Cum funcționează o instalație de foraj DTH: Explicația principiului impactului în fundul găurii
Instalațiile de foraj în gaură sunt utilizate în construcții, căi ferate, autostrăzi, proiecte de apă, hidroenergie, minerit și cariere. Acestea forează găuri de ancorare, găuri pentru șuruburi de rocă, găuri de explozie, găuri de injectare și alte deschideri în rocă dură.
Instalația poate arăta ca o mașină de găurit rotativă cu impact convențională, dar cea mai importantă diferență constă în locul în care este generată energia de impact.
Mecanismul de impact funcționează în interiorul găurii
O foreză convențională cu ciocan vertical menține mecanismul de impact la suprafață. Energia de impact trebuie să se deplaseze prin tijele de foraj înainte de a ajunge la sapă. Pe măsură ce gaura devine mai adâncă, pierderile de energie și vibrațiile din garnitura de foraj pot deveni mai semnificative.
O instalație de foraj DTH plasează impactorul direct în spatele burghiului, în partea de jos a găurii. Pistonul lovește burghiul în fundul găurii, în timp ce aerul comprimat acționează ciocanul și ajută la îndepărtarea deșeurilor.
Deoarece impactul este generat aproape de fațada rocii, se pierde mai puțină energie prin garnitura de foraj. Acesta este motivul pentru care forajul DTH poate menține performanțe puternice în găuri adânci din rocă dură.
Un ansamblu tipic de foraj DTH include:
Burghiu
Ciocan DTH
Tije de foraj
Conexiune de aer
Linie de alimentare cu aer
Cilindru de control al presiunii sau de alimentare
Cadru de găurit
Ciocanul și sapa trebuie să fie adaptate diametrului găurii, formațiunii, compresorului și capacității instalației de foraj. Un ciocan puternic nu poate compensa o alimentare inadecvată cu aer sau o sapă selectată necorespunzător.
Componentele principale ale unei instalații DTH de suprafață mare
O platformă DTH mare, montată pe șenile, conține mai multe sisteme care funcționează împreună.
Cadrul burghiului:Cadrul burghiului acționează ca șină de ghidare pentru capul rotativ, sistemul de alimentare și garnitura de foraj. Acesta trebuie să rămână rigid și aliniat în timpul forajului.
Glisieră sau cărucior:Glisiera este de obicei o structură sudată de tip cutie care susține și conectează cadrul burghiului la mașina principală.
Cap rotativ:Sistemul rotativ include de obicei un motor hidraulic, un ansamblu de ax, o conexiune la tijă, o placă glisantă și un canal central de aer. Capul rotativ rotește garnitura de foraj în timp ce aerul comprimat circulă prin tijele goale.
Sistem de alimentare:Un motor de alimentare hidraulic, pinioane, lanț și arcuri tampon mișcă capul rotativ și garnitura de foraj de-a lungul cadrului. Forța de alimentare trebuie să fie stabilă. Avansul excesiv sau neuniform poate crește îndoirea tijei și uzura sapei.
Dispozitiv de schimbare sau de scoatere a tijei:Forajele mai mari pot utiliza manevratoare superioare și inferioare de tije, cleme de tije și cilindri hidraulici pentru a adăuga sau scoate tije mai eficient.
Sistem de control al prafului:Forajul DTH produce praf de rocă și deșeuri. În funcție de amplasament, instalația poate utiliza colectarea uscată a prafului, suprimarea umedă, sisteme combinate sau controlul prafului cu spumă.
Sistem de deplasare pe șenile:Un șasiu pe șenile include, în general, cadrul de transport, motoarele hidraulice, reductoarele planetare, șenilele, roțile motoare, rolele de ghidare și componentele de tensionare a șenilelor.
Șasiu principal:Compresorul de aer, colectorul de praf, rezervorul hidraulic, grupul de pompe, grupul de supape și cabina operatorului sunt montate pe cadrul principal.
Sistem de rotire a mașinii:Un motor de rotire, o frână, un reductor, un pinion și un rulment de rotire permit structurii superioare să se rotească față de șasiu.
Mecanism de pivotare al cadrului de găurire:Cilindrii pivotanți, știfturile pivotante și consolele permit cadrului să se miște lateral și să regleze unghiul de găurire.
Sistem cu aer comprimat și ciocan:Un compresor cu șurub furnizează de obicei aer de înaltă presiune ciocanului DTH. Același sistem de aer poate susține, de asemenea, funcția de suflare inversă sau de curățare a unui colector de praf cu flux laminar.
