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概述 

張家口康保液壓深井鉆機，鉆機是在不開挖地表面的條件下，鋪設(shè)多種地下公用設(shè)施(管道、電纜等)的一種施工機 械，它廣泛應(yīng)用于供水、電力、電訊、天然氣、煤氣、石油等管線鋪設(shè)施工中，它適用于沙土、粘土、 卵石等地況，我國大部分非硬巖地區(qū)都可施工。工作環(huán)境溫度為-15℃~+45℃。水平定向鉆進技術(shù)是 將石油工業(yè)的定向鉆進技術(shù)和傳統(tǒng)的管線施工方法結(jié)合在一起的一項施工新技術(shù)，它具有施工速度快、施工精度高、成本低等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于供水、煤氣、電力、電訊、天然氣、石油等管線鋪設(shè)施工 工程中。水平定向鉆進設(shè)備，在十幾年間也獲得了飛速發(fā)展，成為發(fā)達國家中新興的產(chǎn)業(yè)。目前其發(fā)展趨勢正朝著大型化和微型化、適應(yīng)硬巖作業(yè)、自備式錨固系統(tǒng)、鉆桿自動堆放與提取、鉆桿連接自 動潤滑、防觸電系統(tǒng)等自動化作業(yè)功能、超深度導(dǎo)向監(jiān)控、應(yīng)用范圍廣等特征發(fā)展。該種設(shè)備一般適用于管徑φ300~φ1200mm的鋼管、PE管，zui大鋪管長度可達1500m，適應(yīng)于軟土到硬巖多種土壤條 件，應(yīng)用前景廣闊。下面因此對水平定向鉆的研究意義十分重要！  鉆機的相關(guān)產(chǎn)品與關(guān)鍵技術(shù)及分類   1.1國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品的發(fā)展特點 鉆機在國內(nèi)*采用了電液比例控制技術(shù)、機電液一體化PLC控制技術(shù)、動力頭閉式回路節(jié)能、防觸電報警等多項*技術(shù)。在鉆桿自動裝卸鉆桿、 自動錨固、自動潤滑、自動鉆進和回拖、觸電保護等方面具有創(chuàng)新點，主要技術(shù)性能指標達到了國外同類產(chǎn)品的*水平，在提高工作效率，安全防護，減輕勞動強度等方面居國內(nèi)同類型產(chǎn)品的水平。

張家口康保液壓深井鉆機該系列產(chǎn)品在國內(nèi)*采用了電 液比例控制技術(shù)、機電液一體化PLC控制技術(shù)、動力頭閉式回路節(jié)能、防觸電報警等多項*技術(shù)。 在鉆桿自動裝卸鉆桿、自動錨固、自動潤滑、自動鉆進和回拖、觸電保護等方面，主要技術(shù)性能指標達到了國外同類產(chǎn)品的*水平，在提高工作效率，安全防護，減輕勞動強度等方面居 國內(nèi)同類型產(chǎn)品的水平。國外的Ditch Witch公司是世界上生產(chǎn)非開挖定向鉆機較*的公司，具有*的控制技術(shù)和良好的通訊設(shè)備，技術(shù)性 能*、操作性能良好，典型的施工工程有上海信息港工程、黃埔江工程等。另外，生產(chǎn)水平定向鉆機的國外公司還有美國的AU??GERS公司，INGERSOLL—RAND公司，德國 的FLOWTEX、HUTTE公司，英國的POWERMOLE、STEVE VICK公司，瑞士的TER??RA公司，加拿大的UTILX公司和意大利的 TECNIWELL公司等。目前國外水平定向鉆的產(chǎn)品大都具有以下幾個技術(shù)特點：主軸驅(qū)動齒輪箱 采用高強度鋼體結(jié)構(gòu)，傳動扭矩大，性能可靠；全自動的鉆桿裝卸存取裝置；大流量的泥漿供應(yīng)系統(tǒng)和流量自動控制裝置；*的液壓負載反饋，多種電氣邏輯控制系統(tǒng)，高質(zhì)量的PLC電子 電路系統(tǒng)確保長時間地工作可靠性；高強度整體式鉆桿以及鉆進和回拖鉆具；快速錨固定位裝置；*的電子導(dǎo)向發(fā)射和接收系統(tǒng)。

