新型轻便浅孔取样钻机的研制
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摘要
轻便浅孔取样钻机广泛用于浅层矿产资源与油气资源勘探、浅层环境科学取样钻探、工程地质勘察取样,以及坑道、巷道成孔施工等很多领域。
随着国民经济的大发展,浅层成孔和取样的任务量持续增多,但国内轻便浅孔取样钻机种类较少,结构型式单调,满足不了难进入地区及干旱缺水地区的钻孔取样要求。为此,中国地质大学(北京)科学钻探国家专业实验室立项开放课题进行新型轻便浅孔取样钻机的研制工作。
本钻机吸取了国内外轻便钻机的结构型式特点,结合作业环境和取样要求,设计出一种振动冲击式、轻型的、易拆装、方便搬迁的新型轻便浅孔钻机。按钻机设计的一般流程和方法对该钻机进行了升降机构、振动冲击机构、机座和导向机构等的选择与设计。选择设计了手摇绞车的升降机构,由振动冲击夯改进的振动冲击机构,滑橇框架式底座,三立柱机架等。
对钻机进行了加工制作,并做了两次钻进取样试验,第一次试验后对钻机及时进行改进,第二次试验时取出了较为完整的土样,较好的检验了钻机的钻进性能,又出现新的问题,需要对钻机作进一步的改进。
该钻机的研制对丰富我国的浅孔取样钻探设备、满足偏远地区、缺水地区成孔取样的施工需要,满足取样纯洁的需要,都有重要的意义。
New portable shallow hole sampling drill rigs are used mostly to prospect the shallow mineral resources and oil & gas resources, to obtain sample for environmental research, to obtain sample for geotechnical engineering prospecting and drilling construction in sap and laneway.
With the great developments of national economy, the task of drilling shallow hole and sampling soils becomes more and more. But the domestic shallow hole sampling drill rigs are short of patterns and the patterns are monotonous. The current shallow hole drill rigs can’t meet the desire of shallow hole drilling and sampling in difficultily entered area and dry area. Thus, National Lab of Scientific Drilling of CUGB(China University of Geosciences(Beijing)) engages in research of shallow hole sampling drill rigs.
Through referring to the features of structural patterns of portable drill rig in home and aboard, a vibrant and impact,lightweight, easy to knocked-down, conveniently transitted drill rig is designed. Lift mechanism,vibration and impact mechanism,the base,orienting mechanism and etc.are selected and designed by routine method. The hand winch is selected as lift mechanism, the improved vibration- impact rammer is selected as vibration and impact mechanism. The skid-framework base is selected, rack of three columns is selected.
The drill rig is made and manufactured, then two sampling tests are carried out.The drill rig is improved duly after the first test. The entire soil sampling is obtained when the second test.Good drilling performance of the drill rig is verified, yet the new problems apper,the drill rig needs to be improved ulteriorly.
The research of the drill rig has an important significance of enriching of shallow hole sampling equipment,of meeting the drilling and sampling construction in remote area and dry area ,of meeting the need for obtaining pure sampling.
随着国民经济的大发展,浅层成孔和取样的任务量持续增多,但国内轻便浅孔取样钻机种类较少,结构型式单调,满足不了难进入地区及干旱缺水地区的钻孔取样要求。为此,中国地质大学(北京)科学钻探国家专业实验室立项开放课题进行新型轻便浅孔取样钻机的研制工作。
本钻机吸取了国内外轻便钻机的结构型式特点,结合作业环境和取样要求,设计出一种振动冲击式、轻型的、易拆装、方便搬迁的新型轻便浅孔钻机。按钻机设计的一般流程和方法对该钻机进行了升降机构、振动冲击机构、机座和导向机构等的选择与设计。选择设计了手摇绞车的升降机构,由振动冲击夯改进的振动冲击机构,滑橇框架式底座,三立柱机架等。
对钻机进行了加工制作,并做了两次钻进取样试验,第一次试验后对钻机及时进行改进,第二次试验时取出了较为完整的土样,较好的检验了钻机的钻进性能,又出现新的问题,需要对钻机作进一步的改进。
该钻机的研制对丰富我国的浅孔取样钻探设备、满足偏远地区、缺水地区成孔取样的施工需要,满足取样纯洁的需要,都有重要的意义。
New portable shallow hole sampling drill rigs are used mostly to prospect the shallow mineral resources and oil & gas resources, to obtain sample for environmental research, to obtain sample for geotechnical engineering prospecting and drilling construction in sap and laneway.
With the great developments of national economy, the task of drilling shallow hole and sampling soils becomes more and more. But the domestic shallow hole sampling drill rigs are short of patterns and the patterns are monotonous. The current shallow hole drill rigs can’t meet the desire of shallow hole drilling and sampling in difficultily entered area and dry area. Thus, National Lab of Scientific Drilling of CUGB(China University of Geosciences(Beijing)) engages in research of shallow hole sampling drill rigs.
