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文檔簡介

其次章鉆孔灌漿設(shè)備第一節(jié)鉆孔設(shè)備1鉆孔設(shè)備的一般配置灌漿工程的鉆孔設(shè)備包括鉆機(jī)和鉆進(jìn)工具。鉆進(jìn)工具是指水龍頭以下與其連接組成的全套工具。不同的鉆進(jìn)方法機(jī)具配置不完全相同。圖2.1-1為回轉(zhuǎn)式巖芯鉆機(jī)主要設(shè)備布置及鉆具結(jié)構(gòu)示意圖。本節(jié)介紹水利水電工程中常用的鉆機(jī)和主要鉆孔工具。(a)(b)(c)(d)圖2.1-1回轉(zhuǎn)式巖芯鉆機(jī)主要設(shè)備布置及鉆具結(jié)構(gòu)示意圖a-金剛石鉆進(jìn)的鉆具;b-硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的鉆具;c-全斷面鉆進(jìn)的鉆具;d-鋼粒鉆進(jìn)的鉆具;1-鉆機(jī);2-動力機(jī);3-水泵或泥漿泵;4-鉆塔;5-鋼絲繩;6-水龍頭;7-送水管;8-吸水管;9-水箱;10-主動鉆桿;11-套管;12-鉆桿接箍;13-鉆桿;14-鉆桿鎖接頭;15-沉淀管;16-沉淀管接頭;17-巖芯管;18-鉆里鉆頭;19-鉆鋌;20-鉆鋌接箍;21-鉆鋌鎖接頭;22-巖芯管接頭;23-擴(kuò)孔器;24-金剛石鉆頭;25-全斷面鉆頭;26-硬質(zhì)合金鉆頭2鉆機(jī)2.1鉆機(jī)的功能鉆機(jī)是造孔的專用設(shè)備,其基本功能是以機(jī)械動力帶動鉆機(jī),以回轉(zhuǎn)、沖擊、振動或沖擊回轉(zhuǎn)等方式在地殼中鉆進(jìn)成孔。2.2鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)原理目前,水利水電鉆探灌漿主要應(yīng)用油壓給進(jìn)式立軸鉆機(jī)和轉(zhuǎn)盤鉆機(jī)。其基本組成可概括為“三大機(jī)構(gòu)”、“兩大系統(tǒng)”,即:回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、給進(jìn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu);機(jī)械傳動系統(tǒng)和液壓傳動系統(tǒng)。機(jī)械傳動系統(tǒng)機(jī)械傳動系統(tǒng)是將輸入的動力經(jīng)變速、變向、變矩安排給回轉(zhuǎn)、升降機(jī)構(gòu)。其作用有三:①變速變矩;②安排動力;③轉(zhuǎn)變運動形式和換向。該系統(tǒng)主要包括聯(lián)軸節(jié)、離合器、變速箱和分動箱。液壓傳動系統(tǒng)液壓傳動系統(tǒng)是利用油泵輸出的壓力油液驅(qū)動油馬達(dá)、油缸等液動機(jī)構(gòu),以使立軸回轉(zhuǎn)和把握給進(jìn)機(jī)構(gòu)、移動鉆機(jī)、松緊卡盤及擰卸鉆桿等。該系統(tǒng)主要包括:動力機(jī)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及幫助裝置。動力機(jī)構(gòu)——油泵或稱力量轉(zhuǎn)換器,由它供應(yīng)油路系統(tǒng)的壓力油,作為整個液壓系統(tǒng)工作的動力源。常用的油泵有齒輪泵、葉片泵與柱塞泵等。操縱機(jī)構(gòu)——又稱把握、調(diào)整裝置。它包括:調(diào)整壓力的壓力閥(溢流閥、減壓閥等);調(diào)整速度的節(jié)流閥;變換方向的換向閥等各種不同的閥類。執(zhí)行機(jī)構(gòu)——又稱液動機(jī),它包括實現(xiàn)往復(fù)運動的各種型式的油缸及旋轉(zhuǎn)運動的油馬達(dá)等。幫助裝置——包括油箱、油管、油接頭、濾油器及把握儀表等?;剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是回轉(zhuǎn)鉆具,帶動鉆頭裂開孔底巖石。油壓給進(jìn)、機(jī)械傳動式鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有立軸式回轉(zhuǎn)器和轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)器。.1立軸式回轉(zhuǎn)器的組成、結(jié)構(gòu)型式及特點立軸式回轉(zhuǎn)器的結(jié)構(gòu)見圖2-1-立軸式回轉(zhuǎn)器具有下列特點:(1)立軸式回轉(zhuǎn)器與給進(jìn)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上緊密聯(lián)系,構(gòu)成一個獨立的部件。回轉(zhuǎn)和給進(jìn)運動通過立軸與卡盤傳至鉆具。(2)回轉(zhuǎn)器的變角范圍大,導(dǎo)向性能好,適于鉆進(jìn)任何傾角的鉆孔。圖2-1圖2-11—橫軸(或半軸);2—主動傘齒輪;3—軸承;4—變速箱外殼;5—變角裝置;6—回轉(zhuǎn)器外殼;7—軸承;8—下壓蓋;9—立軸導(dǎo)管;10—立軸;11—被動傘齒輪;12—下卡盤;13—上卡盤;14—橫梁;15—活塞桿;16—油缸;17—活塞。(4)回轉(zhuǎn)器的錐齒輪傳動比較小。(5)回轉(zhuǎn)器本身不能擰卸鉆具,需另配擰管機(jī)。(6)回轉(zhuǎn)器的結(jié)構(gòu)簡單,制造工藝要求較高。.2轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)器的組成、結(jié)構(gòu)型式及特點轉(zhuǎn)盤就是轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)器。轉(zhuǎn)盤有兩種結(jié)構(gòu)型式:一種是心管定位式,另一種是殼體定位式。前者應(yīng)用較為廣泛。轉(zhuǎn)盤的組成和基本結(jié)構(gòu)見圖2-1轉(zhuǎn)盤具有下列特點:圖2-圖2-11—鏈輪;2—橫軸;3—軸承;4—軸頸;6—軸承座;7—主動錐齒輪;8—軸承;9—心管;10—套軸;11—從動錐齒輪;12—轉(zhuǎn)盤;13—轉(zhuǎn)柱;14—回轉(zhuǎn)梁;15—卡筒;16—螺釘;17—變速部分;18—機(jī)座;19—箱體。(2)錐齒輪付傳動比較大。(3)轉(zhuǎn)盤可以完成擰卸鉆具任務(wù),不必另配擰管機(jī)。(4)一般轉(zhuǎn)盤通孔都較大,升降鉆具可不讓開孔口。(5)轉(zhuǎn)盤的變角范圍較小,一般為60°~90°。(6)卡盤中心與轉(zhuǎn)盤中心的同心度很難保證。(7)轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)簡潔,加工制造較便利。.3給進(jìn)機(jī)構(gòu)給進(jìn)機(jī)構(gòu)是調(diào)整裂開巖石所需要的軸向壓力和把握給進(jìn)速度。目前,機(jī)械傳動式鉆機(jī)接受的給進(jìn)機(jī)構(gòu)有油壓給進(jìn)和手動機(jī)械給進(jìn)兩類。手動機(jī)械給進(jìn)機(jī)構(gòu)有手輪(把)給進(jìn)、鋼繩給進(jìn)、主動鉆桿給進(jìn)與螺旋差動給進(jìn)等形式。有的鉆機(jī)還具有雙重給進(jìn)機(jī)構(gòu),如XJ-100型鉆機(jī)既有手動給進(jìn)機(jī)構(gòu),又有蝸輪蝸桿——齒筒式和機(jī)械給進(jìn)機(jī)構(gòu)。液壓給進(jìn)是一種先進(jìn)的給進(jìn)方式,通過操縱液壓把握閥,來調(diào)整軸向壓力和給進(jìn)速度,實現(xiàn)加壓鉆進(jìn)、減壓鉆進(jìn)和快速倒桿。它除完成給進(jìn)系統(tǒng)的功能外,還可完成松緊卡盤工作。2.2.3升降機(jī)構(gòu)是用以完成鉆具、套管和附屬工具的升降工作。升降機(jī)構(gòu)的主要工作件是升降機(jī),它主要由傳動系統(tǒng)、卷筒和制動器組成。目前,常用的鉆機(jī)均接受行星輪系傳動式升降機(jī),習(xí)慣稱游星式升降機(jī)。圖圖2-1-4游星式升降機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1—升降機(jī)軸;2—升降機(jī)傳動齒輪;3—中心輪Za;4—游星輪軸;5—游星輪Zg;6—內(nèi)齒圈Zb;7—卷筒;8—提升抱閘;9—制動抱閘;10—游星架(1)游星式升降機(jī)的結(jié)構(gòu):我國鉆進(jìn)絕大多數(shù)接受卷筒與內(nèi)齒圈固定的定軸輪系傳動型游星式升降機(jī),其傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2-1(2)游星式升降機(jī)的工作原理與操縱狀況:升降機(jī)工作原理示意圖見圖2-1圖圖2-1-5行星式升降機(jī)工作原理示意圖(a)提升(b)制動(c)下降1—中心齒輪;2—行星齒輪;3—齒圈;4—支架提升:升降機(jī)接受動力后,中心輪處于轉(zhuǎn)動狀態(tài),扳下提升抱閘手把,同時松開制動抱閘,提升抱閘閘住,提升制圈及行星齒輪的支架等,此時,行星齒輪在中心齒輪帶動下只能自轉(zhuǎn)并帶動齒圈轉(zhuǎn)動,卷筒就纏繞鋼繩進(jìn)行提升。制動:扳下制動抱閘、剎住下降制圈,同時松開提升抱閘,卷筒、內(nèi)齒圈被閘住不轉(zhuǎn),鉆具停止升降。由于中心齒輪連續(xù)轉(zhuǎn)動,故在齒圈及中心齒輪的影響下,行星齒輪構(gòu)成的“轉(zhuǎn)動體”轉(zhuǎn)動,行星齒輪既自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)動方向和速度是固定的。下降:提升和制動抱閘都處于松開狀態(tài),在鉆具自重作用下,卷筒反轉(zhuǎn),放松鋼絲繩,下降鉆具。2.3鉆機(jī)的種類與選擇應(yīng)依據(jù)施工環(huán)境、巖石性質(zhì)、鉆孔深度、鉆孔方向、鉆孔直徑和灌漿方法等因素選擇高效率的鉆孔方法和鉆機(jī)。