特點 

1)中小型定向鉆機多采用橡膠履帶底盤，具有自行走功能，減小對人行道和草坪的損壞。帶鉆桿自動裝卸裝置，可方便地裝卸鉆桿，減輕操作者的勞動強度，提高工作效率；大型鉆機帶隨車吊，便 于吊裝鉆桿； 

 2)系列化程度高，從2T到600T，適合不同口徑和長度，各類地層的施工；具有多種硬巖施工方 法，如泥漿馬達、頂部沖擊、雙管鉆進，能進行軟、硬巖層的施工。  

3)液壓系統(tǒng)采用電液比例控制技術(shù)，或負荷傳感系統(tǒng)，液壓元件采用了*成熟的產(chǎn)品

4)應(yīng)用*的PLC控制和電液比例控制技術(shù)，主要實現(xiàn)四個方面的自動控制功能：自動鉆進，自動回拖、自動錨固，和行走時的無級變速控制和轉(zhuǎn)向控制，自動化程度高。   5)作業(yè)安全和舒適，具有駕駛室，具有無線 (或有線)導(dǎo)向控制系統(tǒng)、地下電纜與管道探測技術(shù)、防觸電安全保護技術(shù)、遠程控制緊急停機技術(shù)等安全 措施，確保機器和人員的安全。  

6)*的鉆進規(guī)劃設(shè)計軟件：如VERMEER公司的ATLAS BORE PLANNER軟件和美國十方公司的DRILLSMART軟件等，專為HDD(水平定向 鉆進)施工而開發(fā)，可根據(jù)施工要求和資料，模擬生成設(shè)計施工路線和報告。

中空動力頭  

中空動力頭的設(shè)計的實現(xiàn)：中空動力頭是水平定向鉆的關(guān)鍵作業(yè)部件，其可靠性及質(zhì)量的好壞將 直接影響整機的正常使用，該部件應(yīng)實現(xiàn)鉆進和輸送泥漿的功能，同時要考慮齒輪的潤滑，泥漿輸送系統(tǒng)的密封等。動力頭一般由低速大扭矩馬達驅(qū)動減速機，由減速機驅(qū)動減速箱機構(gòu)，由減速箱輸出 軸驅(qū)動鉆桿轉(zhuǎn)動，輸出軸中空，輸出軸一端接有旋轉(zhuǎn)接頭，通過旋轉(zhuǎn)接頭注入泥漿。另外目前在國內(nèi)市場上12到15噸級的水平從上面的動力頭的性能參數(shù)對比來看，國內(nèi)動力頭在推拉力、旋轉(zhuǎn)扭矩、轉(zhuǎn)速及泥漿通流量等參數(shù)基本相同，國外各廠家為了適應(yīng)不同的用戶市場，主要參數(shù)各有所差別，有的側(cè)重于大的旋 轉(zhuǎn)扭矩，有的側(cè)重于大的推拉力。一般而言，zui大輸出扭矩的多少決定了鉆機擴孔能力的大小，zui大拉力的大小決定了拖拉管道的長度。事實上如果擴孔質(zhì)量好，鉆機不需要很大的拉力就能將管線拉 動。還應(yīng)清楚動力頭采用的中、低速液壓馬達驅(qū)動，驅(qū)動方式；目前主要有三種：選用通孔式低速大扭矩馬達直接驅(qū)動，泥漿直接從中間通孔輸入，輸出軸直接連接鉆具。此種方式受液壓馬達的限制，僅 限于小型鉆機中應(yīng)用；選用低速大扭矩液壓馬達經(jīng)齒輪箱驅(qū)動，根據(jù)回轉(zhuǎn)扭矩的需要可以由一個液壓馬達驅(qū)動，也可以由兩個、甚至是三個液壓馬達驅(qū)動。液壓馬達可以在齒輪箱的前后對稱，也可以環(huán) 繞輸出軸成環(huán)形或扇形布置。馬達有選用法國波克蘭公司的徑向柱塞馬達，如CASE、威猛的鉆機；由于擺線馬達價格較低，國內(nèi)廠家多選用擺線馬達。 齒輪箱一般需一級齒輪減速。此種方式應(yīng)用較普遍；液壓馬達通過減速機再經(jīng)齒輪減速箱驅(qū)動。液壓馬達為高速馬達，可以是一個或兩個，減速機選用行星齒輪減速機。齒輪箱一般需兩級齒輪減速。 由于高速馬達、行星減速機比較成熟，二者結(jié)合使動力頭的轉(zhuǎn)速范圍更寬，且其價格和低速大扭矩方案差不多，徑向尺寸相對較小導(dǎo)向定位  

