提高打滑地層鉆進(jìn)效率

提高堅(jiān)硬打滑地層金剛石鉆進(jìn)效率廣西電力工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院安科公司生產(chǎn)管理QC小組

1小組概況1.1小組注冊(cè)情況表1小組注冊(cè)情況表小組名稱(chēng)生產(chǎn)管理QC小組課題名稱(chēng)提高堅(jiān)硬打滑地層金剛石鉆進(jìn)效率課題類(lèi)型現(xiàn)場(chǎng)型課題組長(zhǎng)黃黎明小組成立日期2011年2月18日本課題注冊(cè)日期2013年2月20日小組注冊(cè)編號(hào)安科2013-011.2小組成員情況表2小組成員情況表序號(hào)姓名性別/年齡文化程度專(zhuān)業(yè)組內(nèi)職務(wù)職稱(chēng)/職務(wù)組內(nèi)分工1黃黎明男/49大學(xué)地質(zhì)組長(zhǎng)高級(jí)工程師/副總工/主任策劃、組織活動(dòng)2謝克男/58大學(xué)電子組員高級(jí)工程師/高級(jí)技術(shù)專(zhuān)家編寫(xiě)報(bào)告書(shū)，QC知識(shí)教育，參與活動(dòng)3楊國(guó)春男/49碩研探礦工程組員副教授/主任技術(shù)指導(dǎo)、參與活動(dòng)4李少明男/57中專(zhuān)鉆探組員高級(jí)技師參與活動(dòng)，活動(dòng)記錄5蘇光男/29大學(xué)鉆探組員工程師參與活動(dòng)，活動(dòng)記錄

1.3小組業(yè)績(jī)介紹ACPDAPCD榮獲2012年度國(guó)家優(yōu)秀QC小組獎(jiǎng)《縮短工程任務(wù)下達(dá)辦理時(shí)間》《升降式水上泡沫鉆探平臺(tái)的研究》榮獲2013年度全國(guó)工程建設(shè)（勘察設(shè)計(jì)）優(yōu)秀QC小組獎(jiǎng)

ACPD《提高堅(jiān)硬打滑地層金剛石鉆進(jìn)效率》1.4小組活動(dòng)情況

小組本課題活動(dòng)情況見(jiàn)表3。

表3本課題小組活動(dòng)情況表活動(dòng)時(shí)段2013年2月～2013年9月活動(dòng)次數(shù)9次每次活動(dòng)平均時(shí)間2小時(shí)平均接受TQC教育48小時(shí)/每人出勤率100%專(zhuān)有名詞解釋?zhuān)簣?jiān)硬打滑地層-----我們采用常規(guī)的鉆探技術(shù)，在遇到像花崗巖、石英巖、輝綠巖、硅質(zhì)灰?guī)r、流紋巖這樣的堅(jiān)硬巖層時(shí)，常導(dǎo)致鉆探打滑，鉆進(jìn)極慢幾乎不進(jìn)尺，鉆孔效率嚴(yán)重降低，而且鉆頭壽命較短。這樣的地層稱(chēng)為堅(jiān)硬打滑地層。金剛石鉆進(jìn)效率-----采用金剛石鉆頭鉆進(jìn)時(shí)每小時(shí)鉆進(jìn)的進(jìn)尺，單位m/h

提高堅(jiān)硬打滑地層金剛石鉆進(jìn)效率現(xiàn)狀公司方針以人為本，技術(shù)創(chuàng)新；產(chǎn)品合格，顧客滿意；環(huán)保達(dá)標(biāo)，健康安全；提高效率，持續(xù)改進(jìn)。必須保證勘察項(xiàng)目工程的進(jìn)度。公司要求課題選定顧客要求2P階段（計(jì)劃階段）2.1選題理由

圖1：選題理由流程圖制圖：謝克校核：黃黎明2013年3月1日第一次小組活動(dòng)通過(guò)鉆進(jìn)效率低2.2活動(dòng)計(jì)劃為了使活動(dòng)有計(jì)劃地開(kāi)展，小組成員制定了活動(dòng)計(jì)劃。圖2活動(dòng)計(jì)劃甘特圖內(nèi)容月份3456789P選題、現(xiàn)狀調(diào)查制定目標(biāo)原因分析要因確認(rèn)制定對(duì)策

