在隧道、矿山等地下工程中经常遇到突涌水灾害,通常采用注浆堵水的方式进行治理。钻机是地下工程中新兴的岩土钻掘装备,在注浆工艺中可以钻探取芯,勘探洞室前安置管路,将浆液注入泥水灾害的核心部位,从而合理地加固岩体,从根部消除泥水灾害。
钻探机械
主要靠回转机构进行钻岩孔的机器。简称钻机。
- 英文名称
- drilling machinery
- 简称
- 钻机
- 所属学科
- 土木工程
常见的钻机型号主要包括:①小型钻机。气腿式凿岩机、湿式气腿凿岩机、电动凿岩机、重型导轨式凿岩机、外回转式凿岩机。适用于立井、斜井、巷道、工作面预注浆及各类巷道壁内及壁后注浆。②中型坑道探水钻机。KQZ-200B冲击潜孔钻机、TXu-75型钻机、KD-100型钻机、TXu-200型钻机、红旗-100型钻机、红旗-150型钻机、KQJ-100B型钻机。适用于立井、斜巷及各类巷道的工作面预注浆。③大型钻探钻机。XB-500型钻机、Xu-650A型钻机、红旗700m油压钻机、TXA-1000A型钻机、XB-1000A型钻机、DZJ500-1000钻机。适用于地面预注浆及处理突水点注浆钻孔。
钻机的主要结构包括动力系统、液压系统、行走支撑系统、钻进系统和电气系统等。①动力系统包括柴油机、柴油、散热器、发电机和启动电源组成,为整台钻机提供动力输出,驱动液压泵为液压系统提供动力,同时自带发电机,为启动电源充电和为工作电器提供电力。②液压系统包括油箱、液压泵、液压管道等,为钻机实际工作进行动力转换。液压系统由行走回路和钻进回路组成,两个回路不能同时工作,工作状态由控制电磁阀进行切换。行走回路由行走马达、支腿油缸、平台举升油缸、多路阀等组成。多路阀包括平台支腿多路阀、行走多路阀等。钻进回路主要由回转马达、推进油缸、滑架升降油缸、电磁控制阀、升降油缸控制阀等组成。③行走支撑系统包括履带、行走机构、液压油缸、支撑立柱等,控制着钻机的行走移动、支撑稳定。④钻进系统包括动力头、夹持器、钻架、钻具等,控制着钻机的钻孔功能。钻具一般包括钻杆、钻头、套管、岩芯管以及钻链、扩扎器等,选择的配套与否对提高钻进效率关系很大,应在钻孔前准备好。动力头由回转马达和减速箱组成,为钻进提供回转动力;推进总成位于滑架内部,由推进油缸、链轮、链条等组成,带动动力头进行推进、回拉动作进而完成钻杆钻进作业。滑架的钻凿倾角由滑架起顶油缸控制,工作时起顶油缸推拉滑架绕着铰轴上下转动。⑤电气系统由蓄电池、发电机、启动开关、电磁铁、指示灯、控制开关、照明灯、控制器等组成。发电机由柴油机带动提供动力。蓄电池为柴油机启动电源,同时也为液压油散热器电机、电磁铁、控制器及其他电器提供动力。
岩土工程的注浆,首先应钻出符合注浆需要的钻孔,选用合适的钻机对钻出合格的钻孔是非常重要的。由于注浆领域的扩大和注浆孔深度差异,选用钻机型号分为大、中、小三类。例如,矿山的深井地面预注浆和矿井突水堵水的注浆,一般选用大功率的地质勘探钻机;一般钻眼较浅,多采用普通小型轻便的风动凿岩钻机。对于高压旋喷注浆和加固地基等多采用振动钻机以及各种型号带钻车的钻机。
注浆钻孔的施工有回转钻进和冲击钻进两种。对于深孔,需要取芯的钻孔多用回转式。对于较浅钻孔以及岩石很坚硬并且不需要取芯的钻孔,可采用冲击式钻进。由于冲击式钻进效率较高且不取芯,已得到较多的应用,如垂直钻孔穿过坚硬岩石的注浆,可用潜孔锤钻进,提高钻进效率较回转钻进高5~10倍,工作面预注浆已经较多使用KQJ-100B及KQZ-200B潜孔钻进。
注浆方案的设定取决于许多因素,需根据不同的工况,对周边围岩进行预注浆,减小周边围岩的渗透系数,保证施工的安全进行。