2.回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)是目前使用最多的一種鉆孔設(shè)備。按其回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的不同,回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)分為立軸式、轉(zhuǎn)盤式和動力頭式三種。其中立軸式又分為手把式、液壓式、螺旋差動式和全液壓式四種。其中,立軸式液壓鉆機(jī)由于分檔較多,轉(zhuǎn)速高,機(jī)體較輕,操作簡便、能耗較低,是我國帷幕灌漿鉆孔的主要設(shè)備,這種鉆機(jī)按其鉆進(jìn)力量分為100米、300米、500(600)米、1000米,即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四種規(guī)格,在灌漿工程中四種規(guī)格的鉆機(jī)都有應(yīng)用,但應(yīng)用較多的還是Ⅰ、Ⅱ型輕型鉆機(jī)。我國很多鉆探機(jī)械廠都能生產(chǎn)各種規(guī)格的不同型號的立軸式液壓鉆機(jī),表2-1-1表2-1-1鉆機(jī)型號鉆孔深度(m)鉆孔直徑(mm)鉆孔傾角(°)轉(zhuǎn)速(r/min)配備動力(kW)主機(jī)重量(kg)制造商XY-1A18015090~75140~101011500北京探礦機(jī)械廠XY-110075~11090~75142~5708.8500DK-15015036~590-360135~12897.5600XY-230056~3000-9065~117222950重慶探礦機(jī)械廠XY-2PC15056~1500-9081~119011650GX-ITD15075~1500-9090~60011500GX-5010075~1500-9099~3787.5360SGZ-1A15075~1100~36095~100011690杭州鉆機(jī)制造廠SGZ-ⅢA30075~1300~360129~120018.5920HXY-110048~1500-90145~60011500合肥探礦機(jī)械廠GXY-1A20046~1500-36061~65411650無錫探礦機(jī)械廠HT-150A15056~1100~36083~85411380衡陽探礦機(jī)械廠HY-1A10050~1100~360142~57011750注:主機(jī)重量有的不含動力機(jī),有的包含。2.沖擊回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)是以回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)為基礎(chǔ),在鉆頭上部連接一個特地的沖擊器(也稱潛孔錘),在鉆進(jìn)中鉆機(jī)供應(yīng)肯定的軸向壓力和回轉(zhuǎn)力矩,沖擊器給鉆具肯定頻率的沖擊能量,在孔底以沖擊和回轉(zhuǎn)切削的共同作用破巖鉆進(jìn)的一種機(jī)械。按使用動力的不同,常用的沖擊器有風(fēng)動式和液動式。與回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)相比,它鉆孔速度快,機(jī)動機(jī)敏,鉆孔費用較低。沖擊回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)的種類較多,灌漿工程中常用的型號及其性能見表2-1-2表2-1-鉆機(jī)型號鉆孔深度(m)鉆孔直徑(mm)鉆孔傾角(°)轉(zhuǎn)速(r/min)配備動力(kW)主機(jī)重量(kg)制造商QDG-2-150120~30012015~132303700北京探礦機(jī)械廠GZ-1508073~1500~9010~144372000QDG-125150~20020~9025~130111000DK-15010036~590~360135~12907.5300北京風(fēng)動機(jī)械廠MGJ-506050~700~18026~4811720重慶探礦機(jī)械廠MGY-100100100~20020~1106~162373000MD-305065~1300~9011~11815無錫探礦機(jī)械廠MD-5050110~150-10~9020~16718.5590MD-100100110~2000~9011~212373460JMZ-15030~5080~150-10~90山東地質(zhì)探礦機(jī)械廠MK-275750~9010~1557.5550煤科院西安鉆探爭辯所MK-4200750~9010~300221100SM系列60~3150~3600~46375~1109000~10500意大利soilmecKlemm802系列1502540~9080.5~1148500~21000德國寶峨公司Mustang系列★30~100阿特拉斯-柯普柯注:主機(jī)重量有的不含動力機(jī),有的包含。2.3.3沖擊式鉆機(jī)(鑿巖機(jī))在灌漿工程中多用于回填灌漿、固結(jié)(淺孔)灌漿和連接帷幕灌漿的鉆孔。雖然沖擊鉆機(jī)的釬桿也須作回轉(zhuǎn)運動,但這種轉(zhuǎn)動并不是在打擊釬桿時發(fā)生,釬頭刃在沖擊裂開巖石時并不轉(zhuǎn)動,是一種純沖擊式鉆機(jī)。在施工中常用的沖擊鉆機(jī)有手提式鑿巖機(jī)、氣腿式鑿巖機(jī)(輕型、重型)等。2.4鉆機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)鉆機(jī)是鉆探灌漿的重要設(shè)備,只有通過正常的維護(hù)和保養(yǎng),才能使鉆機(jī)延長使用壽命和保持良好的工作狀況。鉆機(jī)的維護(hù).1開動前的檢查與維護(hù)(1)檢查變速箱、回轉(zhuǎn)器、減速箱、液壓油箱等的油量是否適當(dāng)。(2)檢查制動裝置、離合器、鎖緊裝置和分動機(jī)構(gòu)等的作用是否牢靠,必要時進(jìn)行調(diào)整。(3)在開車試運轉(zhuǎn)中,留意檢查儀表是否靈敏牢靠。2.4(1)掛檔變速前,先要扳開離合器。(2)操作離合器時,必需輕勻、平穩(wěn)。(3)使用卷揚機(jī)時,嚴(yán)禁將升降手把和制動手把同時閘緊。(4)在鉆進(jìn)過程中,隨時留意軸承、齒輪傳動力等有無沖擊聲;溫度是否超過燙手溫度(60℃鉆機(jī)的保養(yǎng)鉆機(jī)的保養(yǎng)作業(yè)按以下要求進(jìn)行。.1每班保養(yǎng)(1)將機(jī)器外表洗擦潔凈,留意保持底座滑道、立軸、導(dǎo)向桿的滑動面清潔和良好的潤滑狀態(tài)。(2)緊固外表全部起固定作用的螺釘、螺帽和保險銷。(3)依據(jù)要求向需要潤滑部位和油嘴加注適量的機(jī)油或黃油。(4)檢查各密封部位有無漏油現(xiàn)象,如有,馬上消退。(5)檢查皮帶的松緊是否合適,有無損傷。(6)檢查各齒輪箱和壓力油箱的油位,必要時加添油液。(7)消退機(jī)器在本班內(nèi)發(fā)生的一切故障。.2每周保養(yǎng)(1)徹底進(jìn)行每班保養(yǎng)所規(guī)定的各項作業(yè)。(2)檢查立軸箱或轉(zhuǎn)盤箱的油量是否適當(dāng),進(jìn)行必要的加添。(3)檢查卡盤有無松動和損傷,將卡盤上蓋卸開,將卡盤外露部分擦拭潔凈,并注入黃油。(4)檢查摩擦離合器、升降機(jī)的制帶的作用是否牢靠,清除制帶上的泥、油等臟物,并進(jìn)行必要的修整。(5)檢查手動油泵的作用是否牢靠。.3每月保養(yǎng)(1)徹底進(jìn)行每周保養(yǎng)所規(guī)定的各項作業(yè)。(2)清洗液壓油箱和過濾器。檢查液壓油是否清潔,有無變質(zhì),必要時應(yīng)予更換。(3)檢查傳動變速箱、立軸箱或轉(zhuǎn)盤箱、離合器油泵傳動齒輪箱中油料是否清潔,必要時應(yīng)予更換。(4)對全部接受潤滑油潤滑的部位,普遍加上足夠的潤滑油。(5)檢查離合器、傳動變速箱、回轉(zhuǎn)器(或轉(zhuǎn)盤)、橫梁卡盤、升降機(jī)等主要部件的技術(shù)狀況,如有損傷應(yīng)進(jìn)行修理或更換。鉆機(jī)檢修機(jī)械檢修工作格外重要,生產(chǎn)單位要合理支配,把工作和檢修有機(jī)結(jié)合起來,鉆機(jī)檢修周期參見表2-1-3。表2-1-3鉆機(jī)檢修周期表類別間隙時間(運轉(zhuǎn)小時)檢修要求檢查和修理內(nèi)容小修356~400檢查調(diào)整更換機(jī)油,緊固各部位連接螺栓。調(diào)整鏈條和三角皮帶的松緊程度,壓緊圓錐滾動軸承的透蓋。檢查并調(diào)整轉(zhuǎn)盤大小傘齒輪背帽的松緊程度,個別銷鍵的更換。中修1500~2000主要零部件的拆檢達(dá)到運轉(zhuǎn)圓滑,溫度正常,削減晃動和噪音拆洗離合器,修圓制帶,修換銷鍵,主要易損零件(如軸、齒輪、軸承的修換)大修5000~6000全面檢查修理、恢復(fù)設(shè)計制造的技術(shù)性能機(jī)體磨損部分的焊補鏜孔,主要零部件的修換,校正機(jī)架,鉚接制帶,整釘銘牌,外表噴漆。3鉆具鉆具即鉆進(jìn)工具,它由主動鉆桿、鉆桿、鉆鋌、巖芯管、沉淀管、各種連接接頭、接箍以及鉆頭組成。這里主要介紹幾種常用的鉆頭和擴(kuò)孔器。3.1硬質(zhì)合金鉆頭硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)要素有鉆頭體、切削具出刃、切削具鑲焊角、切削具在鉆頭底面的排布、切削具在鉆頭上的數(shù)目、鉆頭的水口和水槽等。硬質(zhì)合金鉆頭適合于7級以下硬度的巖石中鉆孔,有較高的鉆進(jìn)效率。與鉆粒鉆頭相比,它具有鉆進(jìn)時鉆機(jī)平穩(wěn),成本低,孔壁圓整,不受鉆孔方向的限制等優(yōu)點,但在堅硬巖石中鉆進(jìn)效率不高。