Cele trei numere care controlează fiecare gaură DTH: rotația, avansul și cuplul

Fiecare operațiune de găurire DTH se reduce la trei parametri. Viteza de rotație, presiunea de alimentare și cuplul de rotație. Dacă îi alegeți pe toți trei corect, gaura se găurește singură. Dacă greșiți oricare dintre acești parametri, fie pierdeți durata de viață a burghiului, fie îndoiți firul de foraj, fie nu avansați.

Problema este că aceste trei numere sunt interdependente și se schimbă constant - în funcție de adâncime, de duritatea rocii, de uzura sapei. Iată cum să luați în considerare fiecare dintre ele, cu formulele de teren și regulile generale pe care le folosesc de fapt fororii experimentați.

Viteza de rotație: Potriviți indexarea cu impactul

Rolul rotației este de a muta inserțiile sapei către rocă proaspătă între loviturile pistonului. Sapa nu ar trebui să lovească același loc de două ori, dar nici nu ar trebui să se rotească atât de mult încât să lase creste neîntrerupte între craterele de impact.

Punctul ideal, conform testelor pe teren în rocă dură: fiecare impact ar trebui să indexeze plăcuțele exterioare cu o treime până la jumătate din diametrul plăcuței. Mai puțin de atât și loviți din nou aceeași rocă. Mai mult de atât și lăsați în urmă creste.

Există o formulă pentru asta: viteza de rotație este egală cu frecvența de impact înmulțită cu diametrul plăcuței, împărțit la pi înmulțit cu diametrul găurii.

n = f × d / (π × D)

Unde n este viteza de rotație în RPM, f este frecvența de impact în lovituri pe minut, d este diametrul plăcuței de calibrare, iar D este diametrul găurii.

Logica este simplă: plăcuța trebuie să se deplaseze cu un diametru de plăcuță per impact, iar circumferința găurii determină câte diametre de plăcuță încap într-o singură rotație. Formula convertește această geometrie într-un număr de rotații pe minut (RPM).

În practică, pentru forarea puțurilor de apă, intervalul de lucru este de obicei 10-30 RPM. Mai lent în roca dură, unde fiecare impact necesită un timp de contact complet pentru a se fractura, mai rapid în roca moale, unde penetrarea este adâncă și sapa se poate indexa mai mult între lovituri.

Presiune de alimentare: Gama este mai largă decât credeți

Rolul presiunii de alimentare este de a menține sapa așezată pe rocă, astfel încât energia pistonului să intre în fracturare în loc să ricoșeze. Valoarea corectă depinde de tipul de ciocan, duritatea rocii și presiunea aerului.

Intervalul de lucru este de la 6 la 14,6 kilograme pe milimetru de diametru al sapei. La capătul inferior, pentru rocă moale și presiune scăzută a aerului. La capătul superior, pentru rocă dură și presiune ridicată a aerului.

Un exemplu concret: o sapă de 152 mm care funcționează la o presiune a aerului mai mică de 1,7 MPa necesită o forță de avans de aproximativ 6 × 152 = 912 kilograme. În rocă mai dură, împingeți spre capătul superior al intervalului — 10, 12, chiar 14 kg pe milimetru — urmărind comportamentul sapei pe măsură ce avansați.

Corecția pentru găuri adânci din articolul anterior se aplică și aici: forța reală de alimentare în gaură este egală cu valoarea teoretică minus greutatea garniturii de foraj, a ciocanului și a sapei. Pe măsură ce gaura se adâncește, scadeți greutatea suspendată din citirea calibrului pentru a menține constantă forța reală a sapei.

Și același avertisment: un avans mai mare nu înseamnă o penetrare mai mare. Pistonul este cel care rupe. Avansul este doar menținerea contactului. Supraalimentarea și uzează plăcuțele, încarcă canelurile și îndoi firul pentru câștig zero.

Cuplu: Numărul pe care nimeni nu-l calculează

Cuplul primește cea mai mică atenție, deoarece este de obicei ceea ce furnizează motorul de rotație. Dar contează, mai ales în găuri adânci și rocă dură.

Cerința teoretică este de aproximativ 1,06 newton-metri pe milimetru de diametru al sapei. Pe teren, se ia în considerare o forță mai mare - aproximativ 2,7 N·m pe milimetru - pentru a ține cont de frecarea din gaură, de deșeurile din inelul perforator și de rezistența crescândă a unei coarde lungi.

Un burghiu de 152 mm necesită un cuplu de rotație de aproximativ 2,7 × 152 = 410 N·m. Aceasta este valoarea de lucru, nu minimul teoretic. În găurile adânci, adăugați mai mult. În rocă dură, abrazivă, adăugați mai mult. Cererea de cuplu crește pe măsură ce garnitura devine mai lungă și roca devine mai dură.

Dacă motorul de rotație funcționează necorespunzător — crește brusc, se oprește sau se încălzește — cererea de cuplu a depășit cererea de cuplu. Acesta este un semn că trebuie să verificați gaura: așchii de șlefuit se blochează, peretele se prăbușește sau burghiul se blochează. Nu accelerați pur și simplu.

Cei trei parametri împreună

Iată cadrul care leagă toate trei:

• Viteza de rotațiecontrolează cât de mult se indexează burghiul între lovituri. O frecare prea lentă irosește energia de impact pe roca deja spartă. O frecare prea rapidă lasă creste și uzează plăcuțele.

• Presiunea de alimentarecontrolează dacă burghiul rămâne așezat. Prea puțin ciocanul face să ricoșeze și pistonul să cadă. Prea mult rectifică plăcuțele și solicită canelurile.

• Cuplucontrolează dacă burghiul se poate roti deloc. Cuplul insuficient blochează garnitura în gaură. Solicitarea excesivă de cuplu semnalează o problemă cu gaura.

Acestea interacționează. Presiunea mare de avans crește cererea de cuplu. Viteza mare de rotație crește uzura plăcuțelor. Cuplul mare în rocă moale înseamnă că burghiul se împachetează. Cele trei numere reprezintă un sistem, nu o listă de verificare.

Forezatorul care înțelege acest sistem nu are nevoie de manual. Citește gaura — rata de penetrare, aerul de retur, sunetul motorului de rotație, vibrațiile prin intermediul comenzilor — și ajustează toți cei trei parametri împreună, constant, în trepte mici. Aceasta este diferența dintre forarea conform manualului și forarea conform instrucțiunilor.