نحوه کار دکل حفاری DTH: توضیح اصل برخورد از ته چاه
دکلهای حفاری درون چاهی در ساخت و ساز، راه آهن، بزرگراهها، پروژههای آبی، نیروگاههای برق آبی، معدن و استخراج سنگ استفاده میشوند. آنها سوراخهای لنگر، سوراخهای پیچ سنگ، سوراخهای انفجاری، سوراخهای تزریق و سایر دهانهها را در سنگ سخت حفر میکنند.
این دکل ممکن است شبیه یک ماشین حفاری چرخشی ضربهای مرسوم به نظر برسد، اما مهمترین تفاوت آن در محل تولید انرژی ضربه است.
مکانیزم ضربه درون سوراخ کار میکند
یک مته سنگی معمولی با چکش از بالا، مکانیزم ضربه را در سطح نگه میدارد. انرژی ضربه باید قبل از رسیدن به مته از طریق میلههای حفاری عبور کند. با عمیقتر شدن سوراخ، تلفات انرژی و لرزش در رشته حفاری میتواند قابل توجهتر شود.
یک دکل حفاری DTH ضربه زننده را مستقیماً پشت مته در پایین سوراخ قرار میدهد. پیستون به مته در داخل سوراخ ضربه میزند، در حالی که هوای فشرده چکش را به حرکت در میآورد و به حذف خردههای حفاری کمک میکند.
از آنجا که ضربه نزدیک به سطح سنگ ایجاد میشود، انرژی کمتری از طریق رشته حفاری هدر میرود. به همین دلیل است که حفاری DTH میتواند عملکرد قوی خود را در سوراخهای عمیق سنگ سخت حفظ کند.
یک مجموعه حفاری DTH معمولی شامل موارد زیر است:
مته
چکش DTH
میلههای حفاری
اتصال هوایی
خط تأمین هوا
سیلندر کنترل فشار یا تغذیه
قاب مته
چکش و مته باید با قطر سوراخ، سازند، کمپرسور و ظرفیت دکل حفاری مطابقت داشته باشند. یک چکش قدرتمند نمیتواند کمبود هوای ورودی یا مته نامناسب را جبران کند.
اجزای اصلی یک دکل حفاری عمیق سطحی بزرگ
یک دکل حفاری DTH بزرگ نصب شده با خزنده شامل چندین سیستم است که با هم کار میکنند.
قاب مته:قاب مته به عنوان ریل راهنما برای سر مته، سیستم تغذیه و رشته مته عمل میکند و باید در طول حفاری سفت و تراز باقی بماند.
سرسره یا کالسکه:این اسلاید معمولاً یک سازه جعبهای جوش داده شده است که قاب مته را پشتیبانی و به دستگاه اصلی متصل میکند.
سر چرخشی:سیستم چرخشی معمولاً شامل یک موتور هیدرولیکی، مجموعه اسپیندل، اتصال میله، صفحه کشویی و مجرای هوای مرکزی است. سر چرخشی، رشته حفاری را میچرخاند در حالی که هوای فشرده از میان میلههای توخالی عبور میکند.
سیستم تغذیه:یک موتور تغذیه هیدرولیکی، چرخدندهها، زنجیر و فنرهای ضربهگیر، سر مته و رشته حفاری را در امتداد قاب حرکت میدهند. نیروی تغذیه باید پایدار باشد. تغذیه بیش از حد یا ناهموار میتواند باعث افزایش خمیدگی میله و سایش مته شود.
دستگاه تعویض یا حذف میله:دکلهای بزرگتر ممکن است از دستگیرههای میلهای بالایی و پایینی، گیرههای میلهای و سیلندرهای هیدرولیکی برای اضافه کردن یا برداشتن میلهها به طور کارآمدتر استفاده کنند.
سیستم کنترل گرد و غبار:حفاری DTH باعث تولید گرد و غبار سنگ و خرده سنگ میشود. بسته به محل، دکل حفاری ممکن است از جمعآوری گرد و غبار خشک، سرکوب مرطوب، سیستمهای ترکیبی یا کنترل گرد و غبار فوم استفاده کند.
سیستم سفر خزنده:شاسی یک لودر خزنده معمولاً شامل شاسی متحرک، موتورهای هیدرولیکی، کاهندههای سیارهای، زنجیر، چرخهای محرک، هرزگردها و اجزای کشش زنجیر است.
شاسی اصلی:کمپرسور هوا، جمع کننده گرد و غبار، مخزن هیدرولیک، گروه پمپ، گروه شیر و کابین اپراتور روی قاب اصلی نصب شدهاند.
سیستم چرخش ماشین:یک موتور چرخشی، ترمز، کاهنده سرعت، پینیون و یاتاقان چرخشی به سازه بالایی اجازه میدهد تا نسبت به شاسی بچرخد.
مکانیزم چرخش قاب مته:سیلندرهای چرخان، پینهای محوری و براکتها به قاب اجازه میدهند تا به صورت جانبی حرکت کند و زاویه حفاری را تنظیم کند.
سیستم هوای فشرده و چکش:یک کمپرسور اسکرو معمولاً هوای پرفشار را به چکش DTH تأمین میکند. همین سیستم هوا ممکن است از عملکرد برگشت هوا یا تمیز کردن یک گردآورنده غبار جریان آرام نیز پشتیبانی کند.
