜孔相同,班长操作要细心一些,润滑剂的使用要稍高一些,这也是预料之中的。除去搬迁难度、送水距离远和天气渐冷因素之外,实际的施工效率并不低,总共一个半月的时间圆满完成了4个钻孔735米的钻探工作量,各项指标都达到了甲方的技术要求。可以说为以后的70°斜孔、乃至更低倾角的斜孔施工积累了宝贵的经验。
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