[科普中国]-动力头式钻机

回转式钻机中的一种较新的机型，其回转器可以沿机身的导轨在给进行程范围内往复移动。常见的一种是全液压动力头式钻机，其特点是作为回转动力机的液压马达与回转器连成一体，可同时移动。另一种是机械动力头式钻机，其回转动力机为电动机，或固定在机身上，通过一根长传动轴带动移动式回转器;或与回转器连成一体，可同时移动。1

特点动力头式钻机可以实现长行程给进、无塔提升，施工各种角度的钻孔时都能方便地升降钻杆，在坑道钻探中显示出明显的优越性，在许多国家已成为坑道钻机的主导机型。尤其是全液压动力头式钻机，通过合理设计液压系统可实现操作联动化，在单根钻杆拧卸的情况下仍能达到与有塔长立根提升相当的升降速度，使其在地面钻探中的应用范围也有不断扩大的趋势。机械动力头式钻机的优点是传动效率较高，在对变速范围和档数要求不高时，还可减少整机的重量。生产中应用较多的岩石电钻是小型动力头式钻机的成功实例。在大型工程施工钻机中，也有采用机械动力头结构的。但在地质勘探方面，这种钻机结构不如全液压动力头式优点多，应用很少。2

全液压动力头式钻机通常由主机、泵站和操纵台三大部分构成。供地面用的全液压动力头式钻机一般有一个公共底座，把这三个部分联结为一体，以便整体搬迁; 供坑道用的全液压动力头式钻机为使安装和搬运方便，多采用分体式结构，将整台钻机分成两大件或三大件。在恶劣条件下搬迁时，甚至还要进一步分解(参见彩图插页第38页)。

主机一般由回转器(动力头)、给进装置、夹持器和机架等部件组成。采用绳索取心方法时，还要配备绳索绞车和导绳架。大部分动力头式钻机的给进装置同时用以升降钻具，少数产品则另配升降机。①回转器有通孔和非通孔两种结构。通孔回转器能让钻杆从主轴中穿过，可以使用较长的钻杆，但钻进过程中每次接钻杆都要拧卸水接头，使用范围较广;非通孔回转器可使水接头与主轴连成一体，接钻杆不必拧卸水接头，但只能使用长度小于给进行程的钻杆，辅助时间较长，通常只用于无岩心钻进。②给进装置的结构型式有油缸给进、油缸—链条(钢丝绳)倍速给进和液压马达—链条给进等三种。第一种只在给进行程较小时采用。③用来固定孔内钻具的夹持器与回转器和给进装置相配合，可以实现机械拧卸钻杆和升降钻具。为避免在钻进垂直孔时由于液压系统故障或突然停电造成跑钻事故，夹持器通常采用常闭式结构。为便于粗径钻具和套管通过，回转器和夹持器常采用开合结构与给进装置的拖板或机身相连。④机架的型式也有多种，主要取决于使用条件。在坑道中使用的钻机以支柱式为主，借助于液压或螺旋千斤顶固定在煤层顶、底板之间。个别钻机采用可调高支腿来支撑机身，再通过锚杆与工作面的岩壁相连，使机身在工作负载作用下保持稳定。在地面使用的钻机以滑橇式底座为主。有的钻机既有支柱又有滑橇，属于坑道和地面两用的型式。

泵站又称动力设备，由动力机、油泵、油箱等部件组成。①动力机常用电动机或柴油机，个别情况下也用风马达。②油泵的型式主要取决于调速方式，在要求回转器无级调速时，采用轴向柱塞式变量泵，否则多用齿轮泵。③油箱上常装有滤油器、冷却器、空气滤清器、截止阀、缺油保护装置等，以提高液压系统运行的可靠性。

操纵台其上安装着油路控制阀和一些必要的指示仪表，用以实现对钻机的集中操纵，并监视其工作状况和间接地了解孔内情况。

全液压动力头式钻机的液压系统常用双泵开式系统，钻进时由主泵向回转器供油，辅泵向给进装置供油。升降钻具时，再改用主泵或双泵并联向给进装置供油，以提高钻具升降速度。为简化结构、降低成本，有时也用单泵开式系统，但在钻进大仰角钻孔时，给进压力的调节受到回转油路负载的干扰，难以正常钻进，在设计上需要采取补救措施。三泵系统和闭式系统应用极少。

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李兵 - 副教授 - 西南大学