地質(zhì)災害應急搶險快速成孔鉆機的研究

項目運用人性化模塊化設(shè)計和機電液一體化設(shè)計，將設(shè)備的性能與可靠性、靈便性、安全性、保障維護性等人機工程有機地結(jié)合起來。在整體和關(guān)鍵零部件設(shè)計時采用先進的proe技術(shù)進行三維立體造型，輔以有限元應力應變分析，對整機和零部件進行優(yōu)化。在保證了結(jié)構(gòu)件的強度的基礎(chǔ)上優(yōu)化外形結(jié)構(gòu)，同時參考國外先進的各種同類機型，對各機型的優(yōu)缺點進行取舍。利用計算機對鉆架、底盤、動力頭加以優(yōu)化，在整體設(shè)計時進行三維立體造型。GDZ-300L型鉆機設(shè)計采用國外最成熟 、先進實用的液壓系統(tǒng)技術(shù)；而所有液壓泵、閥和馬達及膠管、接頭全部采用國外知名廠家的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，為系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性提供進一步的保證。 項目研究的GDZ-300L型履帶式全液壓多功能鉆機，主要采用壓縮空氣潛孔鉆進，鉆機結(jié)構(gòu)主要包括5大部分：動力機、履帶行走機構(gòu)、回轉(zhuǎn)裝置、給進機構(gòu)和液壓傳動系統(tǒng)。鉆機主要采用壓縮空氣潛孔鉆進，在松散層及基巖石中鉆孔有很高的鉆進速度，主要用于地質(zhì)災害應急搶險中救援快速鉆進、微型樁孔快速鉆進，也可用于水井快速鉆進、地源熱泵空調(diào)工程地埋管井快速鉆進等。在國內(nèi)重量在7噸以下的同類多功能鉆機中，GDZ-300L型鉆機的功率配備、鉆深能力、最大鉆孔直徑、最大起拔力、動力頭最大扭矩等主要性能指標占有較大的優(yōu)勢。 2100433B

項目所屬科學技術(shù)領(lǐng)域、主要內(nèi)容、特點及應用推廣情況 (1) 所屬領(lǐng)域：技術(shù)服務和地質(zhì)勘查業(yè)領(lǐng)域，主要目的就是解決我國新一輪油氣勘探地震勘探施工中遇到越來越多的復雜地層難以鉆進成孔和準確采集地震數(shù)據(jù)資料等技術(shù)難題。 (2) 主要內(nèi)容：鉆進成孔器具結(jié)構(gòu)的設(shè)計、參數(shù)制定及器具研制、工藝方法的研究及工藝參數(shù)的確定、炸藥投放技術(shù)及數(shù)據(jù)采集、施工設(shè)備改進與配套等。 (3) 特點：采用雙壁鉆桿空氣反循環(huán)快速鉆探鉆進成孔方法，無須提出孔內(nèi)鉆具即可將炸藥經(jīng)雙壁鉆桿內(nèi)管的中心通道投放到孔底所需位置，鉆進速度快，成孔及投藥成功率高，解決了采用常規(guī)水鉆施工效率、成本高、鉆進成孔困難及成孔和下藥成功率低等一系列難題。對不穩(wěn)定的卵礫石地層，采用繩索打撈空氣潛孔錘沖擊回轉(zhuǎn)鉆進、鉆桿護孔及管內(nèi)下藥的特殊方式，與傳統(tǒng)的跟管鉆進成孔技術(shù)相比，大大簡化了施工工序和提高鉆進效率和下藥可靠性。 (4) 推廣應用情況：由于該鉆進成孔方法能有效地解決干旱缺水地層快速鉆進成孔的難題，特別是易坍塌的沙漠及小礫徑礫石地層快速鉆進成孔難題，所以在油氣地震物探爆破孔鉆進成孔施工工程中已大量地推廣應用，應用地區(qū)有大慶、新疆、青海、遼河等勘探工區(qū)，應用的單位有大慶物探公司、新疆油田物探公司、青海油田物探公司、勝利油田物探公司、江漢油田物探公司、江蘇油田物探公司、中原油田物探公司、華北石油管理局物探公司、遼河油田物探公司。使用單位都取得了非常好的經(jīng)濟技術(shù)效果。目前已推廣應用100多臺套。幾年來，利用該技術(shù)完成地震物探爆破孔40多萬個，施工產(chǎn)值達6億多元人民幣，節(jié)水及提高工效所產(chǎn)生的節(jié)支超過4000萬元。2006年初，大慶物探公司又利用該項技術(shù)承攬了蒙古共和國油氣地震勘探施工項目，地震物探炮孔12000個，產(chǎn)值3000多萬元。 2100433B