導(dǎo)向定位檢測與控制系統(tǒng)：導(dǎo)向定位檢測與控制系統(tǒng)是該鉆機的主要輔助作業(yè)部件，該部件采用 無線或有線探頭發(fā)射裝置及地面接收顯示裝置，探測深度一般為10~15M，且可連續(xù)顯示測量頂角及 鉆頭面向角。自動裝卸裝置   鉆桿柔性自鉆進導(dǎo)向儀   定向鉆進導(dǎo)向儀：該裝置是一套完整的信息系統(tǒng)。它包括智能型的無線抗干擾雙頻探頭或有線探頭發(fā)射裝置，手提液晶顯示儀及遠距離同步顯示器，探測深度一般為10~16M，可連續(xù)顯示鉆頭的深度、面向角、溫度，電池狀況等信號。以保證施工的順利完成。管線探測儀   地下管線探測儀(探地雷達)；地下管線探測儀是一種重要的輔助探測設(shè)備，它由一臺發(fā)射機和一 臺接收機構(gòu)成。用于探測工作區(qū)內(nèi)的地下管線分布情況，為用戶設(shè)計鉆進軌跡提供重要的參考依據(jù)。目前，國內(nèi)外普遍采用的探測方式有：激光、GPS、超聲波、CT(X光斷層掃描)、CCTV同軸電纜可視 化檢測、陀螺儀等。進口探測儀采用了雙水平線圈和垂直線圈電磁技術(shù)、以超聲波的形式對地下管線進行斷層掃描，根據(jù)多點探測結(jié)果可立體地繪制出地下管線分布圖。電氣系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)   液壓系統(tǒng)的*性與可靠性：關(guān)鍵件選用*進、可靠的液壓元件，以確保液壓系統(tǒng)的可靠性。水平定向鉆的電氣系統(tǒng)主要分為：發(fā)動機部分、油門控制、泥漿泵控制、自動潤滑控制、地 面行走控制、虎鉗控制、鉆桿的自動裝卸控制、自動鉆進控制、動力頭雙速控制、鉆機的故障診斷功能、防高壓電保護、鉆進監(jiān)控等幾個部分。電器件一般由左控制臺、右控制臺、繼電器箱、輔 助控制臺、設(shè)置控制臺、行走控制盒、備用控制盒組成。

自鉆式中空錨桿的結(jié)構(gòu)： 

自鉆式中空錨桿由中空鉆桿、鉆頭、間隔器、聯(lián)接器、墊板、螺母等六部分組成。鉆頭為耐磨合金鋼鑄造而成，并設(shè)漿液出孔。鉆頭有“一”字型、“十”字型、“圓錐”型等多種型式，可根據(jù)巖土層的情況選擇不同的型式，中空錨桿由高抗拉強度合金鋼無縫鋼管制造而成，連接器、間隔器、墊片、螺母均由合金鋼鑄造而成，間隔器也可用塑料制成。

自鉆式錨桿的特點 

1、 自進式中空注漿錨桿采用良好的厚壁無縫鋼管材料、*快捷的表面螺紋成形工藝以及做工精良的配件，真正實現(xiàn)了自鉆式錨桿鉆孔、注漿、錨固等功能的統(tǒng)一。 

