自动行走钻机设计制造

浅谈自动行走钻机设计制造

黎鹏斌

（广东省佛山市顺德区永机机械制造有限公司，广东佛山528000）

摘要：工程地质勘探的工作环境与现今社会发展差距大，加上现在出现的用工荒现象，使得招收钻工的难度越来越大。为此，主要通过以广东省佛山市顺德区永机机械制造有限公司开发的自动行走式钻探机设计制作方案的全过程，阐述如何达到改善钻探施工的工作状况进行了一些简要分析，可供同行参考。

关键词：自动行走钻探机；钻探施工；步履式；履带式

前言

工程地质勘探，是由工人在勘探场地人工将钻机立起，利用钻机的起吊功能、转动功能，将钻杆逐渐钻入地层，并按技术要求在指定深度采取土样、岩样、作标准贯入测试等一系列技术劳动。同时，为保持钻孔不垮塌，还要利用泥浆作护孔或下套管保护钻孔。在没有道路的场地，某个钻孔完成后，工人们又要将钻机拆卸用人力搬运至另一个孔位上。休息时间，工人多数在工地的简易工棚里休息，常常没有水电，天热受煎、天寒受冷。这种工作环境与现在社会的发展差距很大，近期出现的招工困难现象，更加重了招收钻工的难度。为解决这个问题，公司决定开发一种设备，以减轻钻探工的劳动强度。

1步履式钻探机的设计

要达到降低劳动强度的目的，首先要让钻工省去拆装钻机的麻烦，这样就需要把钻机由拆装移动改为整体移动形式。如果机器能够自带泥浆池，就不必在每次移动到孔位后挖掘泥浆池，可以进一步降低劳动量。让工棚随机携带，并且提供一定水电，能在一定程度上改善工人的休息环境。

基于以上的考虑，公司下达了步履式钻探机的设计指示，并将这个任务交给了笔者。随后，笔者根据公司原有产品——

—静力触探机进行修改作出了方案。

如图1所示，步履钻探机采用4条支腿、2条长船和1条短船作为行走机构，其中长船用于前后行走，短船用于转向。左右支腿间距离2.9m，顶升后把车板开到机器下、将支腿和长船整体折叠即可运输，此时整机最宽处约2.5m。圆盘形的短船可以360°自由旋转，留1个长弧形开口，钻孔时最多旋转154°即可。

钻探机的工作平台宽度为2.3m，除去钻机的部分长5m，可满足工作和放置钻具等要求。工作平台靠近钻机处设置容积约2立方米的泥浆池。为方便工人操作，考虑全部钻杆定长3m（含接手3.2m）竖直放置在钻机操作侧旁边，长船抬起时离地0.3m 用以走机，工作平台离地面1.8m，这样，钻杆高出工作面1.7m，

工人伸手就能提起钻杆。

生活区直接在主机梁上制作，宽度与工作平台相同（2.3m），长3m，顶部为全机最高点，与短船底部距离3.3m，可满足运输要求。生活区入口处上方安装水箱，高约0.45m，入口处高度约1.85m，中等身材的成年男性可以不弯腰通过。生活区的门采用上下打开的方式，能够将活动空间进一步扩大。

由于到达孔位后要旋转短船对准弧形开口才能施工，因此在实际设计时我考虑把钻探机向生活区方向移动，使钻孔位置对准短船旋转中心。经过计算，移动钻孔位置后机器两端的力矩比约为9.5：7.1，而原方案则为5.05：10.81，但从布局上看原方案更为合理，最后决定仍然按照原来的方案设计。

经过几个月使用，步履钻探机满足了设计的初衷，在改善劳动环境上取得了成效，而且机器较重使钻探的晃动变小，钻进效率特别是到达岩层时得到了较明显的提高。但是，步履式钻探机仍然存在以下问题：①造价高，其中液压元件、钢材和人工费是成本的最主要部分，且难以降低；②搬运难，机器体积与质量均较大，只能使用平板车搬运转场，费用较高；③移动慢，步履行走方式不能连续行进，在平整的场地移动速度甚至低于滑撬钻机。

2履带式钻探机的制作

公司开发的另一种产品——

—履带式钻探机则不存在搬运难和移动慢的缺点，它利用履带底盘进行行走，设置2条油缸和1条两端带万向铰耳的立柱在底盘和工作平台之间作为调平机构，工作平台和泥浆池用3mm钢板焊接而成，不设生活区。但经过3个工地的试用，这台机器出现了几个问题：①平台和底盘不是硬连接，平台不稳定，行走时晃动大；②钢板薄，一些位置已出现开裂；③没有生活区，防盗困难。

针对上述问题，公司决定将这两种机型结合起来，消除各自的不足，即：行走机构采用履带底盘；调平机构采用4条支腿整机调平；用槽钢作为结构制作工作平台和泥浆池；生活区空间和结构改小。由于当时笔者已调生产部门任职车间主任，因此没有参与履带钻探机的设计工作，但笔者领导了项目的制作全过程。