常用硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)型式及主要參數(shù)見表2-1-表2-1-鉆頭結(jié)構(gòu)型式鉆頭直徑(mm)主要尺寸(mm)肋骨數(shù)硬合金數(shù)(粒)備注DD1dC階梯肋骨鉆頭152/11215013011610414132/921301109610414112/7311091779.541293/57917561841277/427560467.5410單雙粒鉆頭154/131150142.5135——18134/112130123116——12~18114/9211010396——1295/73918477——979/57756861——959564942——6內(nèi)外鑲合金鉆頭152/133150—135——10~12132/114130—116——10112/94110—96——893/7591—77——6~875/5975—61——658/4056—42——4三八連續(xù)掏槽式合金鉆頭94/7491—77——4組(12)78/5875—61——3組(9)59/3956—42——2組(6)扭方柱硬合金鉆頭113/9311010396——994/74918477——6~978/58756861——659/39564942——4品字形硬合金鉆頭114/9311010396——5組(15)95/74918477——4組(12)79/58756861——3組(9)全斷面矛式合金鉆頭114110—————9591—————7975—————6056—————全斷面翼片鉆頭結(jié)構(gòu)型式和主要尺寸參見圖2-3-7和表2-3-4注:取芯鉆頭的鉆頭直徑表示方法是以分子表示包括出刃的外徑,以分母表示包括出刃的內(nèi)徑。通常所稱“鉆頭直徑”是指不包括合金出刃的鉆頭最大外徑(D)。全斷面鉆頭的直徑是指包括合金出刃的鉆頭最大外徑。(1)階梯肋骨鉆頭。階梯肋骨鉆頭是用T105型硬合金切削具焊接而成的,其特點是肋骨片較厚、水口寬、鉆進(jìn)時孔底呈階梯狀??摄@進(jìn)3~5級巖層。如頁巖、砂頁巖和膠結(jié)不緊密的砂巖等。(2)內(nèi)外鑲硬合金鉆頭。內(nèi)外鑲硬合金鉆頭鑲有T313型硬質(zhì)合金,在較堅硬地層也可鑲T105切削具,可斜鑲也可直鑲。適用于3~5級巖層,如均質(zhì)石灰?guī)r、大理石、較松散的砂巖及頁巖等,也可鑲T110型合金,用以鉆進(jìn)5~7級和部分8級不均質(zhì)巖層,如長興灰?guī)r、硅化灰?guī)r和凝灰?guī)r等。(3)三八式硬合金鉆頭。也稱三八連續(xù)掏槽式硬合金鉆頭,這種鉆頭把T105、T107、T110型小、中、大八角柱狀硬質(zhì)合金切削具挨次排成一組,產(chǎn)生連續(xù)掏槽,擴(kuò)槽的破巖作用,耐磨性較高,適用于5~7級多裂隙地層。(4)扭方柱硬質(zhì)合金鉆頭。也稱“負(fù)前角階梯鉆頭”,該鉆頭鑲T130型硬質(zhì)合金,方柱切削具扭轉(zhuǎn)45°,分內(nèi)、中、外三環(huán)分布。并把切削具成10~15°負(fù)前角斜鑲。三環(huán)的底出刃不同,成階梯狀。其特點是能承受較大的軸向壓力,不易崩刃,可鉆進(jìn)5~7級及部分8級中硬巖層。特殊適用于鉆進(jìn)研磨性大,均勻性差的巖層,如輝長巖、玄武巖、砂巖、風(fēng)化的輝綠巖、閃長巖、矽嘎巖、硅化的頁巖和石灰?guī)r等。(5)矛式鉆頭。矛式鉆頭是一種不取芯、全斷面硬質(zhì)合金鉆頭,鉆頭主翼片呈錐形,側(cè)翼片較短,起擴(kuò)孔保徑作用,鑲T310型硬質(zhì)合金切削具。鉆頭中間有一個φ27mm的水眼,為增大水流速度,可制成φ14mm的收斂式水眼,形成強力沖洗。適用于鉆進(jìn)2~4級紅色黏土,疏松砂巖及塑性強的地層。(6)三翼片階梯硬質(zhì)合金鉆頭。翼片階梯硬質(zhì)合金鉆頭體的外形呈炮彈形,可用一般鉆粒鉆頭改制,翼片用15mm厚鋼板制成階梯形,在翼片邊緣鑲S306型硬質(zhì)合金。這種鉆頭適用于鉆進(jìn)3~4級頁巖,部分5級砂頁巖及灰?guī)r,是適于強力規(guī)程的一種鉆頭。其規(guī)格尺寸見表2-1-表2-1-鉆頭直徑(mm)dDD1D2D3RL1L213411013094581107060180114901108662916055170957191674375505016079557551276640451503.2金剛石鉆頭金剛石鉆頭與擴(kuò)孔器金剛石鉆頭具有鉆進(jìn)效率高,鋼材消耗少等優(yōu)點。它不受巖石硬度、鉆孔方向的限制。金剛石鉆頭與擴(kuò)孔器可分為表鑲或孕鑲兩種方式,這里主要介紹的是孕鑲金剛石鉆頭與擴(kuò)孔器。依據(jù)地礦標(biāo)準(zhǔn),孕鑲金剛石鉆頭和擴(kuò)孔器的規(guī)格分別見表2-1-6、表2-1-表2-1-6類型規(guī)格D+0.5+0.3D1+0.1-0.1d+0.1-0.1d1-0.05-0.10d2-0.05-0.10d3+0.2d4d0水口(個)單管鉆頭φ464644293937.53234.5373~6φ565654394947.54244.5474~12φ666664495957.55254.5576~14φ767674596967.56264.5678~16雙管鉆頭φ36363521.53129.529.532.52~4φ464645294139.539.542.53~6φ565655395149.549.5524~12φ666665496159.559.5626~14φ767675597169.569.5728~16表2-1-7類型規(guī)格D-0.1D1+0.3+0.1d+0.1d1-0.05-0.10d2-0.05-0.10d3-0.1d0+0.2d1ˊ+0.1+0.05d2ˊ+0.1+0.05單管擴(kuò)孔器φ464446.531.537.53634.539.537.539φ565456.541.547.54644.549.547.549φ666466.551.557.55654.559.557.559φ767476.561.567.56664.569.567.569類型規(guī)格D+0.1-0.1D1+0.3+0.1d+0.1d1-0.05-0.10d2-0.05-0.10d3d0d1ˊd2ˊ雙管擴(kuò)孔器φ363536.5263129.5————φ464546.5364139.5————φ565556.5465149.5————φ666566.5566159.5————φ767576.5667169.5————金剛石取芯鉆具灌漿工程先導(dǎo)孔和檢查孔經(jīng)常需要實行巖芯,合理地選擇和使用取芯鉆具是提高巖芯實行率的重要條件。常用的有單管取芯鉆具、單動雙管取芯鉆具,較特殊的有三層巖芯管取芯鉆具、噴射式孔底反循環(huán)取芯鉆具等。①單管取芯鉆具它構(gòu)造簡潔,制造簡潔,操作便利。鉆具強度大,使用費用低。在完整、均質(zhì)的巖層,或?qū)θ⌒疽蟛缓芨叩臓顩r下使用。②單動雙管取芯鉆具這種鉆具的內(nèi)管接頭與外管接頭之間設(shè)有軸承組,可使內(nèi)管不隨鉆桿轉(zhuǎn)動,巖芯進(jìn)入內(nèi)管后能保持相對靜止,也不受循環(huán)液沖洗,因此取芯率高。使用單動雙管取芯鉆具能提高鉆速和回次長度,降低金剛石消耗,延長鉆頭使用壽命。單動雙管取芯鉆具可在節(jié)理、片理、裂隙發(fā)育和軟硬互層的地層中使用,是金剛石鉆進(jìn)中常用和主要的配套工具之一。③三層巖芯管取芯鉆具在某些粉狀巖層、遇水溶解地層、膠結(jié)不好的土層或?qū)r芯品質(zhì)要求很高的狀況下,要在內(nèi)管中設(shè)置第三層管,以便更好地愛護(hù)巖芯。第三層管有兩種類型:一種是塑料管(低壓聚乙烯管),另一種是金屬半合管。鉆進(jìn)時巖芯進(jìn)入第三層管中,當(dāng)裝滿巖芯的內(nèi)管總成取出后,卸去兩端的連接件,有內(nèi)管中取出第三層管。若是塑料管則用刀將其切開,若是半合管則將其分開即可取出滿足要求的巖芯。由于設(shè)置了第三層管,鉆頭內(nèi)徑將減小3mm左右。④噴射式孔底反循環(huán)鉆具這種鉆具分為彎管型和分水接頭型兩種形式。其工作原理是沖洗液在泵壓作用下由鉆桿流至噴嘴噴出,經(jīng)由稱承噴裝置進(jìn)入彎管或分水接頭,再流至鉆具外的環(huán)狀間隙,向上返出或向下流淌。由于高速射流的作用,噴嘴四周形成負(fù)壓,導(dǎo)致巖芯管中所存沖洗液被吸附流進(jìn)承噴裝置混合、流出,從而形成孔底反循環(huán)。噴射式孔底反循環(huán)鉆具在硬、脆、碎地層中鉆進(jìn),取芯牢靠,實行率高,同時由于孔內(nèi)清潔,能大大削減卡、埋鉆事故。3.3鉆粒鉆頭由于人造金剛石的應(yīng)用,金剛石鉆進(jìn)工藝進(jìn)展快速,鉆粒鉆進(jìn)的應(yīng)用大大縮小。鉆粒鉆頭標(biāo)準(zhǔn)系列有φ75、φ91、φ110、φ130、φ150五種規(guī)格。其結(jié)構(gòu)尺寸見表2-1-表2-1-規(guī)格DD1D2dd1d2bR重量(kg)φ7575576268-1266.5-1266782006.3φ9191737884-1482.5-1482951727.8φ1101109095103-14101.5-1410111516110.9φ130130110115122-16120.5-1612013615712.7φ150150130135141-16139.5-1613915715315.33.4沖擊器按動力方式,沖擊器可分為液動沖擊器、風(fēng)動沖擊器(潛孔錘)和機(jī)械作用式?jīng)_擊器。前兩種用得較多。風(fēng)動沖擊器(潛孔錘)潛孔錘是在孔底做功的沖擊器。分為閥式和無閥式兩種型式,無閥式?jīng)_擊器對風(fēng)壓要求較低,零件使用壽命長,適應(yīng)性強,較多接受。潛孔錘由配氣裝置、活塞、氣缸、外套和一些附屬零件組成。目前我國主要風(fēng)動工具廠都能生產(chǎn)不同型號、性能和規(guī)格的無閥沖擊器,其主要類型與技術(shù)參數(shù)見表2-1-潛孔錘鉆頭一般有柱齒狀或球齒狀鉆頭,其型號有φ80、φ90、φ96、φ100、φ200、φ250等。