2、 自進式中空注漿錨桿前有穿透力強的鉆頭，在一般鑿巖機械的作用下，可以輕易穿透各類巖石。 

3、 具有連續(xù)的標準波形螺紋，可以作為鉆桿配合鉆頭完成鉆孔成錨孔。

4、 鉆桿的錨桿體無需拔出，其中空可作為注漿通道，從里至外進行注漿。

5、 高效能的止?jié){塞使注漿能保持較強的注漿壓力，充分地充填空隙，固定破碎巖體，高強度的墊板、螺母可以將深層圍巖應(yīng)力均勻地傳遞到周壁圍巖上，達到圍巖與錨桿互為支護的目的。 

6、 由于該類錨桿三位一體的功能使得它在各類圍巖條件下施工時，不需套管護壁、預(yù)注漿等特殊手法也能形成錨孔并保證錨固與注漿效果。    

自鉆式中空錨桿的特點與應(yīng)用 

自鉆式錨桿是一種中空的錨桿，其本身兼作鉆桿和注漿管。注漿前可作吹塵管，即排除鑿巖形成的粉塵，注漿時漿液通過中空錨桿從鉆頭噴出，填充錨桿周圍的鉆孔和地層裂隙，使錨桿與周圍土質(zhì)凝固成一體，形成鋼管水泥柱，起到加固的作用。鉆頭的大小可控制鉆孔的大小，一般鉆孔的尺寸約為錨桿直徑的2到3倍。它是集鉆孔、注漿、錨固等多功能的新型高科技支護產(chǎn)品。桿體長短靈活，具有加接延長的特性，不僅適用于鐵路、隧道、礦山、水利樞紐、邊坡、堤壩、橋基、江海湖河邊、高層建筑基礎(chǔ)及建筑物加固等工程；更適用于地基下沉、塌孔、裂縫、坍塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的治理。同時在狹窄的環(huán)境內(nèi)施工極為方便，具有其它錨固材料無法替代的效果高風壓沖擊器是一種沖擊鑿巖工具，但他與其它鑿巖工具不同的是，鑿巖過程中它始終留在孔的底部，活塞直接沖擊鉆頭。   

壓縮氣體經(jīng)過鉆桿進入沖擊器，而后從鉆頭排出，排出的廢氣被用來排碴。沖擊器的回轉(zhuǎn)運動由回轉(zhuǎn)頭提供，軸推力由推進器提供，通過釬桿傳遞到?jīng)_擊器上。 

結(jié)構(gòu)原理： 

潛孔沖擊器是由活塞、內(nèi)缸、配氣座、逆止閥和鉆頭附件等安裝在細長的外缸內(nèi)，外缸的上有裝帶扳手口和聯(lián)接螺紋的上接頭，下端裝有螺紋連接的卡釬套?？ㄢF套主要用于向鉆頭傳遞推進力和回轉(zhuǎn)運動?？ōh(huán)控制鉆頭的軸向運動，而逆止閥是當停止供應(yīng)壓氣時，用來妨止巖碴等雜物進入沖擊器。鉆進過程中，鉆頭被推進沖擊器，并壓在卡釬套上，此時活塞直接沖擊鉆頭進行鑿巖。當鉆頭提離孔底是，開始強吹。

使用與維護： 

1、因為沖擊器的接頭和接頭都是右旋螺紋，所以鉆進工作過程中，應(yīng)始終保持沖擊器右回旋。

2、開孔時，應(yīng)采用zui小的沖擊和推進力，使鉆頭平穩(wěn)地進入巖層。  

3、推進力和鉆具重量匹配是很重要的，推進器的推力必須隨鉆具重量的變化而變化。  

4、沖擊器通常采用的回轉(zhuǎn)速度一般為15—25rpm，轉(zhuǎn)速越快，鑿速也就越快，但在堅硬巖石中，轉(zhuǎn)速應(yīng)減小，以便保證鉆頭不過分磨損。  

