绪论
    国内外的科技现状国内：“六五”—“九五”期间，我国地质调查工作中探矿工艺与设备获得长足发展，在引进、消化、吸收的基础上，研究开发了一大批新技术、新装备，如：以绳索取心为主体的金刚石钻探技术；液动冲击回转钻探技术；受控定向钻探技术（含对接井施工技术）；多工艺空气钻探技术（中心反循环连续取样及空气潜孔锤钻探技术）；水力反循环连续取心钻探技术；人造金刚石超硬复合材料及其钻头；低固相泥浆等钻井液应用及护壁堵漏技术；XY系列、CD系列、全液压等新型岩心钻机及配套装备；水文水井钻探设备；短浅坑道机械化作业线等等。在这一领域，我省煤田地质局在煤田地质钻探方面，成功地采用了受控定向钻探技术，并完善了SMQ-1型取芯器，发展成3SMQ-2型取芯器；此外，还研制改进了煤层气储存监测罐。地矿、煤田系统多工艺空气钻探技术的采用更加完善和成熟。 国外：传统的地质勘查工程技术与装备已十分成熟。立轴式液压钻机仍然是主要机型，全液压动力头钻机获得广泛应用，美国金刚石岩心钻机制造商协会制定的DCDMA标准仍然占据钻探管材和钻具市场的主流，国际标准化组织（ISO）的TC82（矿业技术委员会）/SC6（金刚石钻探设备分技术委员会）也制定了一些标准，可能成为今后的发展方向。
    通过调研了解到，对钻孔深度100米左右的钻机需求量比较大，而目前的100米钻机，存在着劳动强度大、适应性差等缺点。鉴于以上原因，我们决定开发100米钻机。经几次方案讨论决定，钻机应具有以下特点：
1. 经济耐用可靠、质优价廉；http://www.16sheji8.cn/
2. 便于解体搬运；
3. 体积小，重量轻；
4. 操作简单，维修方便；
5. 适用于Φ42、Φ50mm两种钻杆；
6. 适用于合金钻头或金刚石钻头钻进；
7. 钻进速度快，效率高；
8. 动力为电机或柴油机。
 
第1章 总体设计
经过调研和几次方案论证，考虑到现场特点，从实用角度出发，确定方案如下：
1. 考虑到井下、井上和野外作业，动力可选电机或柴油机。
2. 考虑到有软岩石、硬岩石的钻进，除了正常的钻进速度外，增加高速340r/min。
3. 钻机除配机动绞车外，增加了液压卡盘减轻劳动强度，节约时间，提高有效钻进速度。
4. 考虑到高转速时，绞车速度不能太快，所以增加了互锁装置，安全可靠。
5. 由于本机动力较大，动力由V型带传动到变速箱的传动轴上易使传动轴弯曲，所以增加了卸荷装置。
6. 采用二级回归式变速箱，减少变速箱体积，根据不同的地质条件，选用不同的钻进速度。
7. 设置压带轮，皮带调整安全可靠。
8. 在满足上述要求的同时，尽量结构简单，操作方便，适于整体或解体搬运。尽量做到标准化, 通用化，系列化。
 
第2章  钻机技术特性

1. 钻进深度                                   100m     
2. 钻孔直径                  
1〕开孔直径                               89ｍ
2〕终孔直径                               60ｍｍ
3. 钻孔倾斜角度                               0～360°
4. 立轴转速                        110、190、340ｒ/min
5. 立轴行程                                   400ｍｍ
6．最大液压给进压力                              4MPa
7．卡盘最大工作压力（弹簧常闭式液压卡盘）        6MPa
8．立轴内孔直径                                52ｍｍ
9．油缸最大起拔力                              28.5KN
   10．油缸最大给进力                                20KN
   11. 绞车提升速度                   0.25、0.57、0.65m/s
   12. 绞车转速                           28、50、78r/min
   13．绞车提升负荷http://www.16sheji8.cn/
       ⑴．0.75m/s                                 3.35KN
       ⑵. 0.44m/s                                 6.00KN
       ⑶. 0.22m/s                                   12KN
   14. 卷筒
       ⑴ 直径                                      140mm
       ⑵ 宽度                                      100m
       ⑶ 钢丝绳直径                                8.8mm
       ⑷ 容绳长度                                  32.8m
   15．配备动力 
⑴． 电动机
     ① 型号                             YB160M－4
            ② 电压                              380/660V
            ③ 功率                                  5.5KW
            ④ 转速                             1440r/min
⑵． 柴油机
            ① 型号                                 S1100
            ② 功率                                  5.5KW
            ③ 转速                             1500r/min
   16．外型尺寸（L×h×b）                 1370×685×1200mm
   17．重量（不含柴油机）                           750Kg
            