نحوه کنترل چرخه حفاری
در حین حفاری، سر چرخشی میلهها و مته را میچرخاند در حالی که سیستم تغذیه نیروی کنترلشدهای اعمال میکند. پیستون چکش DTH مکرراً به مته ضربه میزند و سنگ را در ته سوراخ میشکند.
هوای فشرده دو کار انجام میدهد:
پیستون چکش را به حرکت در میآورد.
سنگهای شکسته و گرد و غبار را از سوراخ بیرون میآورد.
اگر حجم هوا خیلی کم باشد، ممکن است چکش فرکانس ضربه را از دست بدهد و سوراخ به درستی تمیز نشود. برادهها میتوانند در اطراف مته جمع شوند و باعث سنگزنی مجدد، کاهش نفوذ، سایش بیشتر و احتمالاً گیر کردن مته شوند.
سیستم تغذیه نیز مهم است. مته باید با سرعتی پیشروی کند که با توانایی مته در شکستن و پاکسازی سنگ مطابقت داشته باشد. نیروی تغذیه بیش از حد میتواند مته و میلهها را بیش از حد بارگذاری کند. نیروی بسیار کم میتواند باعث تماس ناکارآمد و لرزش غیرضروری شود.
نحوه چیدمان دکل حفاری DTH همه منظوره
یک دکل حفاری DTH استاندارد عموماً از رشته حفاری، مته دکمهای و چکش DTH به همراه سیستمهای چرخشی، هوایی، بالابری و کنترل فشار تشکیل شده است.
مجموعه تامین هوای چرخشی ممکن است شامل یک موتور چرخشی، گیربکس چرخشی و مفصل گردان هوا باشد. مفصل گردان هوا از یک بدنه، آببندها، اسپیندل توخالی و اتصال میلهای برای رساندن هوای فشرده از طریق رشته حفاری در حال چرخش استفاده میکند.
گیره میله پنوماتیک میتواند به اتصال و برداشتن میله کمک کند.
سیستم بالابر و کنترل فشار از یک موتور بالابر، گیربکس، زنجیر بالابر، سیلندر فشار و قرقره تشکیل شده است. در حین کار عادی، سیلندر فشار از طریق سیستم قرقره عمل میکند تا تغذیه کنترلشده و حفاری با کاهش فشار را فراهم کند.
این چیدمان به اپراتور اجازه میدهد تا چرخش، تغذیه، بلند کردن و فشار پایین را به عنوان یک فرآیند هماهنگ مدیریت کند.
چرا تطبیق اجزا مهم است
عملکرد حفاری DTH به تعامل همه اجزای اصلی بستگی دارد.
قبل از انتخاب دکل یا تعویض چکش، موارد زیر را بررسی کنید:
قطر سوراخ مورد نیاز
عمق و زاویه سوراخ
سختی و سایندگی سنگ
نرخ نفوذ مورد انتظار
فشار کمپرسور و حجم هوا
قطر و رزوه میله حفاری
طرح دکمه بیتی
روش حذف گرد و غبار و برادهها
نیروی تغذیه موجود
دسترسی و تحرک در سایت
چکش، مته، میله مته، اتصال ساق پا، کمپرسور و سیستم کنترل گرد و غبار باید به صورت یک بسته انتخاب شوند.
برای مثال، مته ای که برای گرانیت ساینده طراحی شده است، ممکن است انتخاب مناسبی برای سنگ آهک شکسته نباشد. یک رشته مته بلند با تنظیم ضعیف میتواند انرژی را از دست بدهد و حتی زمانی که خود چکش به درستی کار میکند، انحراف ایجاد کند.
تعمیر و نگهداری با هوا، همترازی و سایش شروع میشود
یک دکل حفاری DTH باید به طور منظم برای موارد زیر بررسی شود:
نشت هوا در مفصل گردنده و اتصالات
رزوههای فرسوده میله
میلههای حفاری خمیده
اجزای راهنمای شل
صدای غیرعادی چکش
کاهش نرخ نفوذ
جمعآوری ضعیف گرد و غبار
سایش سیستم آهنگ یا تغذیه
مته باید پس از حفاری بررسی شود. ساییدگی دکمهها، از بین رفتن گیج، آسیب بدنه مته و الگوی سایش ناهموار ممکن است نشان دهنده عدم تطابق طراحی مته یا پارامترهای حفاری با سازند باشد.
حفاری DTH برای پروژههای سنگی مدرن
دکلهای DTH همچنان مهم هستند زیرا حفاری با ضربه بالا را با زاویههای سوراخ انعطافپذیر، تحرک خوب و حذف کارآمد قلمهها ترکیب میکنند.
آنها در معدن و استخراج سنگ، شمعهای فونداسیون، مهار شیب، تونلسازی، چاههای آب، جادهسازی و کارهای زیربنایی استفاده میشوند. در هر کاربرد، مطمئنترین نتیجه از تطبیق دکل و رشته ابزار با سنگ به جای انتخاب اجزا بر اساس اندازه یا قیمت به تنهایی حاصل میشود.
