水井钻机和工程钻机的现状及展望

水井钻机和工程钻机的现状及展望

1、水井钻机的现状

水井钻机的生产使用在我国已有近半个世纪的历史了，但其技术发展进程却是缓慢的，只是在近20年才有了较快的发展，无论是从钻进能力、钻进工艺还是钻机技术水平方面都有了明显提高。就钻进能力而言，水井钻机的生产在我国已初步形成了由浅井到深井的系列，据不完全统计，到目前为止国内有20余家企业生产的近百个型号的水井钻机，初步改变了过去那种主要以浅井、中深井钻机为主的局面，地下水位的下降及地热井的开发是促进深井钻机迅速发展的主要因素。成井深至3000m的地热深井钻机已有多家生产。

就钻机的技术水平而言，在国外，几乎所有的水井钻机都采用先进的全液压传动机构，顶驱动力头装置，并配有机械手和存管架，实现全自动化钻杆装卸，且多为车装自走式。而我国，水井钻机基本上仍保持着传统的转盘式结构，工艺单一，性能也较落后，深层水井钻机大都采用四角钻塔转盘式，设计成可分解装拆的积木式结构，设备庞大、笨重，机械化水平低，但由于仍使用传统的打井工艺，方便了工人的操作维修，在一定程度上适应了我国的购买力水平，因此受到欢迎。

2、工程钻机的现状

工程钻机在我国是在改革开放后才得到了蓬勃发展，但大部分钻机主要是在原水井钻机的基础上演变过来的，钻孔直径较小。这几年向大型化发展趋势十分明显，过去只能钻1．5～2m孔径的钻机已明显不能满足要求，能完成2．5～3m孔径的钻机生产企业较少，大扭矩、大功率配置是这类钻机的特点

目前这类钻机仍以转盘式泥浆正循环或泵吸反循环形式为主，多采用门形钻塔，型钢底盘散装形式，钻孔直径增大后，转盘、卷扬机等部件都随之增大，使整机更为笨重、庞大，而且钻孔直径增大后，落后的泥浆循环钻进工艺对环境污染更为明显，不少地区出现了限制使用的情况，这就限制了这类钻机的发展。

3、钻头结构的研究现状

无论是水井钻机、还是工程钻机，发展初期人们都是只注重主机性能的研究，而与之配套的钻头等主要是由施工单位根据自己的使用习惯及施工处的地层情况自行加工，但随着形势的发展，人们发现钻头参数的选择、合理设计及选用明显影响着钻进速度的提高，觉得有些钻头由专业生产单位加工更有效。中国地质科学院勘探技术研究所大口径钻头与钻具研制中心适时地承担这方面的工作，他们研制的滚刀钻头、牙轮钻头、扩底钻头、旋挖钻头、连续墙抓斗及磁力打捞器等多系列多品种钻头及工具，先后为多项赴国外施工或国内大型施工配套选用，收到了良好的效果，也填补了钻头研制的空白。

4、顶驱动力头钻机的发展

液压传动顶驱动力头形式，在发达国家已f‘分普遍，无论是水井钻机还是工程钻机均如此，它与传统的转盘钻机相比，具有设备质量轻、便于实现机械化操作、生产效率高、劳动强度低、能实现多功能钻进等优点。在我国对液压传动顶驱动力头式钻机的研制，自20世纪90年代开始，就一直没有停止，但至今仍然没有一个定型的能批量生产的机型，河北省建设勘察研究院有限公司钻探

机械厂先后研制8T、16T、23T等多台动力头钻机，并先后在实际工程中使用。希望有更多的企业能在这方面探索。目前，限制液压动力头钻机发展应用的因素有以下几个。

(1)国产液压马达等液压件的质量、价格问题。选用国产的液压马达虽然价格便宜，但质量寿命不完全过关，影响钻机正常工作；选用进口液压马达或合资企业的产品，虽然质量寿命有保证，但价格偏高，与国内的购买力水平不相适宜。

(2)动力头结构及其传扭齿圈材料选用有一定难度，选用普通材料又导致动力头尺寸过于庞大。

(3)钻机操作工人的维修技术水平低，导致钻机非正常事故率过高。但随着我国加入W TO与国际接轨，新技术引进更为便利，随着钻机行业整体水平的提高，液压传动顶驱动力头钻机发展速度会越来越快，将成为钻机的主流机型。作为提供装备的企业，必需提早做好技术准备及研发工作，不能总在转盘式钻机的圈子里打转转。

5、旋挖钻进技术的在我国的应用

在钻孔灌注桩成孔施工技术中，旋挖钻进工艺代表了当今世界的先进水平，也是今后基础处理施工的发展方向之一。在我国，20世纪8O年代末、9O年代初陆续引进这种技术及设备，但由于设备昂贵、施工运行成本高等原因一直没有大面积推广。近几年随着我国在基础施工行业投资不断加大，施工技术水平的提高，以及人们对旋挖钻进技术的优越性有更深刻的认识，使这一技术在我国迅速发展，有的国外制造商一年就能在我国售出20多台这类钻机，在国内施工中，甚至有的单位提出必需用旋挖钻机施工。

旋挖钻机施工的优点是：集机、电、液一体化，结构紧凑，机械化、自动化程度高，操作灵活，可自立桅杆并找平，可自行移位，对正孔位快捷方便，采用伸缩式钻杆，节省了人力和加接钻杆的辅助时间。旋挖钻机可根据不同地层情况配置不同的钻头，液力加钻压，易于控制，故其钻进速度非常高，一般情况下，在土层、砂层钻进速度可达10m／h，在粘土层也可达4～6m／h，是普通回转钻机的3～5倍。另外旋挖钻进对地层扰动小，形成的孔壁更为粗糙，有利于增加桩的侧摩阻力，易于保证桩基础设计的承载力。旋挖钻进为干式或无循环液钻进，所用泥浆仅为泥浆循环钻进的1／15左右，而且没有振动和噪声，是较为理想的环保型桩基础施工机械。

目前在我国施工中使用的这类钻机除了国外公司进口的，国内也有多家企业生产。但国内生产的旋挖钻机的关键部件，如动力头、液压阀、伸缩钻杆等都是从国外进口的，以保证其钻机有较好的性能，所以价格也不算低。

随着我国经济的发展，基础工程市场的不断扩大，给发展基础工程钻机带来无限商机，由于有些大型工程有着不同于以往的特点：如工程量大，工期要求短，对环保要求严格等，采用常规的施工设备和技术很难满足这些要求，这就为旋挖钻机的研发创造了机会，适时研究适合我国国情、完全自主生产出更有价格竞争优势的旋挖钻机是十分必要的。

6、结语

总之，我国的水井钻机和工程钻机发展到现阶段，不能仍按过去的老路走，必需更新观念，改变思路，才能闯出一片新天地。