 
第3章  动力机的确定
本机组的驱动装置采用交流感应电动机，因为这种动力机重量轻、结构简单、使用维护方便易实现防爆。
为了便于搬运和机场的布置，钻机和水泵各用一台电机单独驱动，而回转器与油泵共用一台电机联合驱动。
输出功率为N。
N。＝1.2Nj
式中：Nj—钻机所需功率 KW
                Nj＝（Nh＋Ny）/η
式中: Nh—回转钻进所需功率 KW  η—效率  η=0.85
      Ny—油泵所需功率  KW
                    Nh=N1+N2+N3
式中: N1—井底破碎岩石、土层所需功率 KW
      N2—钻头与孔底摩擦所需功率  KWhttp://www.16sheji8.cn/
      N3—回转钻杆所需功率 KW
3.1  回转钻进及破碎岩石、土层所需功率  KW
Nh=N1+N2+N3
                1. N1=         3-1
式中: m—钻头切削刃数           取m=6
      n—立轴转速                 r/min
      h—钻进速度              h=1.5cm/min.
     δ—岩石抗压强度,其值见表3-1
A— 井底环状面积，取钻头直径D=7.3cm,内孔直径 d=5.8cm,
A=π(D2–d2)/4=π(7.32–5.82)/4=15.43cm2
              2.  N2=δ×f×e×n(R+r)/1944800       3-2
式中: δ—孔底压力或岩石抗压强度.
      f—钻具与岩石直接的摩擦系数     f=0.3
      e—侧摩擦系数                   e=1.1
      n—立轴转速
      R—钻头外圆半径                 R=3.65cm 
      r—钻头内孔半径                 r=2.91cm
     将立轴不同转速和不同空底压力代入式3-2中,所得相应数值见表3-2。
              3. N3=7.8×10－11×L×d×n1。7        (当n<200r/min时)  3-3-1
            N3=0.92×10－11×d2×r×L×n1。33    (当n>200r/min时)  3-3-2
式中：L—孔深 ， 硬质合金钻进时，取L＝150000mm
                 金刚石钻进时，取L＝75000mm
     d—钻杆直径 ，取d=42mm计算
     n—立轴转速，
    r—冲洗液比重。  r=1.15
    将上述参数及立轴不同转速代入上式，所得值列表3－2中。
     3.2 给进油缸所需功率的计算
    3.2.1. 给进油缸的基本参数
    1）给进油缸的数量   n＝2
    2）油缸直径         D＝55mm
    3）活塞杆直径       d＝30mm
    4）活塞杆有效行程   L＝400mm
    5）油缸面积         A1＝23.76cm2
    6）活塞杆面积       A2＝7cm2
    7）有效面积         A＝A1－A2＝16.76cm2
    3.2.2．油缸工作压力的计算
    钻机大水平孔时，油缸的最大推力为：
             W＝C＋Fm
式中：W—油缸最大推力
    C—孔底最大压力     C＝10000Nhttp://www.16sheji8.cn/
    Fm—钻杆与孔壁间的摩擦力
             Fm＝q×L×f
式中：q—钻杆单位长度重量   q＝45.6N/m
    L—钻杆长度           L＝1050m
    f—摩擦系数           f＝0.35
             Fm＝45.6×1050×0.35=1675.8N
             W=10000+1675.8=11675.8N
    油泵的工作压力P
P=W/A=11675.8/16.76=696.6N/cm2   
3.2.3.油泵最大工作流量计算