盛夏时节，河北省张家口市工业园区内，中地装备张家口探矿机械有限公司新厂正在如火如荼建设中，预示着中国地质装备制造的摇篮即将站上更高的起点。今后，更加先进、更加智能的地质装备，将在这里诞生并走向全国。
中国钻探的摇篮
“我们厂前身是始建于清宣统二年铁路机器修理厂。1953年4月12日经国家中财委批准，由铁道部移交地质部后，改名为地质部探矿机械厂。”中地装备张家口探矿机械厂总经理马彦说，“说起这家百年老厂，地质行业的人们仍习惯称其为张探厂。”
张探厂既是中国地质装备生产的摇篮，也是装备制造设计生产人才培养的摇篮，还是钻探工艺研究的摇篮。
▲20世纪50年代，张探厂车间工人操作机械设备。
在这个摇篮里，诞生了我国第一批立轴式系列岩芯钻机、水井钻机、车载式水井钻机、第一台高速金刚石钻机等产品，支撑了我国地质找矿事业的发展；成就了我国第一套地质专业院校的钻探工程教材，培养了我国第一批钻探工程专业技术人员；先后为各省级钻探装备维修、生产厂支援各类技术人才2538名，在国内孵化出一个又一个装备生产厂，满足了中华人民共和国成立后二三十年地质工作大发展期对装备的巨大需求。
曾经一度，张探厂也随全国地质行业一同陷入低谷。凭着对祖国的深情、事业的热爱，张探厂选择了行业坚守。
进入21世纪，地质找矿迎来了又一个发展期，传统的立轴式钻机突然出现了供不应求的情况。这个百年老厂敏锐地意识到，新时期的矿产勘查将面临革命性的转变。随着向地球深部进军、生态文明建设等国家战略的提出，地质装备在具更深钻探能力的同时，还必须突出更加低碳绿色、更加环保高效、更加自动智能的特点。
于是，一场以推动中国地质装备制造升级、支撑矿产勘查行业转型的二次创业，让百年老厂焕发青春。
创新引领“中国智造”
今年6月24日，交流变频电传动转盘式地热水井钻机在天津港顺利装船，驶向目的地宝岛台湾。
“这款钻机绿色高效、节能环保的特点，吸引了台湾客户的目光。”张探厂副总经理杨东梅自豪地介绍起来。
地热钻探由于钻探深度大、口径大，传统的岩芯钻机和一般的水井钻机往往会因钻探深度、动力等原因而“力不从心”。因此，人们一般用石油钻机进行地热井钻探作业。但对一般地勘单位来说，一套配套完整的可完成3000米深度地热施工的机械传动的石油钻机，初期投资一般在2000万元左右；转场运输中，一般要40几台30吨以上的半挂车和大板车才能一次性装完；钻探作业中，每天要消费1吨～2吨的柴油，还要开挖大型泥浆池等，使用成本高昂。
▲2009年，车间技师参加张探厂组织的业务技能考试。资料图片
针对这些问题，张探厂2011年与中地装（北京）科学技术研究院合作，在全面总结用于汶川科学钻探项目的KZ3000DB变频电传动顶驱+转盘岩芯钻机的基础上，开始了变频电传动立轴式岩芯钻机和转盘式地热水井专用钻机的研发工作。
秉承绿色、高效、智能的理念，2017年6月，第一台变频电动转盘式地热水井专用钻机在张探厂诞生。跟石油钻机比，这款水井专用钻机具有以下突出特点：
更加绿色。采用电传动技术，使用柴油发电机能耗仅为石油钻机的70%，使用网电能够节能50%以上。配备40立方米的钢制泥浆处理系统，达到了地热钻探泥浆不落地的效果；模块化设计，配套完整的全套设备只需8台35吨的板车即可一次装完。
更加智能安全。一体化司钻监控系统是基于自动化控制技术、计算机技术、现场总线技术、网络技术等集成于一体的全数字化、智能化、网络化、可视化、高度集成化的控制系统。利用现代计算机技术，紧密结合钻井工艺，简化司钻房的仪器仪表数量及机械结构，使钻机实现全数字智能化控制。人机工程学的设计在确保人员及设备安全的同时，可显著提高钻井的工作效率。
