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YSZ-50型声频振动钻机在尾矿坝勘察中的应用

2013-12-11任晓飞赵振国牛军辉吴浩陆卫星李志江赵晓冬

地质装备 2013年1期
关键词:尾矿坝体钻机

任晓飞,赵振国,牛军辉,吴浩,陆卫星,李志江,赵晓冬

(1.中国煤炭地质总局第二勘探局,河北 涿州 072750;2.中交公路规划设计院有限公司,北京 100088;3.建设综合勘察研究设计院有限公司,北京 100007)

1 工程概述

鲁能集团山西分公司新建尾矿坝占地面积约为1341亩,用以存储铝矿冶炼后的废渣和废液。

该坝由黄土分层碾压堆筑而成,经两次堆筑加高后,坝顶标高为860m。堆场原设计总库容约为2100万m3。随着产能的增加,废渣废液的排量加大,原有库容难以满足要求,该公司拟将坝高增加25m。为此需要对坝基土质进行勘察进而对坝体稳定性作出评价,为尾矿坝的扩容工程的提供设计参数。图1为尾矿坝全景示意图。

图1 尾矿坝全景示意

勘察单位设计垂直于坝轴线布置7条勘探线,在库区西北边赤泥出露区域平行于坝轴线布置勘探线1条,每条勘探线上布置3~4个勘探点,共布置了26个勘探点。

2 取样要求及勘察钻机特点

为了防止泥浆回转钻进对坝体土样的污染、影响黄土的湿陷性测试结果,以及泥浆渗漏对坝体的破坏,同时由于施工现场偏远,水源运输不便,为此要求采用无循环钻进方式,据此选用了中国煤炭地质总局第二勘探局和中国地质大学(北京)联合研制的YSZ-50型声频振动钻机进行勘察取样。

YSZ-50型钻机为国内首台振动深度达50m的声频振动钻机,该钻机配备最大振动频率200Hz和最大激振力14t的声频动力头,可实现超高频振动、回转、超高频振动+回转三种钻进方式,钻进速度快,无需泥浆,取样质量好,处理孔内事故能力强。可广泛应用于工程勘察、环境钻探、物探爆破孔和地源热泵孔施工等领域,尤其适用于第四纪地层的勘察取样。整机为全液压驱动、采用负载敏感控制液压系统,高效节能;仪表齐全,便于操控,利于判断钻进情况。桅杆可滑移落地,提高了钻机工作的稳定性;给进行程3.5m,减少了辅助工作时间,提高了钻进效率。具有自行走橡胶履带底盘,爬坡能力强,搬迁移位灵活,见图2。

图2 YSZ-50声频振动钻机

3 施工效果

按照设计要求,需要对坝顶、坝中、坝基三个部位,深度分别为35m、20m、15m的6个钻孔进行勘察取样,地层以黄土、粘土、卵石层为主,要求每间隔2m取出一段长20~30cm的原状土样,并装入土样盒。使用YSZ-50型钻机、2m长Φ108mm岩心管和Φ112mm取土钻头,较好的完成了勘察取样工作,在施工过程中钻机体现出如下突出优点:

(1)采用无循环钻进、无需泥浆。

该钻进方式最大限度的避免了泥浆对土样的污染,并对防止坝体的渗漏起到了较好的保护效果,也解决了水源运输不便难题。

(2)钻进速度快。

从现场录制的视频来看,纯钻进速度可达0.2~0.4m/s,机械钻速可达2.8m/min。

(3)样品长度长、取样完整,扰动小,见图3。

图3

(4)对卵、砾石层也有较好的取样效果,见图4。

图4

4 钻机的下步改进建议

(1)增加卷扬,便于辅助提升钻具和进行标准贯入试验。

(2)桅杆滑移背板需加固。

(3)桅杆上增加标尺以利于操机人员控制钻进深度。

(4)设计选用半合管钻具或内衬管结构(来获取粘质粉土不扰动样品)。

(5)钻机配套高强度切岩钻头与取样钻头的设计。

5 结论

YSZ-50型声频振动钻机采用无循环钻进方式,解决了尾矿坝勘察中样品污染问题、坝体渗漏破坏问题以及水源运输不便难题,取出的样品无扰动、无污染、样品长,并且对卵砾石也有较好的取样效果,钻进速度快、提高了施工效率,值得在类似施工环境中推广应用。

[1]史海岐,刘宝林.声频振动钻机及其液压系统的设计[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2007(7).

[2]叶成明,等.浅析声波钻进技术[J].勘察科学技术,2007(5).

[3]吴光琳.声波钻进技术的发展及其应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2004(3).

[4]吴浩,等.YSZ-50型声频振动钻机的研制[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2012(1).

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