Cum este controlat ciclul de foraj
În timpul forajului, capul rotativ rotește tijele și sapa, în timp ce sistemul de alimentare aplică o forță controlată. Pistonul ciocanului DTH lovește în mod repetat sapa, spargând roca din fundul găurii.
Aerul comprimat îndeplinește două funcții:
Acționează pistonul ciocanului.
Cară roci sparte și praf din gaură.
Dacă volumul de aer este prea mic, ciocanul poate pierde din frecvența de impact, iar gaura s-ar putea să nu se curețe corespunzător. Resturile abrazive se pot acumula în jurul burghiului, provocând reascuțirea, penetrarea redusă, uzura mai mare și posibila blocare.
Sistemul de alimentare contează și el. Forajul trebuie să avanseze cu o viteză care să corespundă capacității burghiului de a sparge și de a îndepărta roca. O forță de alimentare prea mare poate supraîncărca burghiul și tijele. O forță prea mică poate cauza un contact ineficient și vibrații inutile.
Cum este aranjată o platformă DTH de uz general
O instalație DTH standard constă, în general, din garnitura de foraj, sapa butonieră și ciocanul DTH, împreună cu sisteme rotative, pneumatice, de ridicare și de control al presiunii.
Ansamblul rotativ de alimentare cu aer poate include un motor rotativ, o cutie de viteze rotativă și un pivot pneumatic. Pivotul pneumatic utilizează un corp, garnituri, un ax gol și o conexiune de tijă pentru a furniza aer comprimat prin garnitura de foraj rotativă.
O clemă pneumatică pentru tijă poate ajuta la conectarea și demontarea tijei.
Sistemul de ridicare și control al presiunii utilizează un motor de ridicare, o cutie de viteze, un lanț de ridicare, un cilindru de presiune și un sistem de scripeți. În timpul funcționării normale, cilindrul de presiune acționează prin intermediul sistemului de scripeți pentru a asigura un avans controlat și o forare cu eliberare a presiunii.
Această configurație permite operatorului să gestioneze rotația, alimentarea, ridicarea și presiunea de jos ca un singur proces coordonat.
De ce contează potrivirea componentelor
Performanța forajului DTH depinde de interacțiunea tuturor componentelor majore.
Înainte de a selecta o instalație de foraj sau de a înlocui un ciocan, verificați:
Diametrul necesar al găurii
Adâncimea și unghiul găurii
Duritatea și abrazivitatea rocilor
Rata de penetrare așteptată
Presiunea și volumul de aer al compresorului
Diametrul și filetul tijei de foraj
Aspectul butonului Bit
Metoda de îndepărtare a prafului și a deșeurilor
Forță de avans disponibilă
Accesul la site și mobilitatea
Ciocanul, burghiul, tija de foraj, conexiunea tijei, compresorul și sistemul de control al prafului trebuie selectate ca un pachet.
De exemplu, un burghiu conceput pentru granit abraziv poate să nu fie alegerea potrivită pentru calcarul fracturat. O garnitură de foraj lungă, cu o aliniere deficitară, poate pierde energie și poate crea deviații chiar și atunci când ciocanul în sine funcționează corect.
Întreținerea începe cu aerul, alinierea și uzura
O instalație DTH trebuie verificată periodic pentru:
Scurgeri de aer la articulații și conexiuni
Filete uzate ale tijei
Tije de foraj îndoite
Componente de ghidare slăbite
Zgomot anormal de ciocan
Rată de penetrare redusă
Colectare slabă a prafului
Uzura șinei sau a sistemului de alimentare
Burghiul trebuie inspectat după găurire. Uzura butonului, pierderea calibrului, deteriorarea corpului burghiului și un model neuniform de uzură pot indica faptul că designul burghiului sau parametrii de găurire nu corespund formațiunii.
Foraj DTH pentru proiecte moderne de rocă
Instalațiile de foraj DTH rămân importante deoarece combină forajul cu impact mare cu unghiuri flexibile de găuri, mobilitate bună și îndepărtare eficientă a deșeurilor.
Acestea sunt utilizate în minerit și cariere, piloți de fundație, ancorarea pantelor, săparea de tuneluri, puțuri de apă, construcția de drumuri și lucrări de infrastructură. În fiecare aplicație, cel mai fiabil rezultat vine din potrivirea instalației și a garniturii de scule cu roca, mai degrabă decât alegerea componentelor doar după dimensiune sau preț.
