針對水電工程地質情況施工對國產反井鉆機的改良

針對水電工程地質情況施工對國產反井鉆機的改良

1、對1.4m鉆頭進行改良，使之適應硬巖施工

LM-200型反井鉆機擴孔鉆頭由6把對稱擴孔滾刀組成，其中2把在

中心，稱為中心刀，另外4把在外側，稱為邊刀。呈對稱布置。在實際擴孔鉆進過程中，發現外面4把擴孔邊刀擴孔負荷較大，容易受磨損，需要經常更換，而里面2把的中心刀負荷較小，基本不需要更換。這樣由于負荷不均勻導致外面鉆頭盤刀更換頻繁，降低了造孔速度，同時也造成了里面擴孔中心刀閑置，在經過反復驗證并仔細研究了各滾刀的運行軌跡后。將里面的其中1把擴孔盤刀改裝到了外面，這樣保證了每把擴孔盤刀均勻受力，在不增加任何投入的情況下，加快了施工進度，降低了施工成本。改裝前和改裝后的擴孔鉆頭布置見附圖2。

a:由廠家提供的對稱擴孔盤刀 b: 經改良的非對稱擴孔盤刀（按滾刀的工作量布刀）

附圖2：改裝前、后的擴孔鉆頭布置圖

2、改變原來穩定鉆桿的配置方法，更好的控制鉆進精度

在?216m導孔鉆進時，原廠家設計連接鉆頭的第一、二根鉆桿為穩定鉆桿，然后接一般鉆桿，穩定根據地質情況布置，以此控制鉆進偏斜。根據施工經驗該方法存在一定的弊端，導孔產生偏斜一般前20～30m發生，為了更好的控制鉆進精度，在?216m導孔鉆進時連接鉆頭的第一～八根鉆桿均為穩定鉆桿，按此布置后，導孔鉆進的偏斜均在1%以內。

3、擴孔鉆頭中心管的改進

LM-200型反井鉆機擴孔鉆頭中心管主要作用為連接擴孔鉆頭與鉆桿，長度約為50cm。由于接頭部位離擴孔鉆頭較近且該部位所承受的扭矩較大，應力容易集中，在初期擴孔施工中經常出現與其它鉆桿的連接部位斷裂。為此我局經過研究后，將擴孔中心管長度加長至1.5m，并將擴孔中心管采用合金穩定條加固，經過加固后的擴孔鉆頭在后期施工中基本不出現斷裂現象。改裝前和改裝后的擴孔中心管布置見附圖3。

a:由廠家提供的擴孔鉆頭中心管 b: 經改良的擴孔鉆中心管（加長并增加合金穩定條）

附圖3：改裝前、后的擴孔鉆頭鉆頭中心管布置

4、擴孔鉆頭冷卻系統的改進 LM-200型反井鉆機擴孔鉆頭擴孔施工期間的冷卻主要靠采用在孔口通過自流形式落至鉆頭上進行冷卻。由于導孔較小，而擴孔鉆頭較

大，通過自流的水僅能冷卻位于中間的擴孔滾刀，而外圍幾把滾刀無法冷卻，導致外圍滾刀在工作中因過熱容易損壞。鑒于此情況，我局將冷卻系統進行了改造，即在原利用孔口自流水冷卻的同時，從鉆機頂部連接一根2寸冷卻水管通過鉆桿中心孔，然后在擴孔鉆頭底盤上各引一4〞管進入 附圖4：改良后鉆頭冷卻系統各滾刀。使各滾刀在運轉中均能受到冷卻，這樣不僅使滾刀使用時間
比原來增加了一倍，同時也加快了施工進度。改裝后所增加的擴孔冷卻系統見附圖4。

5、擴孔鉆頭破巖滾刀的改進

LM-200型反井鉆機擴孔鉆頭破巖滾刀一般為4齒滾刀，齒間距為6cm，采用4齒滾刀在八級以下的巖石基本能滿足破巖要求，我局在水布埡電站的豎井及斜井施工中就是采用由廠家提供的4齒滾刀進行破巖，在進入小

灣電站和三板溪電站后，巖性為花崗巖，巖石級別十二級。在初期進行主排風洞的擴孔施工中，發覺擴孔速度相當緩慢，而鉆頭磨損較大。最初是認為合金鉆頭難以滿足造孔要求，于是先將合金鉆頭改為金鋼石鉆頭，但效果仍不是太明顯，后仔細分析滾刀破巖原理后，認為是齒間距過大，難以達到破巖效果，在將4齒滾刀調整為5齒滾刀、齒間距調整為5cm后，造孔速度明顯提高，最后將滾刀調整為6齒滾刀、齒間距調整為4cm后，在花崗巖中造孔速度能滿足要求。改裝前和改裝后的破巖滾刀見附圖5。

a:由廠家提供滾刀（四齒） b: 第一次改良的滾刀（五齒） c: 第一次改良的滾刀（六齒）

（適用于十級以下巖石） （適用于十一～十三巖石） （適用于十四以上巖石）

附圖5：改裝前、后的擴孔鉆頭擴孔鉆頭破巖滾刀

目前我局根據不同的巖石級別設計了三種擴孔鉆頭，擴孔鉆頭的滾刀布置采用改良的布景形式。硬度八至十級的巖石采4齒合金滾刀、齒間距為6cm；十一至十三級的巖石采用5齒金剛石滾刀、齒間距調整為5cm；十四至十六級的巖石采用6齒金剛石滾刀、齒間距調整為4 cm。并委托鉆頭生產廠家按我局設計的鉆頭類型進行生產。在以后施工中進一步總結經驗，設計出更加完美的擴孔鉆頭。