表2-1型號鉆孔直徑(mm)外徑(mm)風(fēng)壓(MPa)耗風(fēng)量(m3/min)頻率(Hz)沖擊功(kg·m)CIR6568560.5~1.22.5~5.13.8~9.1CIR8089720.5~1.24.5~8.16.4~15.3CIR9095、100800.5~1.25.0~9.214.07.9~19CIR110110、120960.5~1.27.9~14.912.8~30.6CIR1501551360.5~0.715.913.324.7~59.4CIR1701751560.5~0.716.813.331.9~76.5J-100B105~115950.4~0.7914.515J-150B150~1601360.4~0.71514.233WC-8595~120850.518~2210~168~12WC-1501651420.55~7.51519~22.7DH-4105~115920.56~2.462.28~14.722.3~33.315.2~66.5DH-6152~1651360.56~2.467.1~36.820~3145~197.7DHD-340A105~115920.56~2.462.3~13.318.1~3015.8~69.4液動沖擊器液動沖擊器是以沖洗泵輸送的高壓液流做為動力源的。液動沖擊器種類較多,其中閥式?jīng)_擊器比較成功??捎糜诠酀{工程鉆孔的主要是閥式正作用液動沖擊器,有TK系列、ZF-56型、EPL-1型等。3.4.2.1TK系列液動沖擊器TK系列液動沖擊器是一種正作用沖擊器,由冶金工業(yè)部第一地質(zhì)勘探公司探礦技術(shù)爭辯所1980年研制成功的。這種沖擊器包括:TK-56型、75型、91A型、TK-60S型和TK-75S型。其中后兩種是繩索取心沖擊回轉(zhuǎn)鉆具中的沖擊器。實踐證明,使用TK系列沖擊器能夠較大幅度地提高鉆進(jìn)效率和鉆探質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本,深受使用單位歡迎。主要技術(shù)參數(shù)見表2-1-(1).結(jié)構(gòu)與工作原理TK系列沖擊器是以高壓液流推動活塞沖錘下行沖擊鐵砧,而借彈簧力使活塞沖錘恢復(fù)到原來位置。當(dāng)活塞沖錘在沖錘彈簧的作用下處于上位,其中心孔被閥蓋住。在高壓液流作用下,活塞和閥一同下行,壓縮彈簧打擊鐵砧。在即將打鉆之前的瞬間,閥由于閥座所阻,閥與活塞沖錘分開,在閥彈簧的作用下恢復(fù)到上位。在閥離開活塞沖錘后,中心孔開放,活塞上面卸壓。活塞沖錘在彈簧作用下上返,當(dāng)其與閥接觸后,連續(xù)下行。循環(huán)周而復(fù)始,形成連續(xù)沖擊。表2-1-型號TK-56TK-75ATK-91A鉆孔直徑(mm)57、607591、110沖擊器外徑(mm)557373鉆進(jìn)方法金剛石或硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)金剛石或硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)金剛石或硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)工作壓降(MPa)高頻1.1~1.91.0~1.91.5~2.2低頻1.5~2.52.0~3.02.0~3.5工作泵量(L/min)高頻55~9060~12090~150低頻72~120120~180180~200單次沖擊功(kg.m)高頻0.4~1.30.6~1.80.7~2.0低頻0.9~3.52.90~7.205~7沖擊頻率(次/min)高頻2400~31002300~30002400~3200低頻1700~23001600~23001200~1500總長(mm)167216021700質(zhì)量(kg)253537(2)鉆具的特點①沖擊器性能良好,工作牢靠,易損件壽命長,故障少。TK-56、TK-75A型沖擊器主要易損件的壽命均高于國外同類產(chǎn)品。②沖擊器結(jié)構(gòu)簡潔,質(zhì)量輕,制造和修理簡潔,造價低,適用范圍廣,既可用于清水鉆進(jìn),也可用于含砂量低的泥漿鉆進(jìn)。③沖擊器適用于不同鉆進(jìn)方法的需要。更換閥簧與閥簧座,調(diào)整泵量,可獲得不同的沖擊功和沖擊頻率。既可用于金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn),也可用于硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。④泵壓、泵量較低,操作簡潔,使用便利,易于推廣應(yīng)用。接受金剛石沖擊回鉆進(jìn)時所用設(shè)備、附屬器具與回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)基本相同,僅需配備耐壓(大于10MPa)鋼絲編織膠管、穩(wěn)壓罐(容積20L)、防震泵壓表以及耐高壓流量表。(3)應(yīng)用效果TK系列液動沖擊回轉(zhuǎn)鉆具在全國冶金、地質(zhì)、水利水電等8個系統(tǒng)所屬200多個勘探隊推廣應(yīng)用,總進(jìn)尺近30萬m,為提高鉆進(jìn)效率和鉆探質(zhì)量做出了較大貢獻(xiàn),制造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。繩索取心沖擊器還打入國際市場,進(jìn)入澳大利亞和加拿大的鉆探機(jī)臺。該系列液動沖擊回轉(zhuǎn)鉆具榮獲1987年度冶金工業(yè)培科技進(jìn)步一等獎和1988年度國家科技進(jìn)步三等獎。生產(chǎn)實踐證明,TK系列沖擊器具有以下優(yōu)點:①鉆進(jìn)效率高,是克服金剛石鉆頭“打滑”的現(xiàn)象的有效手段。在6級以上中硬和堅硬巖層中,沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的鉆速均高于一般回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的鉆速。鉆速可提高15%~30%,最高達(dá)10余倍。巖層越硬,提高的幅度越大,在9~11級巖層中可提高30%以上。水利電力部成都勘測設(shè)計院1983年9月份使用TK-56型沖擊器鉆進(jìn)10~11級流紋巖,進(jìn)尺為835m,平均小時效率比金剛石回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)提高46%,回次進(jìn)尺提高75%。黃委會設(shè)計院地質(zhì)勘探總隊1994年在11級石英砂巖地層中使用TK-75型沖擊器進(jìn)行沖擊回轉(zhuǎn)金剛石鉆進(jìn),平均小時效率比金剛石回轉(zhuǎn)鉆提高125%,最高達(dá)193%。長江委三峽勘測爭辯院1996年在11級石英砂巖“打滑”地層接受TK-91型沖擊器進(jìn)行金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn),接受自然?孕鑲金剛石鉆頭,胎體硬度HRC40±5金剛石粒度20~40目,平均小時效率是金剛石回轉(zhuǎn)進(jìn)的幾十倍。四川冶金地質(zhì)609隊在相同地層中接受相同金剛石鉆頭沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn),純鉆進(jìn)時間利用率由24%提高到48%,臺月效率由200m提高到475m。②回次進(jìn)尺長。沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時,巖心管在高頻脈沖作用下發(fā)生抖動,使巖心順當(dāng)進(jìn)入巖心管,防止巖心堵塞。所以,無論是在裂開地層還是在傾角較大的地層,均不易發(fā)生巖心堵塞現(xiàn)象,從而提高了回次進(jìn)尺。一般狀況下,回次進(jìn)尺可提高30%~50%以上,最高可提高110%。③取心質(zhì)量好。由于削減巖心堵塞,避開了巖心磨損,因而沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)巖心實行率比回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)有顯著提高。如長江委三峽勘測爭辯院在石砂層地層接受沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn),巖心實行率由20%提高到91%,徹底轉(zhuǎn)變了“打滑”地層巖心實行率過低的現(xiàn)象,深受地質(zhì)人員歡迎。④提高壓水試驗成果質(zhì)量。沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn),孔壁光滑規(guī)章,孔徑均勻,利于壓水試驗器順當(dāng)升降及膠塞封隔試段,從而提高壓水試驗質(zhì)量。⑤延長鉆頭壽命。金剛石回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)“打滑”地層時,往往用酸腐蝕、投石英砂或地表研磨鉆頭、接受軟胎體鉆頭等方式來克服“打滑”現(xiàn)象,導(dǎo)致鉆頭壽命降低。沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)一般使用胎體硬度為HRC40~45較硬胎體鉆頭,鉆頭平均壽命可提高一倍以上。⑥降低鉆探成本。沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn),小時效率提高,回次進(jìn)尺增加,純鉆率提高,鉆頭壽命延長,縮短施工周期,從而可降低鉆探成本。一般可降低10%~30%。.2ZF-56型液動沖擊器ZF-56型液動沖擊器是一種帶減耗閥的正作用活閥式高頻沖擊器,它是由河北省地質(zhì)局綜合爭辯地質(zhì)大隊研制的,經(jīng)過生產(chǎn)試驗,取得了良好的有用效果。(1)主要技術(shù)性能外徑:54mm;鉆頭直徑:56~59mm;泵量:60~100L/min;泵壓:(2.0~3.5)MPa;沖擊頻率:42~57Hz;長度1.5m;質(zhì)量18~20kg。(2)沖擊器的特點①高頻小沖擊功,可以用于金剛石或硬度較高的硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn),不需配備減速裝置,便于大范圍推廣。②泵量小,泵壓適中,可以利用現(xiàn)有泥漿泵,無需接受新泵。③所需鉆具、鉆頭、鉆進(jìn)規(guī)程、操作方法與常規(guī)鉆進(jìn)方法大致相同,便于工人把握。④結(jié)構(gòu)簡潔,便于調(diào)試,易于修理。