Through referring to the features of structural patterns of portable drill rig in home and aboard, a vibrant and impact,lightweight, easy to knocked-down, conveniently transitted drill rig is designed. Lift mechanism,vibration and impact mechanism,the base,orienting mechanism and etc.are selected and designed by routine method. The hand winch is selected as lift mechanism, the improved vibration- impact rammer is selected as vibration and impact mechanism. The skid-framework base is selected, rack of three columns is selected.
The drill rig is made and manufactured, then two sampling tests are carried out.The drill rig is improved duly after the first test. The entire soil sampling is obtained when the second test.Good drilling performance of the drill rig is verified, yet the new problems apper,the drill rig needs to be improved ulteriorly.
The research of the drill rig has an important significance of enriching of shallow hole sampling equipment,of meeting the drilling and sampling construction in remote area and dry area ,of meeting the need for obtaining pure sampling.
引文
[1]刘辉,等.空气反循环钻进工艺在物探爆破孔施工中的试验应用研究.探矿工程(岩土钻掘工程),2001,(1):34。
[2]周德全.湖泊沉积记录与过去全球变化.矿物岩石地球化学通报,2006,7,25(3):261。
[3]刘宝林,等.湖泊环境科学钻探施工技术.探矿工程,1999,(2):47--49。
[4]宋涛,等.冬季呼伦湖环境科学钻探冰上湖泊钻探平台及取样技术.探矿工程(岩土钻掘工程),2008,(10):1--3。
[5]赵国隆,刘广志.中国勘探工程技术发展史集.北京:中国物价出版社,2003,3。
[6]北京探矿机械厂网站,XY系列: http://www.bjtk.com.cn/Web/ChanPinJieShao/ChanPinJieShao.html
[7]江苏省无锡探矿机械总厂有限公司网站http://www.wxtkc.com/cn/ReadNews.asp?NewsID=238
[8]邹知华,杨孝球,刘贵元.争光10-1型取样钻机与钻进.北京:地质出版社,1981,12。
[9]地质矿产部勘探技术研究所编.国内外地质勘探钻机图册. 1985。
[10]地质部地质机械仪器公司.WT-2型钻机使用说明书.北京:中国工业出版社,1965,10。
[11]江苏省无锡探矿机械总厂有限公司网站http://www.wxtkc.com/cn/ReadNews.asp?NewsID=167
[12]北京探矿机械厂网站,轻型钻机: http://www.bjtk.com.cn/Web/ChanPinJieShao/ChanPinJieShao.html
[13]朱文鉴,等.TGQ系列勘察取样钻机(具)的研究.探矿工程(岩土钻掘工程),2004,(2): 33-36。
[14]北京探矿工程研究所网站http://www.bjiee.com.cn/newweb/chinese/Bs_ProductShow.asp?ArticleID=154 http://www.bjiee.com.cn/newweb/chinese/Bs_ProductShow.asp?ArticleID=155
[15]赵海涛,等. QK系列多功能取样钻机的研制.探矿工程(岩土钻掘工程),2007(,9):53-55,65。
[16]张志民.轻便快速振动冲击取样机具与钻进工艺的研究.[中国地质大学(北京)硕士学位论文].北京:中国地质大学(北京),2007,5。
[17]梁成华.轻便型松散(软)地层原状取心全液压钻探机具的研制. [中国地质大学(北京)硕士学位论文].北京:中国地质大学(北京),2002,6.10,12。
[18]赵大军,等.山地丘陵地区地震勘探轻便铝合金钻机及配套机具的研究与开发.探矿工程,2003,增刊161-163,166。
[19]阿特拉斯科普柯公司(中国)网站.Underground core drilling rigs http://pol.atlascopco.com/SGSite/default_prod.asp?redirpage=products/area.asp&redirid=Exploration%20Drilling&view=&plid=ZH&slid=EN&GetonBoard=Yes&LanguageID=Yes
[20]杨惠民.钻探设备.北京:地质出版社,1988,11。
[21] http://www.foremostmobile.com/index_voyager.php?category=16 http://www.foremostmobile.com/index_geoenviro.php?category=10
[22] http://www.atm.qc.ca/eng/hydraulic-drill-hrm.html
[23] http://www.sedidrill.com/fra/cata-som.htm
[24]冯德强.钻机设计.武汉:中国地质大学出版社,1993,10。
[25] C.P. Chugh,Ken Steele,V.M.Sharma.Design Criteria for Drill Rigs:Equipment and Drillingtechniques.A.A.Balkema Publishers,USA,1996。
[26]孙建华.大直径桩孔套管搓管机起拔力和回转扭矩的确定[J].西部探矿工程(岩土钻掘矿业工程),1997,5,9(2):58-59。
[27]张庆生.建筑机械设计.北京:中国建筑工业出版社,1991,11。
[28]机械设计手册(第三卷)北京:机械工业出版社,2000,6。
[29]鄢泰宁.岩土钻掘工程学.武汉:中国地质大学出版社,2001,8。
[30]张玉虎,等.振动冲击夯的力学模型及其解法的研究[J].建筑机械,1993,7。
[31]刘鸿文.材料力学.北京:高等教育出版社,1997,7.274。
[32] Soil Sampling.American Society of Civil Engineers Press,2000。
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