D對(duì)策實(shí)施

C效果檢查

A鞏固措施與總結(jié)制圖：楊國(guó)春校核：謝克2013年3月1日第一次小組活動(dòng)通過(guò)2.3現(xiàn)狀調(diào)查在地質(zhì)勘探中，帶動(dòng)鉆具向地下鉆進(jìn)，獲取實(shí)物地質(zhì)資料的機(jī)械設(shè)備稱(chēng)為鉆機(jī)。主要作用是帶動(dòng)鉆具破碎孔底巖石，下入或提出在孔內(nèi)的鉆具。鉆具的鉆進(jìn)端是鉆頭。按破碎巖石的方式，可分為回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)、沖擊式鉆機(jī)、沖擊回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)等；按鉆探深度，可分為型號(hào)，100型可以鉆進(jìn)100米左右，300型鉆進(jìn)300米左右，等等。鉆機(jī)的選擇是按照深度和需求來(lái)選擇的，鉆機(jī)的鉆進(jìn)轉(zhuǎn)速和壓力按照鉆探規(guī)范來(lái)施加，而鉆具的鉆頭要用通過(guò)試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)選擇。在遇到堅(jiān)硬打滑巖層時(shí)，常導(dǎo)致鉆探打滑，進(jìn)尺極慢幾乎不進(jìn)尺，鉆孔效率嚴(yán)重降低，而且鉆頭壽命較短。試驗(yàn)各鉆孔鉆進(jìn)至弱風(fēng)化巖層時(shí)鉆進(jìn)效率及鉆頭使用情況調(diào)查見(jiàn)表4。

表4：每個(gè)100m深鉆孔鉆進(jìn)效率及鉆頭使用情況調(diào)查統(tǒng)計(jì)表制表：蘇光校核：黃黎明2013年3月11日第二次小組活動(dòng)整理

通過(guò)對(duì)4個(gè)堅(jiān)硬打滑地層工地現(xiàn)狀調(diào)查，效率平均為0.315m/h。低于我單位其他非堅(jiān)硬打滑地層工地平均值（1.1m/h）。小組對(duì)效率低的現(xiàn)狀，再進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查統(tǒng)計(jì)。通過(guò)向生產(chǎn)人員（包括鉆探長(zhǎng)期農(nóng)民工）發(fā)出問(wèn)卷調(diào)查表，發(fā)出調(diào)查問(wèn)卷130份，收回問(wèn)卷120份。見(jiàn)表5。

表5堅(jiān)硬打滑地層金剛石鉆進(jìn)效率低原因問(wèn)卷調(diào)查統(tǒng)計(jì)表

圖3排列圖制圖：謝克校核：黃黎明2013年3月11日第二次小組活動(dòng)通過(guò)項(xiàng)目造成效率低的原因頻數(shù)累計(jì)頻數(shù)累計(jì)百分比（%）1鉆頭原因868671.072鉆機(jī)原因129880.993鉆具原因910788.434人為原因611393.395環(huán)境原因511897.526其它原因2120100.00從調(diào)查得知，堅(jiān)硬打滑地層，效率平均為0.315m/h。低于我單位其他非堅(jiān)硬打滑地層平均值（1.10m/h）。通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查得知鉆頭原因是主要問(wèn)題。結(jié)論：鉆頭原因，是堅(jiān)硬打滑地層金剛石鉆進(jìn)效率低的問(wèn)題癥結(jié)。2.4

設(shè)定目標(biāo)2.4.1設(shè)定目標(biāo)經(jīng)過(guò)小組討論決定，將本次活動(dòng)的目標(biāo)值定為：堅(jiān)硬打滑地層金剛石鉆進(jìn)效率從現(xiàn)狀平均0.315m/h提高到平均1.100m/h。詳見(jiàn)圖4。制圖：蘇光校核：黃黎明2013年3月30日第三次小組活動(dòng)通過(guò)圖4目標(biāo)柱狀圖平均0.315m/h平均1.100m/h

2.4.2目標(biāo)設(shè)定依據(jù)

依據(jù)1：經(jīng)過(guò)調(diào)查堅(jiān)硬打滑地層，效率平均為0.315m/h。其它非打滑堅(jiān)硬地層平均值為1.1m/h。只要解決不打滑問(wèn)題，視打滑地層為不打滑地層，就能達(dá)到非打滑堅(jiān)硬地層平均值----1.1m/h。

依據(jù)2：小組由生產(chǎn)高級(jí)管理人員、高級(jí)技術(shù)專(zhuān)家、鉆探專(zhuān)業(yè)工程師、技師等組成，有很強(qiáng)的實(shí)踐能力，在技術(shù)革新上有豐富的經(jīng)驗(yàn)。