易損零件簡潔更換,便于加工,具有肯定壽命。⑤接受活閥式配水機(jī)構(gòu),密封點少,能夠接受輕泥漿鉆進(jìn)。⑥啟動簡潔,工作穩(wěn)定牢靠調(diào)整范圍寬。在滿足泵量、泵壓進(jìn),性能不受孔深限制。沖擊器有沖孔機(jī)構(gòu),有較高的有效作用系數(shù)。(3)應(yīng)用效果20世紀(jì)年月以來,地質(zhì)礦產(chǎn)系統(tǒng)開發(fā)出6個系列近30個規(guī)格的液動沖擊器,ZF-56型沖擊器就是其中的一種。到90年月初,該系統(tǒng)推廣液動沖擊器總臺數(shù)2000臺套,進(jìn)尺超過100多萬米。實踐證明,推廣液動沖擊器后普遍獲得較好效果,在中硬、堅硬和硬、脆、碎巖層中技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均明顯優(yōu)于回轉(zhuǎn)鉆進(jìn),鉆進(jìn)效率提高30%~60%,甚至100%以上,成本降低15%,鉆孔彎曲度得到改善。硬、脆、碎地層中巖心實行率提高到90%以上。臺月效率提高52%~100%。陜西省勘測設(shè)計院在堅硬“打滑”地層(可鉆性11級)接受ZF-56型液動沖擊器。在金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中,平均小時效率達(dá)0.47m/h,比金剛石回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)提高5倍。.3EPL-1型雙作用沖擊器EPL-1型沖擊器是一種閥式雙作用沖擊器。原長江流域規(guī)劃辦公室勘測總隊擔(dān)當(dāng)“六五”科技攻關(guān)項目“EPL-1型雙作用沖擊器”的科研任務(wù),并獲得原水利電力部科技進(jìn)步四等獎。(1)沖擊器主要技術(shù)性能外徑:54mm;鉆頭直徑:59mm;泵量60~114L/min;泵壓(1.5~2.2)MPa;沖擊頻率:17~35Hz;長度:1.8;沖擊行程:12~14mm;啟動泵壓:(200~500)kPa;啟動泵量:32~45L/min;質(zhì)量:25kg(以上數(shù)據(jù)由地質(zhì)部勘探技術(shù)爭辯所測定)。(2)沖擊器的特點目前國內(nèi)已研制的沖擊器,泵量、泵壓大都比較高,要求管路密封嚴(yán)格,現(xiàn)有水泵難以達(dá)到要求。水利水電勘探的特點是孔淺,為此,設(shè)計了一種泵壓較低、泵量較小的沖擊器,沖擊頻率和沖擊功不能滿足金剛石和硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的需要,測試表明,有以下特點:①起動性能好。泵量32L/min、泵壓200kPa便能啟動?;钊\動機(jī)敏性較好。②沖擊器正常工作時,泵壓不高,如泵壓2.1MPa、泵量90L/min。對管路密封要求可大大降低。③接受活閥式分流器,提高背壓以削減沖擊功?;铋y式分流器,使送入孔底的流量占57%。(3)沖擊器工作原理在沖擊器工作前,沖錘活閥與下活閥停在鐵砧上。液流通過沖錘活閥、鐵砧中心的通孔流向孔底。當(dāng)水泵送入的高壓液流通過鐵砧內(nèi)孔下部的節(jié)流孔時,由于節(jié)流產(chǎn)生背壓、下活閥面積大于上活閥面積,液流將沖錘活閥與下活閥抬起,并使其與上活閥1接觸,切斷水路。這時在高壓水錘力作用下,推動上活閥及沖錘活閥、下活閥一同急速下行。當(dāng)上活閥行至行程限位器時,因被限制而停止運動。而沖錘活閥與下活閥在慣性力和重力作用下,連續(xù)下行,沖擊鐵砧。上活閥在彈簧作用下復(fù)位。如此反復(fù)動作,即可沖擊鉆進(jìn)。在金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中,要維持沖擊器正常工作所需的一般應(yīng)大于100L/min。假如把這些泵量全部送入孔底,必定導(dǎo)致泵壓過大,對鉆頭產(chǎn)生浮托力,增加液流對鉆頭胎體的沖蝕和巖心的沖刷以及對鉆頭鋼體的沖蝕。因此,必需對沖擊器作功后的液體進(jìn)行分流。活閥式分流器的工作原理:經(jīng)沖擊器作功后的液流進(jìn)入分流器活閥內(nèi)腔,一部分從相隔120度的分流孔流入管外空間,另一部分從閥內(nèi)腔收縮孔流入巖心管、鉆頭到管外空間與分流體一同返回地表。當(dāng)下端壓力上升時,活閥失去原來的平衡狀態(tài),便向上運動,堵塞部分或全部分流孔,造成憋泵,預(yù)示孔內(nèi)故障,應(yīng)馬上提鉆。(4)應(yīng)用效果長辦勘測總隊在萬安、構(gòu)皮灘、三峽等水利樞紐堅硬或“打滑”地層中接受EPL—1型沖擊器進(jìn)行金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn),臺時效率比金剛石回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)提高40%~70%,回次進(jìn)尺提高75%,巖心實行率可以達(dá)到90%~95%,成本有所降低。該沖擊器性能就不斷完善。.4鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)應(yīng)依據(jù)巖性、鉆頭直徑與結(jié)構(gòu)、硬質(zhì)合金塊數(shù)、金剛石鉆頭唇部面積等因素進(jìn)行合理選擇。(1)鉆壓硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn),鉆壓的作用主要是保證切削具與巖石能緊密接觸,以便有效地傳遞沖擊功,對碎巖不起主要作用。鉆壓不宜過大,一般以(4~5)kN為宜。金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn),鉆壓與金剛石回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)基本相同。(2)鉆速硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn),轉(zhuǎn)速都較低,這是為了降低切削具的磨損和增加回次長度,一般常用低轉(zhuǎn)速60~70r/min。對硬巖或強研磨性巖石,碎巖主要靠沖擊作用。轉(zhuǎn)速一般為30~45r/min。裂隙發(fā)育地層,轉(zhuǎn)速可達(dá)120~170r/min。金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn),由于孕鑲鉆頭主要靠細(xì)粒金剛石磨削作用,因而轉(zhuǎn)速應(yīng)高。一般應(yīng)接受450~940r/min。(3)沖洗液量沖洗液量是沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的一個關(guān)鍵參數(shù)。由于沖洗液不僅影響洗孔質(zhì)量,而且直接影響沖擊器的工作性能——沖擊功和沖擊頻率,從而影響鉆進(jìn)效率。在鉆進(jìn)時,只要地層允許,水泵合適,應(yīng)盡可能接受較大的沖洗液量。沖擊器所需的沖洗液量一般在60~150L/min,這樣的沖洗液量能夠滿足洗孔和冷卻鉆頭的需要。在一般狀況下,沖擊器(500~600)kPa時就可以開頭工作,當(dāng)達(dá)到(1.8~2.0)MPa時,沖擊器工作就穩(wěn)定??咨钤黾訒r,會產(chǎn)生壓力損失,平均每百米增加(200~300)kPa。.5操作留意事項(1)初次使用時,可在孔口進(jìn)行啟動試驗。沖擊器啟動簡潔,工作正常,就可下入孔內(nèi)使用。如啟不動,首先應(yīng)檢查泵量、泵壓是否充分。必需保證足夠的泵量、泵壓,啟動正常后才可下入孔內(nèi)。(2)水泵至水龍頭的高壓膠管及接頭連接應(yīng)堅固、嚴(yán)密不漏水。鉆桿接頭要加密封,嚴(yán)防漏水。定期檢查各接頭及膠管的密封性、磨損狀況,發(fā)覺漏失與損壞,應(yīng)準(zhǔn)時處理。(3)必需配置穩(wěn)壓缸,保證沖擊器正常工作。穩(wěn)壓缸上面應(yīng)安裝壓力表,便于觀看壓力變化狀況。定期檢校水泵平安閥工作是否牢靠。(4)當(dāng)沖擊器下入孔內(nèi)離孔底0.5m時,開泵送水,然后漸漸下降鉆具。沖擊器正常工作時,再開慢車回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)0.2~0.3m,然后改為正常參數(shù)鉆進(jìn)。假如沖擊器不工作,應(yīng)將沖擊器提離孔底,轉(zhuǎn)變泵量重新啟動,直至沖擊器正常工作。如經(jīng)多次啟動,仍不沖擊,應(yīng)馬上停鉆檢查。因故障,沖擊器停止工作?;謴?fù)鉆進(jìn)時,必需將鉆具提離孔底0.2~0.3m,開泵送水,啟動沖擊器后,才可正常鉆進(jìn)。(5)沖擊器下入孔底前,應(yīng)認(rèn)真檢查沖擊器、鉆桿與鉆具的各部連接螺紋及外管磨損狀況,發(fā)覺磨損嚴(yán)峻或有裂紋時,就準(zhǔn)時更換。定期檢查沖擊器及鉆具系統(tǒng)內(nèi)孔有無堵塞現(xiàn)象,錘、閥系統(tǒng)作用是否良好,更換磨損嚴(yán)峻的零件。(6)升降沖擊鉆具,操作要穩(wěn),路途受卡或遇脫落巖心時,可輕輕晃動鉆具,如無效,可送水啟動沖擊器震松卡塞物。(7)鉆進(jìn)中可通過高壓膠管的抖動手感來推斷沖擊器是否工作,并隨時觀看泵壓變化狀況。如發(fā)覺泵壓突降,進(jìn)尺變慢或不進(jìn)尺,可上下活動鉆具或轉(zhuǎn)變泵量、泵壓使沖擊器重新工作。如處理無效,應(yīng)提鉆檢查。(8)TK系列沖擊器可通過更換閥座、閥簧來轉(zhuǎn)變沖擊器的沖擊頻率。從沖擊器性能參數(shù)可以看出,接受低頻時產(chǎn)生的沖擊功比高頻時大數(shù)倍,應(yīng)付“打滑”地層更有效。但沖擊器低頻時對泵量、泵壓的要求增大,需配備能滿足沖擊器性能參數(shù)要求的水泵和動力。(9)操作過程中,每隔24h必需拆開沖擊器,檢查密封圈、活塞桿、閥、錘頭、彈簧、鐵砧磨損狀況。如磨損嚴(yán)峻,應(yīng)馬上更換。檢查錘的自由行程是否正常,如不正常,應(yīng)準(zhǔn)時調(diào)整。(10)保持沖洗液系統(tǒng)的清潔,準(zhǔn)時消退巖粉或更換沖洗液。