全液压动力头钻机与立轴式钻机的应用效果分析
在国务院“关于加强地质工作的决定”引导下，地质勘查工作逐步复苏，探矿工程工作旦也逐年增加且势头迅猛。地质岩心钻探市场也日趋活跃。然而，在地质岩心钻探施工中.立轴式岩心钻机以其价格低廉、维修方便的优势一枝独秀，而代表我国乃至国际钻探装备先进水平的全液压动力头岩心钻机由于价格高昂却一片空白。直到2008年末，在政府扶持资金的支待下.广西第一地质工程公司率先购置了一台瑞典阿特拉斯·科普柯CS14型全液压岩心钻机及其配套绳索取心钻杆、钻具。经过短期培训，该钻机先后在扶绥县中东镇百城银铅锌多金属矿普查(以下简称百域普查)钻探及大新县下雷镇佰所锰矿详查(以下简称晒所详查)钻探中进行野外应用。为更好地了解该钻机的实际使用效果，探讨全液压钻机与传统立轴式钻机的优劣，为今后钻探设备的更新提供依据.现将其与国产立轴式岩心钻机在同一矿区对比使用。通过二者的主要性能参数(见表I)和钻探技术经济指标（见表2)的分析对照可知.全液压动力头钻机将成为广西岩心钻探装备的发展方向。
全液压钻机与立轴式钻机的主要性能对比
CS14全液压钻机和XY-4立轴式钻机上要性能参数见表I。从钻进深度、扭拒、提拔力、给进行程、钻孔角度和卷扬能力等几个方面来看,CS14型钻机明显优于XY-4钻机.尤其是给进行程长和钻孔角度范围大，是XY-4型钻机难以比拟的。
全液压钻机与立轴式钻机的使用效果对比
从施工效率、质量、优越性、成本等方面进行对比分析。
施工效率
在百域普在钻探中CS14型钻机台月效率达1184.9m/台月。比立轴式钻机提高109.3%;小时效率达3.67m/h.提高，95.2%:平均回次进尺达2.39m/回次.提高51.3%,在咟所详查钻探中，CSI4型钻机最高台月效率达1528.5m/台月，平均台月效率达1159.1m/台月，平均台月效率比立轴式钻机提高46.3%;最高小时效率达3.91 m/h，平均小时效率达3.38m/h,平均提高66.5%;平均回次进尺为2.28m/回次.平均提高8.1%。
回次进尺和小时效率提高得益于以下几个因素：
①给进行程长.3.5m以内的回次进尺可以不用倒杆，节省了倒杆时间.增加了实际的纯钻时间;
②由于减少倒杆次数或不用倒杆.使钻速、钻压连续恒定.免去了因倒杆后重新钻进过程中引起钻速减慢和岩心堵塞的现象;
③动力头沿桅杆导轨运动.钻具不易摆动，使钻具平稳钻进，岩心不易堵塞.利于连续钻进。
由于是首次使用，对CS14型钻机的使用还不够熟练，且只使用1套内管总成钻其施工，单套钻具取心作业占据了较多的时间。若使用2套内管总成钻具连续施工，可增加纯钻时间和提高台月效率。以咟所详查钻探为例，假设每次取心平均节约10min.共1082个回次，可增加纯钻时间10820min(即180.3小时);平均小时效率为3.38m/h.能增加进尺609.53m;在钻探总台月时间不变的情况下.平均台月效书能增加到1445.53m/台月。如果用2套内管总成钻具连续施工，台月效率将比使用1套内骨总成钻具施工提高24.7%.
施工质量
岩心钻探施工质量指标主要体现在岩心采取率和钻孔弯曲度这两方面。
岩心采取率
在咟域普查钻探中，全液压钻机和立轴式钻机的岩心采取率分别为97.6%和86.6%，前者高于后者;在咟所详查钻探中，这两种钻机的平均岩心采取率都很高，分别为98.6%和98.2%.但岩心的原生结构和完整度方面.立轴式钻机是无法与全液压动力头钻机相比的。
钻孔弯曲度
在咟所详查钻探中，CS14型钻机施工90°倾角的钻孔1个.50°-67°倾角的钻孔5个，单孔倾角最大偏差为1.13°/l00m,累计平均偏差为0.77° /100m;XY-4型钻机施工如。倾角的钻孔2个，69°-87°倾角的钻孔4个，单孔倾角最大偏差为1.62 /100m,累计平均偏差为0.81° /l00m.