5、因為堵塊和空穴都可能導(dǎo)致卡鉆，因此應(yīng)定期采用沖擊器強吹，定期清洗孔底。  

6、在接桿過程中，巖碴和各種雜質(zhì)會掉進沖擊器中，因此必須蓋好松開的鉆桿螺紋端部，確保鉆桿不粘巖碴和粉塵。  

7、沖擊器的合理潤滑不能忽視，否則會加速沖擊器的磨損甚至造成破壞。  

四、常見故障及解決方法： 

故障（一）：潤滑油不夠或沒有潤滑導(dǎo)致過早磨損或損壞   原因：潤滑油達不到?jīng)_擊器的沖擊結(jié)構(gòu)  

排除方法：檢查潤滑裝臵，從沖擊器頂部往下注油或增大壓氣含油量  

故障（二）：沖擊結(jié)構(gòu)不工作或工作不正常       

原因 ：1.氣路被堵塞               

2.活塞和內(nèi)、外缸之間，活塞和配氣座的間隙太大。 

3.沖擊器被臟物堵死  

4.活塞或釬頭尾管斷裂  

排除方法：

1.檢查氣壓，檢查氣路是否暢通。  

2.拆開沖擊器，檢沖擊器的使用和維護 

1、保證足夠的工作氣壓        

沖擊器在低于規(guī)定的工作氣壓的條件下勉強工作時，其沖擊 功和頻率都將降低，因而不能有效的破碎巖石和有力地將鑿下的巖渣及時排出孔外，使鑿巖速度急劇下降，釬頭磨損加劇，鉆孔成本大幅增高，所以決不能在低于規(guī)定的工作氣壓下勉強進行工作。 

2、選擇合理的轉(zhuǎn)速   

在選擇鉆具的轉(zhuǎn)速時，應(yīng)該根據(jù)不同的巖種來決定。對于可 鑿性較好的巖石，希望兩個相鄰的鑿痕間的距離大一些，即轉(zhuǎn)速選高些；反之，巖石可鑿性較差的情況下，轉(zhuǎn)速應(yīng)選低一些。

3、保持一定的軸壓   

施于沖擊器上的軸壓，以沖擊器工作時不產(chǎn)生反跳現(xiàn)象為 宜。軸壓過大時，在可鑿性較差的巖石上作業(yè)時會增大回轉(zhuǎn)機構(gòu)的負荷，發(fā)生損壞回轉(zhuǎn)機構(gòu)和鉆桿的事故，同時也會加快鉆具的磨損；在可鑿性較好的巖石上作業(yè)時，則會因鉆進太快而造成夾鉆事故。

4、保證可靠的潤滑         

每鉆完一口井，都應(yīng)將沖擊器拆開清洗，裝配后加入一定量 的液壓油或機械油。沖擊器的潤滑油夏季用20號機械油，冬季用5~10號機械油或5號紗錠油。

5、  保證氣路清潔通暢         

沖擊器在裝上鉆機之前，后接頭孔應(yīng)暫時堵塞，防止異物落 入；鉆桿在于沖擊器連接前，應(yīng)先將孔內(nèi)吹靜。

6、鉆具嚴禁逆轉(zhuǎn)         

鉆桿與沖擊器均為螺紋連接，逆轉(zhuǎn)會造成落孔事故。因此， 在工作時嚴禁使鉆具逆轉(zhuǎn)，拆卸鉆桿時，孔內(nèi)部分不允許逆轉(zhuǎn)。

7、停鉆時不可先停止供氣         

當鉆至預(yù)定井深，停止鉆進時，不可立即停止向沖擊器供氣， 以免由于突然停氣而使尚未排出孔外的巖渣落到孔底將鉆具埋住造成夾鉆事故。而是應(yīng)當先將沖擊器稍微提離井底，使沖擊器停止沖擊，強力吹掃排渣，待孔口不在有巖渣及巖粉排出時再停氣，然后下放鉆具，停止回轉(zhuǎn)。

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