改进后的履带钻探机如图2所示，4条支腿安装在槽钢构成的工作平台结构上，同侧支腿距离1.66m；以1.2m长、0.5m 宽的钢板制作支腿脚，可以用来放枕木等物品，同侧的支腿脚仅留少量空位并用连杆接起。在油缸收起时，如果支腿脚平地面抬起底部离地0.19m，但由于支腿球头并不在支腿脚的重心，同侧支腿脚会呈倒八字倾斜，方便爬坡；油缸完全伸出时，履带底部离地0.45m，理论可调平左右13°、前后接近20°。

钻机工作平台与履带底盘主梁间距0.68m，液压站安装在

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装备制造

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全都不能保证，如何确保工程按时完工，如何保证工程质量。然而，在中型水库的施工管理上面，仍存在一些安全问题，特别是低效脱节的管理模式更容易给安全生产带来一定的安全隐患。在管理工作中，施工企业未能将安全管理工作摆在应有的位置，没能真正认识到安全生产对建筑施工的重大责任；工程施工安全生产体系与安全生产责任制还不够完善；安全费用投入不足，安全设备、设施、用具等配备不够：施工现场的安全措施和技术等方面都还存在缺陷，这主要表现在施工安全资料造假，建档不规范等，这些都是造成事故的重要因素。

5中型水库施工管理的一些建议

5.1加强中型水库施工管理中的成本控制

加强中型水库施工管理中的成本控制，要以科学合理的原则，正确编制企业施工的成本定额，然后才能准确评估各个项目。在中型水库的建设中，要明确该项目施工生产的特点及管理需要，健全项目内部控制制度，加强对项目成本管理工作的检查、指导和监督。在施工管理过程中，一旦发现成本管理中的不规范行为，应立即提出改正措施和改进意见，以免产生不必要的经济损失。

5.2加大安全管理力度

任何工程都离不开科学的安全管理，安全管理是保证水库工程安全和促进水库工程更好地发挥效益的重要保证和手段。加大安全管理力度，需要在整个施工过程中始终贯彻开展安全教育培训，重点教育培训新员工，培养施工管理人员较强的安全观念，使其具有较丰富的安全知识。此外，还需要定期进行场地安全检查，场地安全检查可分为专项安全检查和综合性安全检查两方面，检查时要秉持着认真严谨的态度，不放过任何可能会引发安全问题的隐患，从而保证了水库现场施工的安全，保障了人们的财产安全。建议运行管理单位要把经常性的维护管理与每年一次的全面清淤除障、检查维修工作相结合，消除隐患，管好用好水利设施，延长工程使用期，建立健全工程管理档案，使工程在良好的状态下运行，提高工程使用效益。

5.3建立健全的质量保证体系

建立健全的质量保证体系，需要以施工质量管理为重点，

加大施工现场监督力度，设计、勘察、监理单位等要根据水利的现场情况，因地制宜，加强水利工程的施工管理，建立健全的质量保证体系，落实各级监理人员的责任，按规定对工程进行验收，并对其作相应的质量评估报告。

5.4培养高素质的施工管理人员

培养高素质的施工管理人员，需要加大对施工管理专业人才的培养和资质认定力度，加强学习和培训，提高现场施工管理人员（项目经理）的专业素质、技术水平和管理水平。由于施工管理专业交叉渗透，覆盖面广的特点，项目经理应该具有一定的理论知识和专业技术水平，做到一专多能，拥有广泛的知识面和丰富的工程实践经验，要对法律、经济、工程行政管理及建设管理等方面的知识了如指掌。此外，还要加强道德教育，培养施工管理人员具有良好的精神气质，敬业奉献，认真负责，勤奋踏实，清正廉洁，有力保证了工程进度及质量。

6结语

综上所述，中型水库施工管理上存在的问题很多，要解决这些问题，需要人们的关心和支持，需要政府的高度重视，才能使水利工程，特别是数目众多的中小型水库造福于社会，造福于人民。中型水库的施工管理是一项复杂的工程，这就需要不断地提高施工管理水平，增强自身管理实力，深化体制改革，提高工程建设质量，不断创造出优良的水利工程，不断进行机制、制度、管理等方面的创新，这将具有非常重要的意义。

参考文献：

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此位置；平台离地1.27m，宽度2.9m，除去钻机的部分长2.2m，在外侧制作1m高的活动门，工作时可加长活动范围至3.2m。由于高度不足，钻杆定长将会大大降低施工效率，因此平台上没有设置竖立放钻杆的装置。泥浆池容积约1m3，深0.25m，分为两格开孔连通，用以沉淀和滤清泥浆。

生活区靠近工作平台1.4m处放置动力系统，结构和工作

平台结构相连，长2.1m，宽2.2m，入口0.7m处内高2m，靠近平台一侧高1.18m；两张床铺设置在两边，宽7.9m，内高1.18m，与床铺高度相同的位置全部铺上木板，床铺上方0.8m处焊行李架。生活区门板仍然采用上下打开方式，活动空间可以扩展大约1m。

3结束语

综上所述，通过从步履式钻探机到履带式钻探机的不断改进，自动行走钻机达到了公司对自动行走钻机的设计要求，能够改善工人劳动强度，且移机、转场快。今后，我们仍将关注履带钻探机的使用情况，根据使用过程中出现的问题和使用者提出的建议对机器进行持续改进。

参考文献：

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