实践表明，在同一矿区使用动力头钻机与立轴式钻机施工。岩心采取率和钻孔弯曲度这两项质量指标都达到了较高的水平，且前者略优于后者。
全液压动力头钻机的优越性
其优越性除上述施工效率高、施工质量好外，还表现在以下述几个方面。
满足小倾角钻孔施工要求
在岩心钻探巾，为满足地质要求.通常需要施工斜孔，对于倾角小于70°的钻孔，立轴式钻机因导向性差且没有扶正装置，施工斜孔就很困难.尤其在拧卸钻杆上。全液压钻机采用可调整角度的桅杆式钻塔.具有导向性且在桅杆上有扶正装置，完全满足倾角45°-90°的钻孔施工，能很好地满足地质设计要求。
安袭方便快捷
全液压钻机结构紧凑，集钻机、主副卷扬、动力、钻塔、泥浆泵、搅拌器于一体，对机台场地面积要求不大。钻塔为折叠桅杆结构，液压起落，使搬迁、安装变得容易。只要主机到位，钻探地表设备就全部到位.只需校正位置和角度便可施工，安装时间短，劳动强度低;而立轴式钻机为散装结构，钻机、泥浆泵、钻塔、绞车、搅拌器都是独立单元，对机台场地面积要求大。各独立单元到位后还需逐一安装，安装时间较长.劳动强度大。据经验统计，在同一矿区全液压钻机扭迁时间需要1-2天，而立轴式钻机则需要3-5天。
安全性好
全液压钻机的钻塔为折往桅杆结构，液压起落.各工作单元都是液压传动.因此不用安装钻塔，极大地减少了高空作业时间，从而有效地减少了高空坠落的机率和机械伤害的发生。而立轴式钻机安装钻塔时需要多人高空作业，高空坠落的机率较大，同时各工作单元都为独立的动力和相应的机械传动装N，机械故降和机械伤害相对较高。
操作简便
全液压钻机各T.作单元均采用液压操作.操作轻便，劳动强度低，仪表集中，便于实时观察设备运行和判断孔内情况。而立轴式钻机各工作单元分散，需多人分别看管，劳动强度大。
成本及收益分析
成本主要指购置成本和使用成本。收益则指除去上述成本的收益.包括劳动报酬、福利、管理费、税收等在内的单位经济收益和社会效益。
成本分析
购置成本
瑞典阿特拉斯·科普柯CS14型全液压钻机的购置费用约为260万（不含钻具，下同)，具有同等深度能力的国产全液压动力头钻机约需140万.而购置具有同等深度能力的国产立轴式钻机约需27万。显然，全液压钻机不管是口还是国产其购置费用都远高于立轴式钻机，正是这过大的差距制约着全液压动力头钻机在全区的应用。
使用成本
使用成本主要指设备折旧、钻具消耗和燃料消耗等费用。
①设备折旧。现行设备年折旧率为10.5%.则进口、国产全液压动力头钻机和立轴式钻机的年折旧费分别为27.30万、14.70万、2.84万。这是基本固定的，随年工作量的增加，单位折旧费用也会相应下降。
②钻具消耗。钻具主要是指钻杆、钻头、扩孔器等。在咟所详查钻探中，单台钻机配置600m绳索取心钻杆和3套双管即可满足工作要求。按目前市价钻杆133元1m.双管3800元1套计算.需91200元。似设其使用寿命为8000m.则单位成本为11.40元1m。依据相关统计，钻头和扩孔器消耗量约为各1个/60m，其价挤约为65O元，单位成本为10.83元/m，则钻具单位成本为22.23元/m.
收益分析
依据上述的分析，参照咟所详查钻探的平均台月效率.作如下假设:
①台月开动率全液压钻机为0.75.立轴式钻机为0.65;
②工作量充足，年正常工作9个月，按现行市价进尺费500元/m,燃油7.3元/kg计算，则可计算出各型号钻机的工作量、成本及收益(见表3)。可见1年的收益.CS14钻机要比XY-4钻机多96万，经济效益十分显著。若国产全液压钻机性能接近进口水平，则购置和折旧成本将减少近一半，年收益将增加十余万。若年进尺能超过8000m.年收益还将增加。
结语
根据全液压钻机和立轴式钻机的实际使用效果，以及通过对二者成本和收益的对比分析.可知全液压钻机:
①投资大、使用成本高;
②效率高、质旦好.经济效益显著;
③适应45°-90°预角的钻孔;
④劳动强度低;
⑤安全性高。
全液压动力头钻机尽管价格较高.但以其高效率.必将会逐步占领地质岩心钻探市场。随着年工作旦的增加.其优越性会越来越明显，成本也会大幅度地降低。近几年全区岩心钻探工作量已恢复到15万二左右.2011年已达到19.5万m.这是推广应用全液压动力头钻机的大好时机。