結(jié)論：我們認(rèn)為制定的目標(biāo)值可以實(shí)現(xiàn)。

2.5

原因分析

目標(biāo)設(shè)定后，小組成員充分開(kāi)闊思路，集思廣益，對(duì)“鉆頭原因?qū)е聢?jiān)硬打滑地層金剛石鉆進(jìn)效率低”的原因進(jìn)行分析和歸納，并整理出因果分析關(guān)聯(lián)圖。詳見(jiàn)圖5。鉆頭原因?qū)е聢?jiān)硬打滑地層金剛石鉆進(jìn)效率低鉆頭胎體硬度選擇不當(dāng)鉆頭消耗嚴(yán)重鉆頭焊接質(zhì)量差金剛石不能自銳出刃金剛石濃度和粒度未選擇好金剛石容易脫落金剛石鉆頭未研磨焊工操作不當(dāng)鉆頭唇面形狀選擇不當(dāng)圖5因果分析關(guān)聯(lián)圖制表：黃黎明校核：謝克2013年4月8日第四次小組活動(dòng)通過(guò)

通過(guò)原因分析，找出了“鉆頭原因?qū)е聢?jiān)硬打滑地層金剛石鉆進(jìn)效率低”的5條末端因素，即：1、焊工操作不當(dāng)；2、金剛石濃度和粒度未選擇好；3、鉆頭胎體硬度選擇不當(dāng)；4、金剛石鉆頭未研磨；5、鉆頭唇面形狀選擇不當(dāng)。

2.6

確定要因

小組成員針對(duì)因果分析關(guān)聯(lián)圖中的4條末端因素，逐一進(jìn)行充分的調(diào)查分析。原因一：焊工操作不當(dāng)確認(rèn)方法：分析論證確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：公司《員工培訓(xùn)管理辦法》確認(rèn)人：李少明時(shí)間：2013-4-15公司《員工培訓(xùn)管理辦法》等文件，明確了有關(guān)培訓(xùn)的工作，焊工工齡都在8年以上，而且每年都進(jìn)行幾次的技術(shù)培訓(xùn)考核，沒(méi)有收到焊接引起質(zhì)量問(wèn)題反饋。結(jié)論：“焊工操作不當(dāng)”為非要因。表7確認(rèn)二：原因二：金剛石濃度和粒度未選擇好確認(rèn)方法：現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：有關(guān)鉆探規(guī)范確認(rèn)人：楊國(guó)春時(shí)間：2013-4-15從試驗(yàn)結(jié)果得知：金剛石濃度和粒度直接影響了鉆進(jìn)效率（注：100目=0.149mm）結(jié)論：“金剛石濃度和粒度未選擇好”為要因。表6確認(rèn)一：表8確認(rèn)三：原因三：鉆頭胎體硬度選擇不當(dāng)確認(rèn)方法：現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：有關(guān)鉆探規(guī)范確認(rèn)人：李少明時(shí)間：2013-4-15從試驗(yàn)結(jié)果得知“金剛石鉆頭胎體硬度”直接影響了鉆進(jìn)效率。結(jié)論：“鉆頭胎體硬度選擇不當(dāng)”為要因。表9確認(rèn)四：原因四：金剛石鉆頭未研磨確認(rèn)方法：現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：有關(guān)鉆探規(guī)范確認(rèn)人：謝克時(shí)間：2013-4-15研磨前，鉆進(jìn)1.233m后不進(jìn)尺。效率為0.301m/h。研磨一次鉆頭后，最多可鉆進(jìn)6.535m，效率可達(dá)到0.95m/h。由此可見(jiàn)，“金剛石鉆頭未研磨”直接影響了鉆進(jìn)效率。結(jié)論：“金剛石鉆頭未研磨”為要因。表10確認(rèn)五：原因五：鉆頭唇面形狀選擇不當(dāng)確認(rèn)方法：現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：有關(guān)鉆探規(guī)范確認(rèn)人：黃光延時(shí)間：2011-4-15通過(guò)鉆頭胎體硬度相同，不同唇面形狀對(duì)比試驗(yàn)得知，鉆頭的唇面形狀對(duì)鉆進(jìn)效率影響很大。效率相差5到6倍。結(jié)論：“鉆頭唇面形狀選擇不當(dāng)”為要因。制表：蘇光校核：黃黎明2013年4月15日第五次小組活動(dòng)通過(guò)通過(guò)小組成員的調(diào)查、分析論證，確定的要因是：1、金剛石濃度和粒度未選擇好；2、鉆頭胎體硬度選擇不當(dāng)；3、金剛石鉆頭未研磨；4、鉆頭唇面形狀選擇不當(dāng)。2.7制定對(duì)策要因確定后，小組成員按5W1H要求，針對(duì)要因的現(xiàn)狀、要達(dá)到的目標(biāo)、所采取的措施、計(jì)劃完成時(shí)間、負(fù)責(zé)人和檢查人等進(jìn)行了認(rèn)真的討論，并逐一制定了對(duì)策表。見(jiàn)表11。表11