拆卸沖擊器時,應(yīng)使用自由鉗,防止夾扁沖擊器。(11)操作人員必需了解、生疏沖擊器的性能、構(gòu)造和特點。操作時集中精神,時刻觀看泵壓表和高壓膠管變化、機(jī)械運轉(zhuǎn)、孔口返水與鉆進(jìn)效率等狀況,發(fā)覺特別,準(zhǔn)時處理。4測斜儀在灌漿工程中,由于地質(zhì)和工藝的緣由,鉆孔偏斜是不行避開的。但孔斜會產(chǎn)生極大的危害性,如簡潔導(dǎo)致孔故發(fā)生,可能使技術(shù)人員對灌漿質(zhì)量作出錯誤的推斷等。為了防止鉆孔偏斜和訂正鉆孔偏斜,都需要進(jìn)行鉆孔測斜。在測斜工作中磁針式測斜儀是應(yīng)用最廣泛的。它有很多型號:按記錄數(shù)據(jù)方式分,有機(jī)械頂卡型,液體凝固型,電測記錄型和照相記錄型等;按一次下孔測取讀數(shù)次數(shù)分,有單點式和多點式。磁針式測斜儀只能用于非磁性干擾條件下鉆孔偏斜的測量,不能應(yīng)用于隨鉆測量中。灌漿孔不同于地質(zhì)勘探孔,它是灌漿工程的一部分,數(shù)量很多,測斜工作量很大,因此用于灌漿孔的測斜儀應(yīng)當(dāng)滿足肯定的精度要求,性能穩(wěn)定、堅實耐用、操作和修理簡便,一般不需要追求過高的精度。我國生產(chǎn)的多種型號的測斜儀,能滿足灌漿工程鉆孔施工的需要。部分測斜儀型號與規(guī)格性能如表2-1-序號型號測量范圍測量精度井下儀器生產(chǎn)廠家頂角(°)方位角(°)頂角(°)方位角(°)外徑(mm)長度(mm)重量(kg)1KXP-10~504~356±0.5±44012306上海昌吉地質(zhì)儀器廠2KXP-20~504~356±2±440123063KXZ-10~500~360±0.2±1.5404JXX-10~504~356±0.5±4401800115JTL-500~500~360±0.5±6566YSS-48F0~500~360±0.2±1.548北京海藍(lán)科技開發(fā)公司7YSS-48D0~500~360±0.2±1.5458YST-350~500~360±0.2±1.5489YSS-320~500~360±0.2±1.54510CX-10~40~3606′147800武漢勘探爭辯總院11CX-50~600~360±1′★±147100012CX-60~600~360±1′±555100013DUZ-D0~900~360±0.2±1.532西安石油儀器廠14JJX-3SⅡ0~150~360±6′±450135015上海地學(xué)爭辯所15JTL-50A0~500~358±0.5±4505601516GSX-400~1080~360±0.5±1.540地科院勘探技術(shù)爭辯所表2-1-10灌漿工程中使用的部分測斜儀型號與規(guī)格性能表其次節(jié)灌漿設(shè)備1灌漿設(shè)備的一般配置灌漿機(jī)具主要包括灌漿泵、制漿和儲漿設(shè)備、灌漿塞等。圖2-2-1為純壓式灌漿時主要設(shè)備配置示意圖,孔口封閉法灌漿的設(shè)備配置如第六章圖2-6-4。本節(jié)介紹常用的灌漿泵和漿液攪拌機(jī)和灌漿塞等。圖2-2-11-高速攪拌機(jī);2-儲漿攪拌機(jī);3-灌漿泵;4-記錄儀;5-灌漿塞;6-計量水箱;7、8-管路;9、10、11-管件;12-壓力表等2灌漿泵能產(chǎn)生肯定的壓力,可將水泥漿或其他種類漿液灌入到巖石裂隙或土的孔隙中(或是其他需要灌漿的處所)的機(jī)械,稱為灌漿機(jī),也叫灌漿泵。2.1灌漿施工對灌漿機(jī)要求灌漿施工對灌漿機(jī)的基本要求是:(1)結(jié)構(gòu)簡潔、輕松,易于拆卸和搬遷;(2)保證正常運轉(zhuǎn),不出故障,平安牢靠;(3)要有較大的工作壓力和排漿量,并且易于調(diào)整;(4)機(jī)體應(yīng)牢固,受磨件的材質(zhì)要好,經(jīng)磨耐用,易損件易于更換。2.2灌漿機(jī)的分類灌漿機(jī)依據(jù)其構(gòu)造型式和工作原理,可分為往復(fù)式泵、螺桿泵、隔膜式泵等;按其原理不同,分為氣壓式和活塞式兩種;按其工作壓力的大小,又可分為低壓(7~15大氣壓左右)、中壓(20~30大氣壓左右)和高壓(30大氣壓以上)三種。在灌漿施工前,依據(jù)灌漿的目的、技術(shù)要求和實際具體條件(包括巖石地質(zhì)條件,工作地點條件等)慎重選用灌漿泵。我國灌漿經(jīng)常使用的是往復(fù)式泵,其型式主要有:SGB6-10、2SNS、3SNS、BW250/50、BX200、BW200/60、2DN-6/30、2DN-15-40、YBS-250/120等,屬于隔膜式的泵主要是100/15(C232)砂漿泵。往復(fù)式灌漿泵往復(fù)式灌漿泵是依靠活塞部件的往復(fù)運動引起工作室的容積變化,從而達(dá)到吸入和排出液體的。往復(fù)式灌漿泵有單作用和雙作用兩種結(jié)構(gòu)型式。.1單作用往復(fù)式灌漿泵的工作原理單作用往復(fù)式灌漿泵主要由活塞、泵缸、吸漿閥、排漿閥、吸漿管、排漿管等組成,如圖2-2-2,圖圖2-2-2單作用往復(fù)式泵工作原理圖曲柄;2—連桿;3—滑塊;4—活塞;5—水缸;6—排水管;7—排水閥;8—泵室;9—吸水閥;10—吸水管;11—水池單作用往復(fù)式泵的工作原理分吸入和排出兩個過程,當(dāng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運動時,活塞將在兩個死點內(nèi)作不等速往復(fù)運動。當(dāng)活塞從泵缸左端開頭向右端移動時,泵缸內(nèi)的容積漸漸擴(kuò)大,壓力漸漸降低,形成局部真空,這時排漿閥緊閉,漿桶中的漿液在大氣壓的作用下,頂開吸漿閥,進(jìn)入泵缸內(nèi),這是吸漿過程。當(dāng)活塞行至右端頂點后,再行返回往左移動時,泵缸內(nèi)漿體受到擠壓,壓力增高,將吸漿閥擠閉,而推開排漿閥,漿液由此而出,這是排漿過程,活塞來不斷地往復(fù)運行,漿液就不斷地連續(xù)排出?;钊鶑?fù)一次,只有一次吸入和排出的過程,稱為單作用往復(fù)泵。.2雙作用往復(fù)式灌漿泵的工作原理圖2-2-3雙作用往復(fù)泵工作原理圖雙作用往復(fù)式泵的活塞兩側(cè)都有吸排水閥(如圖2-2-3圖2-2-3雙作用往復(fù)泵工作原理圖.3往復(fù)式灌漿泵的特點(1)能產(chǎn)生高的壓力。往復(fù)式泵所產(chǎn)生的泵壓可以無限上升,即往復(fù)式泵所產(chǎn)生的壓力在理論上只取決于泵本身以及管道材料的強度和原動機(jī)的功率,而與泵的幾何尺寸無關(guān)。(2)往復(fù)式泵的流量與排出壓力無關(guān)。即往復(fù)式泵的排漿量只取決于泵的活塞直徑、行程和往復(fù)次數(shù),在排出管路中任何壓力下,其流量是基本不變的。(3)往復(fù)式泵是依靠活塞在泵室中轉(zhuǎn)變?nèi)莘e而吸漿或排漿的,泵具有自吸力量。但在實際使用時,啟動前要向泵室和吸水管注滿漿(或水),以縮短啟動時間。(4)由于水力學(xué)和機(jī)械的緣由,活塞的往復(fù)次數(shù)不行能太高。往復(fù)式泵是一種低速泵,且體積較大,結(jié)構(gòu)較簡單。(5)排漿量不夠均勻,易產(chǎn)生脈沖壓力,泵壓力不穩(wěn),泵的缸數(shù)愈少,這種作用就愈明顯,所以,目前灌漿施工使用的泵多為雙缸泵或三缸泵。(6)閥門和閥座很易磨損;(7)清洗泵身較慢;(8)比較笨重,搬遷移動不便。.4往復(fù)式泵的主要部件結(jié)構(gòu)往復(fù)式泵主要由活塞、水缸、泵閘、空氣室、密封裝置等零部件組成。(1)活塞活塞有盤狀活塞(簡稱為活塞)和柱狀活塞(簡稱為柱塞)。它是往復(fù)式泵的主要運動件,是最簡潔磨損的零部件之一。1)盤狀活塞。盤狀活塞一般用軟質(zhì)材料(如橡膠等)制成。雙作用泵的活塞如圖2-2-4圖2-2-4雙作用泵活塞結(jié)構(gòu)1圖2-2-4雙作用泵活塞結(jié)構(gòu)1—活塞襯圈;2—活塞桿;3—活塞座;4—活塞密封圈;5—活塞蓋2)柱狀活塞(柱塞)。柱塞在工作過程中不直接與泵體接觸,故磨損較小。一般由陶瓷和碳素鋼制成,如圖2-2-6圖圖2-2-5單作用泵活塞結(jié)構(gòu)1—活塞桿;2—活塞座;3—橡膠活塞;4—壓蓋(2)水缸水缸的外形很多,鉆探灌漿常用的往復(fù)式泵的水缸主要有直流式水缸和兩側(cè)式水缸。直流式水缸的吸入腔布置在水缸的下方,而排出腔布置在水缸兩側(cè)上方。一般雙作用泵大多使用這種水缸。圖圖2-2-6柱塞(a)球狀柱塞(b)拋物線狀柱塞(c)錐狀柱塞(3)閥閥可以分為盤狀閥和球閥兩種,前者為彈簧式,后者是重力式。1)盤狀閥。往復(fù)式泵的盤狀閥一般都為錐面閥,錐面閥可以削減水力損失。閥的結(jié)構(gòu)主要由閥托、閥片、閥片壓蓋、彈簧等組成,如圖2-2-72)球閥。球閥是靠球的自重自行關(guān)閉的。球閥大多接受中碳合金鋼制成的鋼球(也有用鐵芯包膠的球),如圖2-2-8所示。(4)空氣室空氣室的作用是使泵排出的液體速度保持相對穩(wěn)定,減輕流量和排出壓力的波動,以避開水擊現(xiàn)象的發(fā)生,從而削減孔內(nèi)事故和提高管路使用壽命。如圖2-2-9所示,工作過程中,空氣室中的氣體體積是要發(fā)生變化的,空氣室壓力P1也在變化,因而管路中的流量也不行能是均勻的。所以空氣室只能起相對穩(wěn)定作用??諝馐乙话阌娩摴芑蜾摪搴附映蓤A筒形的密封容器。(5)壓力表及減震裝置壓力表是用來指示泵在運轉(zhuǎn)中的排出壓力,它直接顯示鉆孔灌漿過程中管路內(nèi)液流阻力的變化狀況。目前使用的壓力表為彎管式壓力表。彎管式壓力表當(dāng)扁形呈弧狀彎曲的包端管中液體壓力增高時,包端管極力伸直,其自由端移動,帶動拉桿使扇形齒輪旋轉(zhuǎn),從而帶動指針軸轉(zhuǎn)動,以指針指示表盤刻度的形式顯示液流壓力。為了減輕指針偏擺和愛護(hù)壓力表不被沖壞或串入漿液,經(jīng)常在壓力表下端裝有緩沖減震裝置。減震裝置有浮塞式和皮蘘式兩種。1)浮塞式減震裝置。主要由接頭、減擺針、密封圈、浮塞等組成,見圖2-2-10所示。當(dāng)空氣室內(nèi)壓力增高時,浮塞壓縮密封圈上部的油液(內(nèi)裝變壓器油或錠子油),通過減擺針的震驚從而減弱彎管內(nèi)油液壓力的波動,并防止管路中的漿液串入到壓力表彎管中。