钻塔（钻井设备上的金属桁架）

分类

钻塔

结构特点

摘要：结合XY系列立轴式岩心钻机的特点，研制开发了与之配套的AY8-15m系列液压起塔定向施工A型钻塔，并获得了国家实用新型专利。介绍了定向施工液压钻塔的结构形式、产品特点及应用实例。

关键词：立轴式岩心钻机；AY系列钻塔；液压起塔；定向施工

XY系列立轴式岩心钻机突出特点是便于解体和搬运，可以实现0～90°任意角度斜孔钻进，特别适合于在交通不便，场地不充裕的山区工作。结合此系列钻机特点，研制开发了与之配套的AY8～15m系列定向施工液压钻塔。该钻塔结构简单、设计合理，已获国家实用新型专利。

1 基本结构及特点

AY系列定向施工液压钻塔主要由底梁、塔梁、纵梁、龙门架、塔腿、二层台、油缸、管路、塔顶、天轮组件、副腿、引导绳组成（如图一）。

总体上有以下几个特点：

（1）利用钻机液压系统，实现液压起塔，并与副腿配合使用，可以实现0～90°任意角度的固定，满足0～90°任意角度的直斜孔钻进需要。

（2）在结构尽量简单的前提下保证各部约束有效，以满足钻塔在施工过程中的稳定性和足够的强度。

（3）以可以满足提升n根3米或n跟4.5米钻杆的原则确定钻塔的有效高度。

（4）与钻机进行充分结合，除满足结构尺寸和操作空间的要求外，尽量使操作人性化，安全舒适。

（5）对钻塔各部分进行了合理解体，使强度得到保证的同时，每件重量都控制在200kg以内，便于复杂路况下的易于搬迁和没有起重设备时的易于安装。

底盘部分

钻塔

五根底梁上安装龙门架组成完整的钻塔底盘，由于XY系列钻机回转器的回转平面垂直于钻机方向，所以钻机要与一般习惯的前后安装方向旋转90°成左右安装方向，以便于立轴搬转角度实现斜孔钻进，这样在钻机移出时要在钻塔侧面留有一定的侧移空间。独特的龙门架结构，使钻机顺利实现侧移，整机让开孔口中心，解决了提放大径钻具的难题，而且钻机回转器的回转和钻塔的倾斜组成定向施工的一个完整配置，顺利实现了塔顶-回转器-井孔三点一线0～90°的定向施工孔的钻进。

根据与钻塔配套的XY-4、XY-44、XY-5、XY-6B等钻机的不同，设计有两种龙门架不同的龙门架跨度，实现了钻机侧移后，钻机仍能方便地进行操作。

二层平台

二层平台的作用一是安靠钻杆，二是连接塔腿，增强钻塔整体强度。二层平台一般习惯安装在钻塔前面，用于安靠钻杆，考虑到钻塔倾斜后钻杆的安放排列问题，通过改进把二层台安装到了钻塔的后部，保证安放钻具简单、方便、合理、安全。

液压系统

一般情况下，要实现液压起塔必须附带较复杂的液压系统----动力、油箱、油泵、压力表、高压油管、各种控制阀、各种接头、密封件及附属配件，很多使用场合都因使用繁琐、实现困难和维护要求高放弃使用液压而改用机械。而AY系列定向施工液压钻塔，借用XY系列钻机本身的液压系统进行起落塔，充分发挥钻机和钻塔各自的优势，减轻了钻机附件的重量，结构简单，自动化程度高，使用安全可靠。油缸两端的铰接处设计有关节轴承，能有效克服在起塔的过程中随着油缸活塞杆的伸长而产生的不同心带来的较劲现象（如图三）。

另外因为独特的龙门架结构，塔腿支点高，钻塔安装时塔腿如水平放置，那么每节塔腿都必须抬高进行销子联接，这就需要吊车配合安装或用许多人力抬高安装，这成为在交通不便的山区工作时准备工作中的一个难点。为此在原来单级油缸的基础上改进为用多级油缸起塔，使每节塔腿都可以底于水平位置安装，一端放于地面上进行安装，节省了人力和物力。

副腿部分

副腿采用销子连接，长度可以调整，用来在钻机任意角度斜孔钻进时支撑钻塔。而且AY系列定向施工液压钻塔提供了两种副腿联接高度，钻塔在倾斜钻进时选择合适高度的副腿进行支撑，会使钻塔更加稳定、可靠。AY系列定向施工液压钻塔利用油缸与可调副腿配合调整，使钻塔可以固定在0～90°任何角度位置，再配合它的独特结构实现倾斜固定角度的钻进工作。所以它可以根据地形和施工目的选择经济适宜的场地和斜度进行钻进，使其在进行定向孔施工时，操作简便易行，工作效率高。

天车组件

天车的设计首先要保证强度要求，同时做到了尽量减轻重量，尽量采用通用件和标准件，做到了简单、灵活、耐用、易制作和易检修。

引导绳部分

AY系列定向施工液压钻塔设计了引导绳装置，保证钻塔在斜孔钻进中，提吊系统沿引导绳运动，能够使提吊系统和钻具的倾斜方向保持不变，避免因提吊系统重量引起钻具下垂从而影响钻进质量。

基本参数

AY系列定向施工液压钻塔的基本参数见表1

表1 AY系列定向施工液压钻塔的基本参数

应用实例

AY系列定向施工液压钻塔结合地质勘探施工实际，力求做到结构紧凑，设计合理。目前已在北京、河北、山东、吉林、新疆、宁夏、湖北、湖南、福建等地的煤田地质勘探、有色金属矿勘探以及地质结构勘探方面得到广泛应用，并出口到蒙古国进行煤矿、有色金属矿的地质勘探，钻塔强度、承载能力、灵活性、各角度下钻进都满足设计要求。

北京中资环公司、新疆有色706地质大队、新疆地矿四队、中国煤田地质局等配套XY-4、XY-44、XY-5 、XY-6钻机，在新疆地区进行煤矿和金矿等有色金属勘探工程施工，钻进了25°～90°定向孔，深度500～1000米，钻进效率满足了甲方设计要求，取得了较好经济效益和社会效益。

（1）定向施工、斜孔钻进的应用范围越来越广，它可以根据岩脉分布、地形和施工取芯目的来选择经济适宜的场地和斜度进行钻进，AY系列定向施工液压钻塔与XY系列钻机配套使用，使钻机的适用性、可靠性得到了进一步验证，使其良好的使用性能得到更充分的发挥，是XY钻机配套的良好设备。

（2）AY系列定向施工液压钻塔与XY系列钻机配套使用，可以实现垂直于岩脉的定向施工钻进，可以准确探明矿藏储量，同时缩小钻进深度，降低施工成本，满足探矿工程施工需要。

（3）XY系列钻机配套使用与AY系列定向施工液压钻塔配套使用，能够节省人力、物力，提高施工效率，取得了良好的社会效益和经济效益，具有广阔的应用前景。