對(duì)策表序號(hào)要因?qū)Σ吣繕?biāo)措施地點(diǎn)計(jì)劃完成時(shí)間負(fù)責(zé)人1金剛石濃度和粒度未選擇好通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)找到最佳配方試驗(yàn)后效率超過(guò)0.315m/h1、選擇武漢金地、無(wú)錫眾金、無(wú)錫探礦工具廠和長(zhǎng)春圣四方等不同廠家的鉆頭進(jìn)行優(yōu)選；2、選擇不同的濃度和顆粒目數(shù)進(jìn)行優(yōu)選；3、總結(jié)出最佳配方；巖灘工地現(xiàn)場(chǎng)2013.06李少明、楊國(guó)春、謝克2鉆頭胎體硬度選擇不當(dāng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)找到最佳硬度試驗(yàn)后效率超過(guò)0.315m/h1、通過(guò)鉆頭唇面形狀相同，不同胎體硬度對(duì)比試驗(yàn)；2、總結(jié)出最佳硬度；巖灘工地現(xiàn)場(chǎng)2013.06楊國(guó)春、蘇光、黃黎明制表：蘇光校核：謝克2013年4月29日第六次小組活動(dòng)通過(guò)序號(hào)要因?qū)Σ吣繕?biāo)措施地點(diǎn)計(jì)劃完成時(shí)間負(fù)責(zé)人3金剛石鉆頭未研磨通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定試驗(yàn)后效率達(dá)到或超過(guò)0.315m/h1、通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)鉆頭研磨對(duì)比試驗(yàn)；2、總結(jié)出最佳狀態(tài)。巖灘工地現(xiàn)場(chǎng)2013.06楊國(guó)春、李少明、謝克4鉆頭唇面形狀選擇不當(dāng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)找到最佳形狀試驗(yàn)后效率達(dá)到或超過(guò)0.315m/h1、通過(guò)鉆頭胎體硬度相同而唇面形狀不相同的對(duì)比試驗(yàn)；2、總結(jié)出最佳鉆頭唇面形狀。巖灘工地現(xiàn)場(chǎng)2013.06蘇光、黃黎明、楊國(guó)春表11

對(duì)策表（續(xù)表）

3D階段（對(duì)策實(shí)施）

3.1對(duì)策實(shí)施一在巖灘工地現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行試驗(yàn)。

表12用優(yōu)選法，選擇武漢金地、無(wú)錫眾金、無(wú)錫探礦工具廠和長(zhǎng)春圣四方等不同廠家的鉆頭進(jìn)行優(yōu)選。鉆頭外徑95mm，金剛石品級(jí)為SMD優(yōu)級(jí)。金剛石粒度選在46~100目（100目=0.149mm），金剛石濃度選為50%~100%之間試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表12，優(yōu)選結(jié)果：金剛石粒度選為100目，金剛石濃度為50%。效率達(dá)到了0.80m/h。效果評(píng)價(jià)：小目標(biāo)達(dá)到。

3.2對(duì)策實(shí)施二在巖灘工地現(xiàn)場(chǎng)，首先對(duì)鉆頭唇面形狀相同，不同胎體硬度做了多組金剛石鉆頭的對(duì)比試驗(yàn)，其結(jié)果見(jiàn)表13。

制表：謝克檢查人：黃黎明2013年5月20日檢查地點(diǎn)：巖灘水電站

表13鉆頭唇面形狀相同，不同胎體硬度對(duì)比

由表13可知，鉆頭的胎體硬度選擇在HＲC15～20為宜。因?yàn)樘ンw軟，鉆頭消耗嚴(yán)重，胎體過(guò)硬，金剛石不能自銳出刃，如圖6。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)胎體硬度選擇HＲC15～20。效率達(dá)到了0.90m/h。

