Cum a evoluat ciocanul DTH? Trei modele construite pentru diferite probleme de foraj

Un ciocan foraj arată simplu din exterior: intră aer comprimat, pistonul lovește, iar burghiul sparge roca.

Dar designul din spatele acelei acțiuni s-a schimbat considerabil.

Condiții diferite de foraj necesită structuri diferite ale ciocanului. O puț de apă în teren afânat nu necesită aceeași unealtă ca o gaură de explorare minerală. O gaură de fundație cu diametru mare creează un cu totul alt set de cerințe.

Dezvoltarea ciocanelor DTH a urmărit un obiectiv practic: obținerea celei mai mari eficiențe de găurire cu cel mai mic consum de energie posibil.

Cum sunt clasificate ciocanele DTH?

Ciocanele DTH pot fi clasificate în mai multe moduri.

După sistemul de distribuție a aerului, acestea se împart în ciocane cu supapă și fără supapă. După aranjamentul pistonului, acestea includ modele cu un singur piston și cu mai multe pistoane. După presiunea de funcționare, acestea sunt în general grupate în ciocane DTH de înaltă presiune, presiune medie și presiune joasă.

Aceste categorii nu sunt doar teoretice. Structura internă afectează consumul de aer, energia de impact, viteza de găurire, durata de viață a burghiului, cerințele de întreținere și tipul de formațiune pe care o poate gestiona ciocanul.

De aceea, alegerea unui ciocan DTH doar în funcție de diametrul exterior sau dimensiunea conexiunii este riscantă. Ciocanul trebuie să se potrivească cu instalația de foraj, compresorul, burghiul, diametrul găurii și condițiile solului.

1. Ciocane DTH cu circulație inversă, tip pas cu pas

Un ciocan cu circulație inversă de tip continuu funcționează cu tije de foraj cu perete dublu.

Fluidul de foraj și detritusul circulă prin canalul interior al garniturii de foraj, permițând eșantionarea continuă cu circulație inversă. Acest design este utilizat pe scară largă în explorarea mineralelor și în investigațiile geologice inginerești.

Este deosebit de util în formațiuni dificile care conțin nisip, pietriș și pietriș. Aceste formațiuni pot crea mai multe probleme simultan:

• Forajul devine instabil.

• Recuperarea convențională a miezului este dificilă.

• Peretele puțului de foraj se poate prăbuși.

• Îndepărtarea butașilor devine ineficientă.

• Timpul de foraj și costurile de operare cresc.

Circulația inversă ajută la rezolvarea acestor probleme prin transportul continuu al probelor de rocă la suprafață. Este mai puțin probabil ca probele să fie amestecate cu material din alte părți ale gropii, ceea ce face ca interpretarea geologică să fie mai fiabilă.

Aceeași metodă poate fi utilizată și în forajele de puțuri de apă și hidrogeologice. Aceasta ajută la îmbunătățirea îndepărtării detritusurilor, a eșantionării continue și a curățeniei găurilor de sondă. În condiții adecvate, poate reduce riscul contaminării suprafeței și al blocării formațiunilor acvicole de către detritusuri.

Pentru contractorii de explorare, valoarea nu constă doar în viteza de foraj. O probă mai curată și o gaură mai stabilă pot îmbunătăți calitatea deciziei geologice finale.

2. Ciocane DTH pentru avansarea carcasei

Unele formațiuni sunt dificile deoarece roca este dură. Altele sunt dificile deoarece gaura nu va rămâne deschisă.

Ciocanele DTH cu avansare a carcasei sunt concepute pentru a doua problemă.

În timpul forajului, tubajul avansează împreună cu ciocanul și burghiul. Tubul susține peretele găurii de sondă în timp ce unealta continuă să pătrundă în formațiune. Acest lucru face ca metoda să fie potrivită pentru teren afânat, sol amestecat cu rocă, formațiuni alterate și alte straturi instabile.

Fără avansarea coloanei de tubaj, gaura se poate prăbuși înainte ca garnitura de foraj să fie îndepărtată sau înainte ca următoarea operațiune să poată începe. Prăbușirea repetată pierde timp și poate prinde unelte în gaură.

Sistemele de avansare a carcasei sunt în mod obișnuit împărțite în două tipuri principale:

Avansarea concentrică a carcasei

Tubulatura și sapa de foraj lucrează de-a lungul aceleiași linii centrale. Această configurație oferă o traiectorie de foraj relativ simplă și este potrivită pentru formațiuni în care tubul de foraj poate urma sapa fără o creștere semnificativă a diametrului.