2)皮蘘式減震裝置。如圖2-2-11所示,其原理與浮塞式基本相同,它是用皮蘘代替浮塞的作用。這種減震裝置能更有效地防止管路中的漿液串入到壓力表彎管中,在水泥灌漿中應(yīng)有較為廣泛。螺旋泵這種泵的主要結(jié)構(gòu)是:有一個螺旋型鋼轉(zhuǎn)子,在一個具有雙內(nèi)螺線的定子中旋轉(zhuǎn),推動漿體連續(xù)地從泵中擠出,這類泵不設(shè)閥門,磨損幾乎僅限于橡皮定子,當(dāng)它損耗后,能很快地更換。螺旋泵機(jī)身輕,移動便利,壓力穩(wěn)定,排漿均勻,無脈沖現(xiàn)象。但工作壓力低,單級泵的標(biāo)準(zhǔn)壓力約為10~15×105Pa,假如需要提高壓力需接受多級泵,最常用的是兩級形式。國外有些單位灌漿施工喜用螺旋泵,灌漿壓力多在30×105Pa以下,我國灌漿施工尚很少使用。隔膜泵這種泵中有一園筒狀橡膠隔膜,裝在缸體的豎孔里,隔膜的上下端各裝有兩個球閥,依靠活塞的往復(fù)運動,使橡膠隔膜一脹一縮,從而將漿液吸入和排送出,使吸漿和排漿過程有節(jié)奏地進(jìn)行。圖2-2-8圖2-2-8球閥示意圖圖2-2-7盤狀閥(錐面閥)閥托;2—閥片;3—閥片壓蓋4—彈簧圖2-2-10圖2-2-10浮塞式減震裝置壓力表;2—上接頭;3—橡膠墊;4—紫銅墊圈;5—減擺螺塞;6—減擺針;7—下接頭;8—密封圈;9—浮塞;10—墊圈;11—空氣室圖2-2-9空氣室作用圖圖圖2-2-11皮囊式減震裝置1—壓力表;2—上接頭;3—膠墊;4—銅墊圈;5—卡簧;6—減擺針;7—減擺螺栓;8—橡皮簧;9—下接頭隔膜泵的工作特點是漿體不和活塞直接接觸,可以用來灌注砂漿,所以又叫砂漿泵。該泵的壓力較低,排漿量也不很均勻。表2-2-1所列為常用灌漿泵型號及主要性能參數(shù)。表2-2型號流量(L/min)壓力(MPa)功率(kW)重量※※(kg)生產(chǎn)廠BW-160H泥漿泵1601.35.15130衡陽探礦機(jī)械廠HBW-150/10泥漿泵153~503.3~1011HBW-160/10泥漿泵160~442.5~1011BW-200/5泥漿泵200~1604.0~5.018.8BW-200泥漿泵200~1025.0~8.022BW-250泥漿泵250~352.5~715SXS200/高壓注漿泵※204~866~10221000中南黑旋風(fēng)集團(tuán)公司2SNS高壓注漿泵※135~634~8116123SNS高壓注漿泵※161~544~1218.57003SNST變量注漿泵85~0177~04~1018.5730ZBB-2變量泥漿泵178~352.7~611300BW-160泥漿泵※※1601.37.5200無錫探礦機(jī)械廠BW-200泥漿泵200~1254~611300BW-120QF泥漿泵1201.47.5120長沙探礦機(jī)械廠LGB-200/30螺桿泵2003.5北京探礦機(jī)械廠SGB-10泥漿泵1001018.5750杭州鉆探機(jī)械廠SGB-1泥漿泵90811400NSB100/30泥漿泵10037.5210ZBE-100灌漿泵905~147.5380瑞典克拉留斯ZBA150-01灌漿泵1500~3.7氣動190PUMPAS攪拌機(jī)組及泵組20010221300*可灌砂漿;**設(shè)備重量中有的包括電機(jī)重量,有的未包括。2.3往復(fù)泵的維護(hù)保養(yǎng)在鉆場的安裝(1)肯定要安裝在堅實的基礎(chǔ)上,用螺栓與基座固定;(2)安裝時動力機(jī)皮帶輪與泵的工作輪軸線要平行,而且都要在同一平面上;(3)要合理布置循環(huán)系統(tǒng),盡可能縮短吸入管路及吸入高度。開動前的預(yù)備工作(1)檢查濾水器。進(jìn)水孔不得被臟物堵塞,活閥應(yīng)開閉自如;(2)檢查各部件及零件緊固狀況,管路連接狀況是否良好;(3)檢查進(jìn)、排水閥是否良好;(4)檢查連桿軸瓦、十字頭軸套及十字頭與滑套協(xié)作間隙;(5)檢查各部件潤滑狀況;(6)檢查變速箱及離合器操縱機(jī)構(gòu)是否機(jī)敏牢靠;(7)向吸水管灌注引水;(8)三通閥門置于回水位置;(9)用手轉(zhuǎn)動泵的傳動系統(tǒng),觀看運轉(zhuǎn)狀況,檢查皮帶的松緊及旋轉(zhuǎn)方向是否與要求相同;(10)檢查各部分密封件的密封狀況,發(fā)覺漏氣、漏水要準(zhǔn)時處理。2.3(1)將離合器的操縱手把放在空轉(zhuǎn)位置上;(2)把三通水門置于回水位置,當(dāng)泵正常工作后,再漸漸關(guān)閉回水閥,以便平穩(wěn)地向孔內(nèi)輸送沖洗液;(3)變速操作切不行在運轉(zhuǎn)中進(jìn)行,必需停泵操作,否則損壞機(jī)件。2.3(1)留意按時檢查各運動部件的潤滑狀況,曲軸箱內(nèi)要準(zhǔn)時加油、換油,應(yīng)選用純潔、優(yōu)質(zhì)的潤滑油;(2)留意壓力表、平安閥等是否工作正常;(3)留意泥漿的質(zhì)量,其含砂量不能超過4%,最大砂粒直徑小于3mm,泥漿內(nèi)不能有其它雜物;(4)泵的傳動軸轉(zhuǎn)速不能超過規(guī)定值;(5)在運轉(zhuǎn)過程中,不應(yīng)有撞擊聲,如有特別聲響,應(yīng)準(zhǔn)時檢查緣由,并排解;(6)經(jīng)常檢查各密封處的嚴(yán)密狀況,準(zhǔn)時排解漏油、漏水、漏氣等不正常現(xiàn)象;(7)泵不能在無水(漿)狀況下工作;(8)干式摩擦離合器摩擦盤上不能粘油,始終要留意保證摩擦離合器的正常工作。(9)濾水器要沉醉在液面下0.1~0.2m,距底部及側(cè)壁0.3m左右為宜。吸入底閥及濾罩要留意清洗,以免堵塞;(10)留意傳動皮帶的松緊狀況,并準(zhǔn)時調(diào)整;(11)經(jīng)常保持泵的清潔,防止泥漿或水泥漿液滴到曲軸箱及其它運動件上。2.3(1)將三通閥轉(zhuǎn)到回水位置使泵卸荷,然后再停泵;(2)在冬季或寒冷地區(qū),需停泵較長時間,要留意放出泵內(nèi)及管道中的沖洗液,以免凍裂設(shè)備;(3)長期停泵時,需將泵中的水和油放出,清理個部件上的泥砂及污物,并將曲軸軸頸、齒輪、十字頭、十字頭滑套、柱塞桿、活塞桿及平安閥體內(nèi)孔等部件涂上黃油。2.4灌漿泵的進(jìn)展灌漿泵在70年月前,都是使用解放初期的陳舊設(shè)備或代用泵,到80年月,各單位才留意爭辯。水電八局為解決烏江渡高壓灌漿,研制出100/100型灌漿泵;水電十一局對BW-200型泥漿泵進(jìn)行改造,制造出適用于水泥材料的灌漿設(shè)備。杭州鉆探機(jī)械廠設(shè)計制造出SGB系列雙缸雙作用曲軸活塞式灌漿機(jī)。國內(nèi)其他煤田、探礦系統(tǒng)有一些注漿泵,但一般排漿量和體型較大。中南冶金機(jī)械廠生產(chǎn)的SNS系列注漿泵是一種可用于輸送清水、泥漿、水泥漿和水泥砂漿等多種漿液的新型泵,填補了我國砂漿注漿設(shè)備的空白。國外灌漿機(jī)械操作已進(jìn)展到壓力、流量自動把握、自動記錄和資料整理打印電子計算機(jī)把握階段。我國隧道工程公司隧道施工技術(shù)爭辯所制造出全自動化注漿設(shè)備,它包括SYB50/50-1型能無級調(diào)整進(jìn)漿量,自動把握壓力的液壓注漿泵;SM200-1型拌漿機(jī),SS400-1型攪拌式儲漿桶,SPQ-850型自動記錄儀,可顯示并打印出漿液的流量和壓力,以及注漿總量。在施工中假如達(dá)到限定注漿總量或最高壓力,還能報警。唯一不足的是出漿量較小,只有50L/min。長江科學(xué)院、長江水利委員會施工爭辯所等單位聯(lián)合研制的GJY型灌漿自動記錄儀已經(jīng)進(jìn)展到第三代,能與工地現(xiàn)有灌漿設(shè)備配套使用,能自動監(jiān)控顯示,記錄并打印漿液的流量、密度和壓力;清華高校與杭州鉆探機(jī)械廠聯(lián)合開發(fā)的TS型智能灌漿自動記錄儀能夠一拖二~一拖八,并直接接受計算機(jī)系統(tǒng),操作便利。葛洲壩集團(tuán)基礎(chǔ)工程有限公司研制的HL-2001位移智能測控儀監(jiān)測抬動變形時能夠自動報警、自動記錄等,這些將在“灌漿施工自動化”章節(jié)進(jìn)行介紹?;瘜W(xué)灌漿過去都是使用手搖泵,它存在壓力低、流量小、勞動強度高等缺點。水電系統(tǒng)先后研制出可控硅調(diào)整齒輪泵和HGB型、SNS10/6型化學(xué)灌漿泵。長江水利委員會系統(tǒng)生產(chǎn)的HGB-2型化學(xué)灌漿穩(wěn)壓泵,可以調(diào)整最高限制壓力,在施灌過程中自動把握,并能抽排孔深8m以內(nèi)的積水。水電三局研制出的SSDM型手搖電動兩用化學(xué)灌漿泵以及SSMB-2/6型雙液化學(xué)灌漿泵,具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡潔、攜帶、使用、修理便利等特點。3水泥漿攪拌機(jī)水泥漿攪拌機(jī)是重要的灌漿設(shè)備,它對漿液質(zhì)量、灌漿施工的工效和質(zhì)量影響很大。水泥漿攪拌機(jī)按其用途應(yīng)分為制漿攪拌機(jī)和儲漿攪拌機(jī),前者的作用是攪拌生產(chǎn)水泥漿,需要對漿液進(jìn)行強力攪拌,充分分散水泥顆粒;后者的作用是儲存水泥漿,只需對漿液進(jìn)行慢速攪拌,防止?jié){液沉淀。以前我國使用的制漿攪拌機(jī)和儲漿攪拌機(jī)沒有區(qū)分,都是轉(zhuǎn)速在600r/min以下的一般葉片式攪拌機(jī)。近年來,工效更高,攪拌漿液質(zhì)量更好的高速制漿機(jī)漸漸推廣應(yīng)用。2001《灌規(guī)》規(guī)定,“純水泥漿液的攪拌時間,使用高速攪拌機(jī)時應(yīng)大于30s;使用一般攪拌機(jī)時應(yīng)大于3min。”3.1高速制漿機(jī)高速制漿機(jī),又稱高速攪拌機(jī),高速膠體拌和機(jī),這種攪拌機(jī)主要由桶體、高速攪拌室、回漿管和回漿閥、排漿管和排漿閥以及葉輪等組成,如圖2-2-11所示。高速攪拌室內(nèi)裝有葉輪,設(shè)置于桶體的一側(cè)或兩側(cè),由電動機(jī)直接帶動。其工作原理為:漿液由桶底出口被葉輪吸入攪拌室內(nèi),借葉輪高速(一般為1500~2000r/min)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生猛烈的剪切作用,將水泥團(tuán)粒充分分散、水化,而后由回漿管返回漿桶。