圖6HＲC10～15齒輪鉆頭(左)，

HＲC15～20齒輪鉆頭(右)制表：謝克檢查人：黃黎明2013年6月25日檢查地點(diǎn)：巖灘水電站效果評(píng)價(jià)：小目標(biāo)達(dá)到。3.3對(duì)策實(shí)施三在現(xiàn)場(chǎng)使用打磨機(jī)在地面進(jìn)行打磨，但效果不明顯，金剛石出露不好。打磨后使用的鉆頭如圖7所示。該鉆頭胎體硬度為HＲC15～20鉆頭，打磨后鉆進(jìn)1.233m后不進(jìn)尺?？變?nèi)投入磨料研磨鉆頭能夠很好地提高鉆進(jìn)效率，研磨一次鉆頭，最多可鉆進(jìn)6.535m，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)效率達(dá)到了0.95m/h。圖7使用打磨機(jī)打磨后使用的圖片檢查人：黃黎明2013年7月21日檢查地點(diǎn)：巖灘水電站效果評(píng)價(jià)：小目標(biāo)達(dá)到。

制表：李少明檢查人：黃黎明2013年8月28日檢查地點(diǎn)：巖灘工地3.4對(duì)策實(shí)施四金剛石鉆頭的胎體硬度已經(jīng)通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)確定，現(xiàn)在鉆頭的唇面形狀上進(jìn)行優(yōu)選，其對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表14。由表14可知，鉆頭的唇面形狀對(duì)鉆進(jìn)效率的影響很大，在齒輪、斜直齒、同心環(huán)這三種唇面形狀中選擇斜直齒鉆頭。因?yàn)樾敝饼X鉆頭即具備了齒輪鉆頭的切削性，又具備了同心環(huán)鉆頭的耐磨性，這樣不僅提高了鉆進(jìn)效率，同時(shí)也減少了鉆頭的損耗，提高了鉆頭的使用壽命。使用后的三種唇面形狀的鉆頭(如圖8所示)。通過(guò)試驗(yàn)，鉆頭的唇面形狀選擇斜直齒鉆頭效率達(dá)到了1.00m/h。效果評(píng)價(jià)：小目標(biāo)達(dá)到。表14鉆頭胎體硬度相同，不同唇面形狀對(duì)比同心環(huán)鉆頭(左);斜直齒鉆頭(中);齒輪鉆頭(右)圖8胎體硬度為HＲC15～20金剛石鉆頭4C階段（檢查階段）4．1目標(biāo)檢查經(jīng)過(guò)小組共同努力，將制定的所有對(duì)策實(shí)施后，得到了鉆頭優(yōu)選參數(shù)如下：1）金剛石粒度選為100目，濃度是50%；2）鉆頭的胎體硬度選擇在HＲC15～20；3）孔內(nèi)投入磨料研磨鉆頭；4）鉆頭的唇面形狀選擇斜直齒鉆頭。經(jīng)過(guò)在四川某水電站石英巖鉆進(jìn)結(jié)果見(jiàn)表15表15

工程鉆進(jìn)效率統(tǒng)計(jì)表（單位:m/h）鉆孔孔號(hào)zk69zk12zk18zk38zk29zk13zk20zk27zk54zk34效率（h/m）0.910.951.251.551.350.951.250.951.501.25鉆孔孔號(hào)zk61zk35zk19zk39zk55zk31zk22zk19zk59zk66效率（h/m）0.951.250.951.451.351.250.951.351.500.95平均：1.193m/h活動(dòng)后效率為1.193m/h，超過(guò)了原設(shè)定的1.100m/h目標(biāo)值。實(shí)現(xiàn)了課題總目標(biāo)！

0.315m/h實(shí)施前

目標(biāo)值

實(shí)施后1.193m/h1.100m/h圖9

實(shí)施效果對(duì)比柱狀圖制表：黃黎明校核：謝克2013年9月20日第八次小組活動(dòng)通過(guò)制圖：黃黎明校核：謝克2013年9月20日第八次小組活動(dòng)通過(guò)

4．2經(jīng)濟(jì)效益每年節(jié)約材料成本：本單位每年鉆探進(jìn)尺3-4萬(wàn)m,例如2013年為34175m，其中堅(jiān)硬打滑巖層占26.4%，每米材料成本約為450元，效率提高了（1.193-0.3