Avansarea excentrică a carcasei

Burghiul extinde gaura puțin dincolo de diametrul tubajului în timpul forajului. După ce tubajul a avansat, burghiul poate fi retras sau ajustat astfel încât garnitura de foraj să poată fi îndepărtată în timp ce tubajul rămâne la locul său.

Acest tip este util atunci când terenul este deosebit de predispus la prăbușire.

Ciocanele DTH pentru avansarea carcasei pot fi selectate și în funcție de presiunea de funcționare. Sunt disponibile versiuni de înaltă și joasă presiune pentru diferite capacități ale compresorului, dimensiuni ale găurilor și condiții de formare.

Alegerea corectă depinde de mai mult decât ciocanul în sine. Antreprenorii trebuie să ia în considerare și diametrul carcasei, designul sabotului carcasei, puterea compresorului, cerințele de spălare și rata preconizată de pierdere a terenului.

3. Ciocane DTH combinate sau în grup

Un ciocan DTH cu grup combină mai multe ciocane individuale într-un singur ansamblu de foraj.

Scopul este de a genera o capacitate de găurire suficientă pentru găuri foarte mari. Cu o configurație adecvată, sistemele DTH combinate pot găuri diametre care ating aproximativ 1.524 mm.

Aceasta este o sarcină complet diferită de forajul de producție obișnuit. Găurile cu diametru mare necesită un volum mare de aer, echipamente de susținere substanțiale, o aliniere atentă și un control strict al îndepărtării deșeurilor.

Un aranjament în cluster distribuie lucrul de impact pe mai multe unități de ciocan. Poate fi utilizat în găuri de fundație mari, proiecte speciale de construcții și alte aplicații în care un ciocan DTH convențional nu poate asigura diametrul necesar al găurii.

Cu cât ansamblul devine mai mare, cu atât sistemul de susținere devine mai important. Capacitatea compresorului, dimensiunea conductei de aer, stabilitatea instalației de foraj, forța de alimentare, controlul rotației și echipamentul de ridicare devin critice.

De la ciocane sudate la modele fără supape

Istoria ciocanelor DTH nu este o linie dreaptă în care fiecare nouă generație o înlocuiește complet pe cea anterioară.

Prima generație a folosit structuri sudate. Proiectele ulterioare s-au orientat spre structuri asamblate, ceea ce a făcut fabricarea, întreținerea și înlocuirea componentelor mai practice.

A doua generație a folosit în mod obișnuit distribuția aerului pe bază de supape. Proiectele ulterioare au introdus structuri fără supape pentru a simplifica controlul fluxului de aer și a reduce numărul de piese de uzură interne.

Fiecare generație a moștenit în continuare caracteristici utile de la cea anterioară. Unele componente au rămas interschimbabile între diferite modele. De exemplu, un burghiu utilizat cu un ciocan de generație ulterioară poate fi compatibil cu un ciocan anterior dintr-o serie înrudită, deși burghiul ulterior poate omite tubul de tijă utilizat în configurația mai veche.

Acest tip de compatibilitate parțială este important pe teren. Poate reduce presiunea stocurilor și poate ajuta contractorii de foraj să mențină piesele de schimb disponibile pentru mai multe utilaje.

Ce ar trebui să verificați înainte de a cumpăra un ciocan DTH?

Înainte de a selecta un ciocan DTH, confirmați:

• Diametrul găurii și adâncimea de găurire necesare

• Duritatea și abrazivitatea rocilor

• Dacă formațiunea este stabilă sau colapsabilă

• Presiunea compresorului și debitul de aer

• Viteza de găurire necesară

• Compatibilitate între tija și filetul bitului

• Disponibilitatea pistoanelor, supapelor și pieselor de uzură de schimb

• Indiferent dacă este necesară circulația inversă sau avansarea carcasei

Cel mai bun ciocan DTH nu este neapărat cel cu cea mai mare energie de impact. Este cel care oferă energia de impact, consumul de aer și controlul forajului potrivite pentru formațiunea propriu-zisă.

Gaea Rock furnizează ciocane DTH, sape DTH, tije de foraj și unelte de foraj pentru rocă pentru minerit, cariere, foraj de puțuri de apă, construcții și explorare geologică. Contactați echipa noastră pentru a adapta configurația ciocanului și sapei la instalația dumneavoastră și la condițiile de teren.