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摘 要 本文主要介绍了TXJ—1600岩芯钻机的A型塔架研制背景、方案、结构设计、主要性能、技术参数、使用效果等，该A型塔结构简单，自动化程度高，使用安全可靠。
关键词 A型塔；起落架；塔高；负荷；稳定性
中图分类号 TE9 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2016）01-0022-02
1 研制背景
钻塔是岩心钻探四大设备之一，它的结构形式、稳定性和强度对钻探质量和施工安全都起着十分关键的作用。煤田地质勘探系统，至今仍采用50年代的四角塔，它的缺点是重量大、结构复杂，安装拆卸不方便，高空作业不安全。随着钻探市场的需求，TXJ—1600岩芯钻机现已广泛用于钻垂直的地质矿产勘探孔、煤田勘探孔和浅层石油等。为了解决四角塔的诸多缺点，并根据岩心钻探对使用的钻塔要求，我们研制了与TXJ—1600岩芯钻机配套的A型塔架，它是该钻机的重要组成部分，它可以配1600m钻机。该钻塔具有负荷能力大、重量轻、结构合理、操作安全、加工工艺较简单、安装和拆卸方便、整体运输、易于推广的特点。
2 研制方案
针对现有各种钻塔优缺点及存在的问题，进行认真分析、研究、归纳和总结，制定了相关的研制方案。
2.1 塔型的确定
钻塔的结构形式多种多样，有三角塔、四角塔、A型塔、K型塔等，应用最广泛主要有两种：A型塔和四角塔，四角塔在多数领域趋于淘汰，但因突出的稳定性，多用于海洋石油钻探。四角塔一般底架较大，重量较大，安装拆卸不方便，它的起塔方式利用吊车起塔。缺点：高空作业安全性差，制造成本高，安装费用高。A型塔重量轻、底架小、制造成本低。采用整体安装，在地面上把钻塔连接组成一整体，通过钻机主卷扬带动钢丝绳起落塔，这种方法由于建塔工作在地面进行，因而具有安全方便等优点。根据这种状况我们选择A型塔与TXJ—1600岩芯钻机配套。
2.2 塔高
钻塔高度是指塔腿支承面到天车轴线之间的距离。合理的钻塔高度受四个因素的制约：一是尽量缩短起下钻作业的时间消耗；二是尽可能降低制造、安装和运输的成本；三是尽量保证钻塔高空作业时的安全性和工作时的稳定性；四是跟钻杆立根的高度有关，综合考虑将钻塔高度定为22m。
2.3 塔的负荷
塔的负荷即钻塔的承载能力，是指钻塔在钻探过程中提引钻具所承受的载荷。应用时以最大载荷计算，最大载荷为最大静载与动载之和。最大静载荷是额定孔深和额定终孔直径所用钻具的总量。
Q—kqL式中：Q——塔的最大负荷；K——提钻时阻力系数K=1.5～2.0；q——钻杆单位长度的重量；L——最大孔深，m。根据施工要求，通过计算得出钻具的重量达到25t，考虑到钻进过程中处理事故时的瞬间拉力以及钻孔的延深问题，故钻
塔设计承载力为40t，以增加其安全性。
3 塔架的结构
3.1 结构组成：如图1所示
主要由1.底架；2.起落架；3.左、右塔架；4.下横拉；5.上横拉；6.工作平台；7.天车；8.斜支杆等组成。
3.2 主要结构设计
如图1所示，左右塔架中下塔架与底架相连，上塔架与天车相连，下塔架与底架之间设置斜支杆，增加塔的稳定性。
1）底架：钻塔底架是连接左右塔架与钻机的过渡装置，承载钻机、塔身、起落架等勘探设备的架体。现有四角塔底架尺寸较大，一般9m×9m占地面积大，成本高。我们研制的A型塔底架尺寸为4.8m×6m。它是由两组纵梁、两组横梁和一组中间梁组成，每组梁都是由25槽钢组焊而成，便于加工，强度又好。
2）左右塔架：左右塔架是承载钻具的主体，分别由上中下三段组成，形成封闭的整体结构，每段都是由无缝管焊接而成，立柱四根φ89×6的无缝管组成，斜拉杆采用φ50×4的无缝管，横拉采用φ73×5的无缝管，结构稳定。左右塔架截面呈四边形，（结构如图2）各段之间通过图2上联节（序号2）、下联节（序号1）采用销轴连接，拆卸方便。这种结构比较简单，加工方便，承载能力和稳定性较好。
3）起落架：用来起落钻塔，过程是利用钻机主卷扬带动钢丝绳通过起落架完成起落塔。其结构是采用φ159×8的无缝管组成A型支架，顶部装有一个大滑轮。
4）横拉：是用来连接左右塔架，增加整个塔架的强度和稳定性。根据该塔架高度我们设计了两个横拉，采用20槽钢通过螺栓与左右塔架连接固定，高度如图1所示。
5）工作平台：是操作人员更换、摆放钻杆以及提引器和水龙头结合、分离等空中作业的平台，存放立根的靠架。工作平台与塔身通过拉杆铰接连接，拆卸方便。根据地质钻探资料和实际经验设计工作台高度应略低于立根长度1m～1.3m，以满足塔上作业的需要，我们把工作平台高度确定为16.5m。
工作平台长和宽尺寸确定为3.2mm×1.6mm，平台上设计有排列钻杆的槽，可存放100多根89mm的钻杆，平台底部结构为∠5.0角钢和φ73无缝管组成框架铺有花纹板，周边是钢管围成的护栏，能使操作人员安全方便地工作。
6）天车：天车用于缠绕钢丝绳，提升钻具。天车设计在保证其强度和刚度的前提下，增加其承载力，而且质量要轻。其结构如图3所示，天车架采用25槽钢与δ16的钢板焊接而成，尺寸定为1570mm×920mm。根据承载力的不同，天车上布置有3个天轮（如图3）、4个天轮、5个天轮，外径φ550mm。根据提升力确定天轮轴的直径为φ90mm，材质采用45#调质。天车架四角焊有4个耳座，用来穿塔架固定绳，下端分别与地面上4个地锚固定，确保钻塔的稳定性。
4 塔架主要技术参数
塔高：22m
负荷：40T
塔重：10T
5 使用效果
TXJ—1600岩芯钻机的A型塔目前已在山东、黑龙江、内蒙、吉林、辽宁等地的煤田地质勘探、石油钻探、水文地质勘探及工程钻孔等方面得到广泛应用。钻塔强度、承载能力、灵活性、深孔钻进都满足设计要求，使用效果良好。同时降低了成本，提高了施工效率，而且发展前景广阔。
参考文献
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[2]马家骥.我国石油钻机的发展与对策[J].石油机械，2001（5）.
[3]张西坤，等.液压起塔定向施工A型钻塔[J].探矿工程，2004，31（12）.
[4]DZPT0088—93，地质钻探用钻塔系列[S].
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