现场电缆连接只需要一根电源线、一组通讯线和紧急停止的电缆。系统升级非常简便，可以根据现场用户要求增加新的功能。模块化的构造，能适应任何钻井的配置，新增功能可以在没有任何接线改动的情况下完成。
“目前我们正与相关自动化工艺公司洽谈，为装备增加自动捞杆、换钻杆等减少安全隐患的功能。”杨东梅说，“这一新型钻机面世后，水井钻探工地也可实现无人操作。”而这只是张探厂这个摇篮创新推进地质装备制造进步的一个缩影。
21世纪以来，张探厂以绿色、高效、智能理念开发出的新型钻机已形成系列：XY-6DB、XY-8DB、XY-9DB型交流变频电传动岩芯钻机系列；ZP30DB、ZP40DB型交流变频电传动水井钻机，以及配套钻机的18米、23米、24米自升式四角钻塔。
这些新型钻机已经成功施工多个国家级的科学钻探深孔，其中122毫米口径岩芯钻探施工1600米深度每米能耗成本只有24元。今年元旦，XY-8DB型电传动岩芯钻机成功完成了我国美济礁科学钻探2020米的深度，其中，玄武岩地层施工近千米。
“四个专家”打造服务升级版
2014年2月，山东招金集团地勘公司青山李家矿区2400米深孔钻探工地，来了几位特殊客人。他们是张探厂派出的钻机、钻探工艺、泥浆专家。得知钻探工程遭遇严重破碎地层、施工难以继续难题后，张探厂主动派来了这4位专家。经过在现场与施工方一起分析原因、研究对策、制定新的施工方案，矿区施工总算得以顺利推进，最终提交黄金资源量40多吨。
“其实，这只是我们服务升级的一个场景。”马彦介绍说， 2013年，张探厂提出了当好“4个专家”的升级版服务理念，即钻探装备配型专家，根据用户施工条件和工艺要求，为用户提供最优的钻探机械选型配套方案；钻机设计专家，在满足市场普遍需求的同时，根据用户提出的特殊需求提供针对性更强的钻机专业设计并组织生产；钻机制造专家，发挥核心优势为用户生产质量优良、性能合理的钻机产品；钻探服务专家，深入现场为用户解决施工中遇到的具体问题。
在当好“4个专家”的理念指导下，张探厂的服务层次也由本厂提升到全行业：针对北方砂岩型地浸铀矿山建设提速，国内外钻机无法适应地浸矿山钻探时口径大、钻深浅、搬迁频繁要求的现实，他们联合中地装（北京）科学技术研究院研制生产了SPL800型履带式地浸孔钻机。随后，又利用交流变频技术设计开发了新型的、具有领先技术的履带式电传动地浸钻机，在钻机上形成了产、学、研、用的新机制。
面对矿产勘查热形成后各地钻探工程量猛增但高素质钻探机班长紧缺的现实，2005年起，他们自筹资金办起了全国钻探机班长培训班，免费为全国的钻探队伍做起了人才升级工作。近几年矿产勘查热度下降严重，但培训人数逆向上升，已由第一届培训的50多人上升到现在的每年140多人。到如今，这一培训已连续举办13期，累计培训1480人。
记者了解到，接下来，张探公司将以整装进驻张家口地质装备园为契机，在新厂区投资建设我国唯一的钻机综合试验台，推进了百年老厂数字化、智能化进程。
面对我国钻机生产厂商虽然众多，但缺少对钻机各部件的扭矩、钻压、转速、液压油温度、立轴行程、立轴加压、钓载等进行检测试验装置的现实，张探厂决定投资300万元，在新厂区建设我国唯一的钻机综合试验台。
“这一试验台建成后，既可分别对钻机的各部件进行检测，也可进行整机的协调试验。”马彦说，它还将对我国钻探装备的进步提供基础支撑，通过检测、试验获取的参数，可用来进一步优化钻机设计，提升钻机的整体性能，进而提升我国钻机设计制造的科学化和规范化水平。