一、研究背景

我國是一個地質(zhì)環(huán)境極其復雜和特殊的國家，受自然條件和大型工程建設(shè)條件影響，地質(zhì)災害頻繁發(fā)生。近年來，受到極端氣候的影響，突發(fā)性地質(zhì)災害發(fā)生次數(shù)明顯增多，造成了人民群眾生命和財產(chǎn)的巨大損失。在地質(zhì)災害應急搶險中暴露了我國在應對突發(fā)性地質(zhì)災害能力差的弱點，傳統(tǒng)的治理技術(shù)難以適應應急救災的需要。為了提高我國應對重大和突發(fā)性地質(zhì)災害的快速反應能力，2006年科技部批準啟動了國家科技支撐計劃重點項目“重大地質(zhì)災害監(jiān)測預警及應急救災關(guān)鍵技術(shù)研究”， “地質(zhì)災害應急處置快速治理技術(shù)研究與示范”（課題編號：2006BAC04B04）屬于其中課題之一。本課題通過研究適用于山區(qū)的輕型快速的地質(zhì)災害應急處置快速治理關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)形成預應力錨固快速施工技術(shù)體系、微型抗滑樁施工技術(shù)體系和錨索預應力實時監(jiān)測系統(tǒng)，達到高效、快速治理的目的，提高我國滑坡災害應急搶險的技術(shù)水平。

二、取得的主要成果

1、研制的新型SD168型氣動潛孔錘同步跟管鉆具在大噸位錨索孔的施工中實現(xiàn)了快速鉆進，鉆進平均時效5米/時，壽命大于100米，與現(xiàn)在通常采用的鉆進方法比較綜合鉆進效率提高20--50％。

2、研制的錨索快速下錨裝置實用性強，易于現(xiàn)場施工，下錨效率提高20~50%，提高了錨索安裝速度，并且大大降低了工人勞動強度，特別是在陡峭邊坡的實施錨索施工，使用相當方便。

3、研制的錨索注漿專用外加劑性能滿足國家相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標準的要求，外加劑摻入后，注漿材料性能得到很好改善，強度周期縮短20~50%，提高了錨索注漿施工速度，大幅度縮短了錨索張拉施工周期。

4、通過對小口徑鉆孔組合抗滑樁結(jié)構(gòu)形式和工作機理研究，探索了小口徑鉆孔組合抗滑樁設(shè)計方法，并通過工程現(xiàn)場應用，總結(jié)了小口徑鉆孔組合抗滑樁施工工藝。

5、研制的錨索預應力實時自動遙測系統(tǒng)具有多路預應力實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)儲存、遠傳、處理和超限報警功能，實現(xiàn)錨索預應力監(jiān)測預警自動化。

6、獲得1項發(fā)明專利，2項實用新型專利。其中 “潛孔跟管鉆進系統(tǒng)”（專利號：ZL200620035162X）和“錨索輔助安裝系統(tǒng)” （ 專利號：ZL200920298518.2）獲得實用新型專利，“錨索輔助安裝系統(tǒng)” （ 專利號：ZL200910263577.0）獲得發(fā)明專利。

三、取得的經(jīng)濟和社會效益

近三年來本課題的成果轉(zhuǎn)化形成的產(chǎn)品和技術(shù)應用于工程獲得利潤333.9萬元。運用本課題取得的成果在多個地質(zhì)災害應急搶險工程中得到應用，取得了顯著的社會效益，如參加“5.12”汶川特大地震和“4.20”蘆山地震現(xiàn)場應急救災和災情快速評估及科技咨詢服務工作， 2009年重慶武隆雞尾山特大滑坡災害應急搶險工程，參加2010年云南省和2011年山東省抗旱找水應急搶險工程，中石油西南分公司多個天然氣井場應急治理工程，長期在重慶市奉節(jié)縣新縣城多個滑坡治理后的監(jiān)測工程等等。 2100433B