Foraj în rocă dură fără blocaje: trei secrete pentru reglarea parametrilor de bază
Formațiunile dure (exemple tipice: granit, bazalt) au o duritate și o tenacitate ridicate, ceea ce impune cerințe stricte privind parametrii de foraj potriviți. Reglarea corectă a vitezei de rotație, a împingerii burghiului (presiunea burghiului) și a parametrilor de îndepărtare a deșeurilor (spălare) este esențială pentru îmbunătățirea ratei de penetrare și reducerea uzurii sculelor. Mai jos este un ghid practic detaliat pentru ajustarea parametrilor pe aceste trei dimensiuni de bază.
Viteză de rotație: utilizați o viteză redusă pentru a asigura o fracturare eficientă. Duritatea ridicată a rocii dure necesită funcționare la viteză redusă, deoarece frezele tip buton (inserții de tip buton) necesită un timp de contact suficient pentru a fractura roca. Structura densă și puținele fracturi naturale înseamnă că frezele trebuie să se fixeze în rocă prin presiune susținută; dacă rotația este prea rapidă, timpul de contact este scurtat considerabil, iar freza se decuplează înainte de a se produce ruperea eficientă. Acest lucru nu numai că nu îmbunătățește eficiența, dar provoacă și o șlefuire uscată, care accelerează uzura burghiului.
În practică, viteza de rotație în forarea rocii dure este de obicei controlată la 30–60 rpm. De exemplu, în granit, creșterea vitezei la 100 rpm face ca frezele buton să alunece pe suprafață, producând doar zgârieturi superficiale fără a penetra interiorul rocii. Reducerea vitezei la aproximativ 40 rpm permite frezelor să rămână în contact, să aplice o presiune susținută și să despică roca prin duritatea și geometria penei lor — îmbunătățind eficiența de rupere cu peste 30% și reducând semnificativ uzura saibei.
Presiunea de foraj (împingerea sapei): se aplică o presiune ridicată pentru a depăși rezistența rocii. Rezistența ridicată la compresiune în roca dură (adesea 100 MPa) necesită o presiune de foraj suficientă pentru a depăși rezistența formațiunii și a forța frezele să pătrundă. Presiunea insuficientă face ca frezele să alunece pe suprafață în loc să se încastreze; o presiune ridicată adecvată permite frezelor să depășească tensiunile de la suprafață, să intre în fisuri interne sau în limitele cristalelor și să fractureze roca printr-o acțiune combinată de comprimare-forfecare.
Presiunea tipică de foraj pentru operațiunile în rocă dură este stabilită la 3–5 MPa. În exemplele de exploatare a rocilor dure, acest lucru este clar: la o presiune de foraj de numai 2 MPa, frezele se luptă să creeze puncte de fractură eficiente, iar penetrarea poate fi sub 0,5 m/h. Creșterea presiunii la 4 MPa permite o angajare profundă a frezei, cicluri periodice de presiune pentru lărgirea fracturilor și crește penetrarea la aproximativ 1,2–1,5 m/h; roca spartă tinde, de asemenea, să își păstreze o integritate mai bună a blocului pentru manipularea ulterioară.
Îndepărtarea detritusurilor (spălare): asigurați o spălare suficientă pentru a menține o față de lucru curată. Deși detritusurile din forajul în rocă dură sunt fine, penetrarea lentă le face să se acumuleze pe fundul găurii, creând un cerc vicios de refărâre repetată: detritusurile acumulate blochează contactul proaspăt dintre freze și roca intactă, crescând uzura și risipind energie. Prin urmare, scopul principal al ajustării îndepărtării detritusurilor este de a garanta un debit de spălare adecvat pentru a îndepărta prompt detritusurile de la fund.
Pentru forarea în rocă dură, debitul lichidului de spălare trebuie menținut la aproximativ 40–80 l/min. De exemplu, într-un proiect de tunel subteran în rocă dură, un debit inițial de spălare de 30 l/min a permis acumularea a 5–8 cm de detritus la fund; sapa trebuia înlocuită la fiecare 2 ore, iar avansul zilnic a fost sub 8 m. După creșterea debitului la 60 l/min, detritusul rezidual a scăzut la sub 1 cm, durata de viață a sapei s-a prelungit peste 8 ore, avansul zilnic a crescut la 15–18 m, iar costurile de achiziție a sapei au scăzut cu aproximativ 40% datorită uzurii reduse.
Coordonarea parametrilor: logica interacțiunii în trei direcții. Ajustarea parametrilor pentru forajul în rocă dură nu este o optimizare cu un singur factor, ci o potrivire coordonată a celor trei parametri. Puncte cheie de coordonare:
Viteză și presiune de găurire: atunci când creșteți presiunea de găurire, mențineți o viteză de rotație redusă pentru a evita supraîncărcarea instantanee și deteriorarea burghiului în condiții de viteză mare/presiune mare.
Spălarea și presiunea de găurire: atunci când creșteți debitul de spălare, ajustați presiunea de găurire în mod corespunzător pentru a preveni destabilizarea peretelui găurii de către impactul spălării.
Numai prin potrivirea vitezei de rotație, a presiunii de foraj și a curățării/îndepărtării deșeurilor într-un set compatibil se poate obține o eficiență ridicată cu un consum redus în forajul în rocă dură.