當(dāng)漿液返回漿桶時,以切線方向流入桶內(nèi),在桶內(nèi)產(chǎn)生渦流,這樣往復(fù)循環(huán),使?jié){液攪拌均勻。待水泥漿拌制好后,關(guān)閉回漿閥,開啟排漿閥,將漿液送入到儲漿攪拌桶內(nèi)。表2-2-2為幾種高速制漿機(jī)的型號和技術(shù)性能。表2-2-型號GZJZJ-200ZJ-400ZJ-800攪拌容量(L)200~800200400800額定功率(kW)7.55.55.529.5攪拌轉(zhuǎn)速(r/min)1440~28801460許用水灰比0.5:10.5:10.6:1攪拌時間(水灰比0.5:1)(min)2~323重量(kg)240315360生產(chǎn)廠長委陸水自動化設(shè)備廠杭州鉆探機(jī)械廠3.2儲漿攪拌機(jī)儲漿攪拌機(jī)的容量多為200L~600L,用于集中制漿站的儲漿攪拌機(jī)通常容量較大,如1000L、15004灌漿塞灌漿塞的型式很多,按膨脹塞體材料和構(gòu)造形式主要可分為膠球式和膠囊式兩大類型。兩類灌漿塞都有單塞和雙塞兩種形式,單塞只封閉孔段的一端,多用于自上而下分段灌漿法、自下而上分段灌漿法或全孔一次灌漿。雙塞多用于預(yù)埋花管法灌漿和指定孔段的壓水試驗。4.1膠球式灌漿塞膠球塞的膨脹部分由實體自然?橡膠材料構(gòu)成,通過壓縮圓柱形的橡膠體(膠球)發(fā)生橫向膨脹,以封閉隔離孔段。膠球塞以往都是通過一套設(shè)置在孔口的螺桿裝置對膠球施加壓力,迫使膨脹(圖2-2-12),現(xiàn)在已可在塞體內(nèi)設(shè)置液壓裝置對膠球施加壓力(圖2-2-圖2-2-11.射漿管2.燈籠架3.墊圈4.膠球5.回漿管6.密封7.手柄8.軸承圖2-2-11-射漿管;2-檔片;3-膠球;4-墊圈;5、7、13-蓋頭;6-推力管;8-密封;9-彈簧;10-液壓缸;11-密封圈;12-活塞;14-液壓介質(zhì)入口;15-鉆桿接頭表2-2-類型特征螺桿壓縮式液壓式膠塞直徑(mm)54~12654~126膠塞長度(mm)300~600300~600適用灌漿壓力(MPa)≤2.5≤5適應(yīng)灌漿深度(m)4080膠球數(shù)量(個)2~63~8注:灌漿壓力較大時,接受較多膠球數(shù)量和膠塞長度。4.2膠囊式灌漿塞膠囊塞的塞體由耐高壓的橡膠囊構(gòu)成,通過專用管道向囊體內(nèi)注入氣體或水,使膠囊膨脹,達(dá)到封閉隔離孔段的目的。將膠囊塞和鋼絲編制的高壓膠管、充注壓縮空氣(或水)的尼龍管,組成為一個膠管輪車(圖2-2-14),由膠管連帶灌漿塞直接下入孔中進(jìn)行灌漿,可以便利地進(jìn)行深孔灌漿作業(yè),大大減輕勞動強度和提高施工效率。現(xiàn)在的膠囊塞已可承受很大的膨脹壓力和灌漿壓力。膠囊長度為500mm或圖2-2-1-管件;2-水壓或氣壓管;3-灌漿管或鉆桿;4-灌漿軟管;5-單聯(lián)灌漿塞;6-雙聯(lián)灌漿塞;7-膠管輪車;8-空氣壓縮機(jī);9-儲氣罐;10-手壓泵5濕磨機(jī)微細(xì)裂隙巖基和細(xì)砂層地基等防滲及加固工程,如應(yīng)用一般水泥,因其可灌性差,不能滿足工程的要求。使用化學(xué)材料雖可達(dá)到目的,但造價昂貴,且存在毒性、污染環(huán)境和材料老化等問題。為了解決這一問題,人們開頭對水泥進(jìn)行超細(xì)化爭辯,由生產(chǎn)廠家特制磨細(xì)或在工地對一般水泥再研磨,經(jīng)應(yīng)用于灌漿工程,取得滿足的效果。由于水泥顆粒很細(xì),易吸水變質(zhì),給包裝、運輸、儲存都帶來肯定的困難。近年來,開頭在灌漿施工中,開展?jié)衲スに嚨臓庌q。在灌漿時,把水泥濕磨機(jī)納入灌漿施工設(shè)備系統(tǒng)中,直接獲得磨細(xì)的水泥漿。經(jīng)室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試用,磨細(xì)水泥漿的穩(wěn)定性好,結(jié)石抗?jié)B性高,提高了微細(xì)裂隙及低滲透性地基的可灌性,擴(kuò)大了水泥漿液的應(yīng)用范圍,灌漿效果及經(jīng)濟(jì)效果顯著,使用便利。目前,已研制成功并投入使用的有長江科學(xué)院研制的GMS-1型、GY-III型水泥濕磨機(jī),系靠轉(zhuǎn)齒和定齒的高速轉(zhuǎn)動將水泥磨細(xì)的。濕磨后的水泥最大顆粒小于40μm,其中小于30μm的達(dá)91.8%,平均粒徑為10.4μm。該機(jī)電動機(jī)功率5.5kW,轉(zhuǎn)速3000r/min,生產(chǎn)力量在17L/min以上,機(jī)重150kg。中國水電基礎(chǔ)工程局有限公司生產(chǎn)的濕式微粉磨機(jī),它是通過磨桶內(nèi)的玻璃珠(研磨介質(zhì))與水泥漿體猛烈攪拌而使水泥得到磨細(xì)的。桶的容積為15L,轉(zhuǎn)速1055r/min,生產(chǎn)力量小于4.2L/min,磨細(xì)后的水泥比表面積可達(dá)8400cm2/g以上,平均粒徑小于6.6μm。電動機(jī)總功率16.1kW,機(jī)重1t。我國經(jīng)過多年的爭辯開發(fā),生產(chǎn)的膠囊式灌漿塞性能已可達(dá)到國外同類產(chǎn)品的水平,表2-2-4和表2-2-5為中國水利水電基礎(chǔ)工程局科研所研制的灌漿塞系列產(chǎn)品和膠管輪車的主要技術(shù)性能。使用膠囊式灌漿塞應(yīng)留意鉆孔孔徑、灌漿塞直徑與灌漿壓力的合理協(xié)作,灌漿塞的膨脹壓力應(yīng)超過最大灌漿壓力的10%,且不低于0.3MPa。深孔灌漿時宜使用壓縮空氣或惰性氣體作為膨脹介質(zhì),嚴(yán)禁使用氧氣。膠囊式灌漿塞通常為純壓式灌漿塞,必要時也可制作循環(huán)式灌漿塞。表2-2-型號灌漿塞外徑(mm)適用孔徑(mm)膨脹范圍(mm)工作壓力(MPa)DYS-50φ44φ50φ44~φ808~12DYS-56φ48φ56φ48~φ906~10DYS-66φ58φ66φ58~φ756~10DYS-76φ67φ76φ67~φ1004~8DYS-91φ75φ91φ75~φ1103~6DYS-110φ86φ110φ86~φ1202.5~5注:膨脹范圍與工作壓力成反比表2-2-卷管方式手動型電動型膠管內(nèi)徑(mm)φ19φ16膠管外徑(mm)φ31φ28膠管長度(m)50~80100~150膠管最大工作壓力(MPa)1517工作動力(kW)無1.5外形尺寸(長×寬×高)(mm)1248×1118×12371769×1024×12376灌漿管路6.1輸漿管水泥灌漿用的管路,有金屬管和膠管兩種。對管的要求有三條:(1)必需能保證通過規(guī)定的輸漿量時,為此輸漿管的內(nèi)管應(yīng)等于或大于灌漿泵出漿管的直徑。(2)必需具有足夠的強度,能承受最大的灌漿壓力,在灌漿前應(yīng)做耐壓試驗。(3)應(yīng)便于裝拆和搬移,膠皮管連接最好接受活口式,為便于搬移,節(jié)省管材的裝拆時間,并削減管路上的壓力損失,對輸漿管的總長度(從灌漿泵到孔口)以不超過50米為宜。6.2返漿管返漿管(又稱伸長管,尾管)。以平常用的有φ19(或25)mm硬質(zhì)塑料管兩種,后者柔性好,連結(jié)便利(用橡皮短管扎結(jié)),使用牢靠,對灌漿質(zhì)量有利。6.3高壓輸漿管一般水管只能承受8~10個大氣壓,在外面纏有鋼絲或內(nèi)夾有布(3~5層)膠皮管,能耐壓20~25個大氣壓,高壓灌漿最好用鋼絲編制的高壓膠管(有一層和二層之分),目前我國生產(chǎn)的有φ25和φ38mm兩種,每根長為5m、10m,高壓膠管連接接受特殊的活口式接頭,經(jīng)烏江渡灌漿試驗證明,能承受100個大氣壓以上的壓力。7測量儀表和調(diào)整裝置7.1測量儀表水泥灌漿用的測量儀表包括壓力表、流量表、溫度計、液體比重計、粘度計、失水測定儀、天平、秒表等,這些儀器必需具有規(guī)定的精度。壓力表壓力表又名壓力計,是用來測量水、油、空氣、蒸氣等液體或氣體的一種儀表。它的種類很多,依據(jù)測量壓力種類分:(1)一般壓力表;(2)真空壓力表。灌漿用的為一般壓力表或彈簧壓力表。它的精確度按允許誤差分級,為該最大壓力讀數(shù)的±1.5%、±2.5%。壓力表使用時留意:(1)使用壓力氣程應(yīng)為壓力表最大負(fù)荷壓力(刻度極限值)的二分之一為合適,最大使用量不得超過最大壓力的三分之二。(2)安裝時在壓力表下端要安裝活塞或油彎管,防止?jié){液直接沖到壓力表彈簧中去,致使彈簧失靈,最好在其上面安裝一個開關(guān)閥。(3)壓力表在使用前,要進(jìn)行檢查,以免發(fā)生故障,并應(yīng)定期進(jìn)行校正檢驗。(4)壓力表在使用前,如發(fā)覺指針不動或不對零,可以從以下幾個方面去找緣由,進(jìn)行檢查與消退:1)檢查閥(凡爾)是否打開;2)檢查壓力表接頭處是否堵塞;3)壓力表的指針和軸是否安裝堅固;4)檢查壓力表容器是否有殘余空氣;5)檢查壓力下活塞是否有油。液體比重計比重計是用來測量漿液比重的器具,它是一個密封的玻璃管,其下端為球狀容器,內(nèi)裝有水銀或鉛砂,以便使比重計能在液體中穩(wěn)定地懸浮著。在玻璃管上刻有刻度,當(dāng)比重計浮在液體里的時候,它的重量就等于它所排開的液體重量。灌漿用的比重計,一般最大刻度為2(在20℃在使用比重計測量漿液時,先要將量筒里的漿攪動和搖動一下,使懸液上下濃度均勻,再將比重計放入懸液當(dāng)中去,讀完數(shù)后,應(yīng)將比重計放入盛有清水的量筒內(nèi)清洗。流量表流量表又叫流量計或水表,有蝸輪式、葉輪式等多種型號,是記錄流經(jīng)管道的水量的,若協(xié)作秒表,可測定單位時間通過的水量,即流量。7.2調(diào)整裝置調(diào)整裝置包括孔口封閉器、高壓閥門、高壓接頭等。(1)孔口封閉器:在進(jìn)行自上而下分段灌漿時,為避開起塞、下塞困難,加快施工進(jìn)度而設(shè)計的一種孔口閉漿裝置。(2)高壓閥門:把握灌漿壓力的一種耐高壓閥門。(3)高壓接頭:聯(lián)接鋼絲高壓膠管的鋼制活接頭。(4)

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