马福江,高杉,卢斌

(1.中国地质装备总公司,北京 100102;2.北京海光仪器公司,北京 100027)

金刚石取心钻进是目前岩心钻机适用的主要工艺,由于金刚石钻头的碎岩机理与取心钻进的工艺特点,要求钻机的操作规程必须是高转速、钻压稳定,而卡盘——岩心钻机上带有钻杆夹持通道的卡盘,其功能正是:传递回转运动与扭矩;传递轴向运动和给进(起拔)力。能否牢固地卡紧钻杆,稳定地将主机的转速、扭矩、钻压传递到钻杆、钻具和孔底钻头上;能否迅速彻底地松开钻杆,进行快速倒杆,都将直接影响钻进能否顺利进行以及钻探效率的高低。对于传统的机械立轴式岩心钻机和先进的全液压动力头式岩心钻机,卡盘作为一个独立的核心部件,其能力大小、运行可靠性以及拆卸方便性都显得非常重要。

当前,随着国内岩心勘探的不断加深,对于深孔岩心钻机,尤其是对于其卡盘能力提出了越来越高的要求。2008年以来,在河北、山东、安徽等省区许多2000m以深的取心钻探项目,最终没有达到预定的目标深度,并不是主机回转、提升、功率、地层等方面的障碍,而恰恰是因为卡盘不能有效地传递扭矩和给进(起拔)力,而不得不终止钻探施工。同时,一些深孔岩心钻机的卡盘在拆装高弹性碟簧的过程中不断传出人身伤害的消息。岩心钻机在其不断发展过程中,卡盘的结构和设计始终是工程设计人员关注的核心内容。本文就卡盘的要求,结构以及设计计算等三方面给予阐述。……