針對水電工程地質(zhì)情況施工對國產(chǎn)反井鉆機(jī)的改良

1、對1.4m鉆頭進(jìn)行改良，使之適應(yīng)硬巖施工

LM-200型反井鉆機(jī)擴(kuò)孔鉆頭由6把對稱擴(kuò)孔滾刀組成，其中2把在

中心，稱為中心刀，另外4把在外側(cè)，稱為邊刀。呈對稱布置。在實(shí)際擴(kuò)孔鉆進(jìn)過程中，發(fā)現(xiàn)外面4把擴(kuò)孔邊刀擴(kuò)孔負(fù)荷較大，容易受磨損，需要經(jīng)常更換，而里面2把的中心刀負(fù)荷較小，基本不需要更換。這樣由于負(fù)荷不均勻?qū)е峦饷驺@頭盤刀更換頻繁，降低了造孔速度，同時(shí)也造成了里面擴(kuò)孔中心刀閑置，在經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證并仔細(xì)研究了各滾刀的運(yùn)行軌跡后。將里面的其中1把擴(kuò)孔盤刀改裝到了外面，這樣保證了每把擴(kuò)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(jìn)度，降低了施工成本。改裝前和改裝后的擴(kuò)孔鉆頭布置見附圖2。

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

附圖2：改裝前、后的擴(kuò)孔鉆頭布置圖

2、改變原來穩(wěn)定鉆桿的配置方法，更好的控制鉆進(jìn)精度

在?216m導(dǎo)孔鉆進(jìn)時(shí)，原廠家設(shè)計(jì)連接鉆頭的第一、二根鉆桿為穩(wěn)定鉆桿，然后接一般鉆桿，穩(wěn)定根據(jù)地質(zhì)情況布置，以此控制鉆進(jìn)偏斜。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)該方法存在一定的弊端，導(dǎo)孔產(chǎn)生偏斜一般前20～30m發(fā)生，為了更好的控制鉆進(jìn)精度，在?216m導(dǎo)孔鉆進(jìn)時(shí)連接鉆頭的第一～八根鉆桿均為穩(wěn)定鉆桿，按此布置后，導(dǎo)孔鉆進(jìn)的偏斜均在1%以內(nèi)。

3、擴(kuò)孔鉆頭中心管的改進(jìn)

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

a:由廠家提供的擴(kuò)孔鉆頭中心管 b: 經(jīng)改良的擴(kuò)孔鉆中心管（加長并增加合金穩(wěn)定條）

附圖3：改裝前、后的擴(kuò)孔鉆頭鉆頭中心管布置

4、擴(kuò)孔鉆頭冷卻系統(tǒng)的改進(jìn) LM-200型反井鉆機(jī)擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)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(jìn)行冷卻。由于導(dǎo)孔較小，而擴(kuò)孔鉆頭較

大，通過自流的水僅能冷卻位于中間的擴(kuò)孔滾刀，而外圍幾把滾刀無法冷卻，導(dǎo)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(tǒng)進(jìn)行了改造，即在原利用孔口自流水冷卻的同時(shí)，從鉆機(jī)頂部連接一根2寸冷卻水管通過鉆桿中心孔，然后在擴(kuò)孔鉆頭底盤上各引一4〞管進(jìn)入 附圖4：改良后鉆頭冷卻系統(tǒng)各滾刀。使各滾刀在運(yùn)轉(zhuǎn)中均能受到冷卻，這樣不僅使?jié)L刀使用時(shí)間
比原來增加了一倍，同時(shí)也加快了施工進(jìn)度。改裝后所增加的擴(kuò)孔冷卻系統(tǒng)見附圖4。

5、擴(kuò)孔鉆頭破巖滾刀的改進(jìn)

LM-200型反井鉆機(jī)擴(kuò)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(jìn)行破巖，在進(jìn)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(jìn)行主排風(fēng)洞的擴(kuò)孔施工中，發(fā)覺擴(kuò)孔速度相當(dāng)緩慢，而鉆頭磨損較大。最初是認(rèn)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(xì)分析滾刀破巖原理后，認(rèn)為是齒間距過大，難以達(dá)到破巖效果，在將4齒滾刀調(diào)整為5齒滾刀、齒間距調(diào)整為5cm后，造孔速度明顯提高，最后將滾刀調(diào)整為6齒滾刀、齒間距調(diào)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(kuò)孔鉆頭擴(kuò)孔鉆頭破巖滾刀

目前我局根據(jù)不同的巖石級別設(shè)計(jì)了三種擴(kuò)孔鉆頭，擴(kuò)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(diào)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(diào)整為4 cm。并委托鉆頭生產(chǎn)廠家按我局設(shè)計(jì)的鉆頭類型進(jìn)行生產(chǎn)。在以后施工中進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出更加完美的擴(kuò)孔鉆頭。