Как научно использовать погружные пневмоударники и буровые коронки для достижения эффективности буровых работ?
1. Скорость движения пневмоударника во время бурения
Скорость ударника DTH, во время процесса бурения, основная функция вращения ударника DTH заключается в том, чтобы заставить сплав буровой коронки повернуть на определенный угол для удара по скале в следующий раз. Существует много описаний скорости ударника DTH в некоторых отечественных материалах. Но согласно нашему опыту, при ударе по твердой скале более разумно, чтобы ударник DTH вращался на 1/3~1/2 для каждого удара ударника DTH. Большое количество испытаний также доказало влияние скорости ударника DTH на скорость бурения породы. Слишком быстро или слишком медленно повлияет на эффективность бурения.
Формула скорости бурения с помощью ударного погружного пневмоударника: n=фд/πD
n------- Скорость ударного погружного пневмоударника (об/мин)
f-------- Частота ударов погружного пневмоударника (раз/мин)
d-------- диаметр сплава бокового зуба сверла (мм)
π----- пи (3,14)
D-------- диаметр сверленого отверстия (мм)
Скорость работы пневмоударника DTH зависит не только от частоты удара, диаметра скважины, диаметра сплава боковых зубьев буровой коронки, но и тесно связана со свойствами породы.
Ниже приведены рекомендации по оптимизации скорости для различных типов камней:
Мягкая порода (например, сланец, аргиллит и т. д.): Этот тип породы имеет низкую твердость, и скорость может быть соответствующим образом увеличена. Обычно рекомендуется 20-40 об/мин. Более высокая скорость может ускорить эффективность дробления и избежать чрезмерного выдавливания буровой коронки в мягкой породе, что приводит к залипанию сверла.
Порода средней твердости (например, известняк, песчаник и т. д.): более подходящей является обычная скорость 10–30 об/мин, которая обеспечивает эффективное воздействие буровой коронки на породу и ее дробление, а также не приводит к преждевременному износу буровой коронки из-за чрезмерной скорости.
Твердая порода (например, гранит, базальт и т. д.): При ударе по твердой породе скорость не должна быть слишком высокой. Рекомендуется 5-15 об/мин. Более низкая скорость позволяет сверлу полностью использовать энергию удара и избежать чрезмерного износа или даже растрескивания зубьев сплава из-за высокоскоростного вращения.
При бурении срок службы и стоимость бурового долота представляют большую проблему для каждого пользователя, поэтому необходимо изучить, как улучшить срок службы бурового долота. Разумный выбор скорости может не только увеличить скорость бурения, но и увеличить срок службы бурового инструмента и снизить стоимость использования. Поскольку скорость бурения связана со многими факторами, будь то давление, твердость породы, частота удара погружного молота или форма и размер зубьев сплава бурового долота, мы должны вносить поправки в соответствии с фактическими условиями при бурении пород. Для строительства водяных скважин общая скорость 10~30 об/мин является более разумной.
2. Осевое давление при бурении
Основная цель осевого давления (давления бурения) погружного пневмоударника во время бурения — преодолеть силу реакции во время удара и привести сплав буровой коронки в тесный контакт с породой на дне скважины. Это связано с типом погружного пневмоударника, твердостью породы и давлением, которое подает на погружной пневмоударник воздушный компрессор. Каждый погружной пневмоударник имеет свой собственный диапазон осевого давления. С увеличением диаметра скважины осевое давление увеличивается; с увеличением давления осевое давление увеличивается; с увеличением твердости породы осевое давление увеличивается. Но, как правило, мы рекомендуем применять 6 кг ~ 14,6 кг осевого давления на миллиметр диаметра скважины.
Например, при использовании погружного пневмоударника СПМ360 с буровой коронкой СПМ360-152 для бурения скважины диаметром 152 мм при давлении ниже 1,7 МПа необходимое осевое давление составляет 6 кг × 152 = 912 кг. Но когда порода тверже, нам необходимо соответствующим образом увеличить осевое давление, что можно определить, наблюдая за использованием бурового инструмента на месте.
Предложения по оптимизации осевого давления для различных типов горных пород:
Мягкая порода: осевое давление не должно быть слишком большим. Рекомендуется применять осевое давление 4-8 кг на миллиметр диаметра бурения. Избыточное осевое давление может легко привести к погружению буровой коронки в мягкую породу и вызвать заклинивание бура.
Порода средней твердости: согласно общепринятым рекомендациям, для эффективного дробления породы на миллиметр диаметра бурения прикладывается осевое давление 6–12 кг.
Твердая порода: осевое давление необходимо соответствующим образом увеличить. Осевое давление составляет 8–14,6 кг на миллиметр диаметра бурения, чтобы гарантировать, что буровое долото может эффективно воздействовать на твердую породу.
Но при выполнении глубокого бурения необходимо учитывать вес бурового инструмента, поэтому фактическое осевое давление, которое мы получим, должно быть:
Фактическое осевое давление = теоретическое осевое давление - собственный вес буровой штанги - собственный вес погружного пневмоударника - собственный вес буровой коронки
Эксперименты показали, что разумное осевое давление может повысить эффективность бурения. Слепое увеличение осевого давления не только не улучшит эффективность удара, но и усугубит износ буровой коронки. Поэтому при разумном выборе осевого давления необходимо учитывать следующие факторы: тип пневмоударника и диаметр скважины; физические и механические свойства породы, в основном твердость породы; давление и объем газа, подаваемые воздушным компрессором в пневмоударник.
3. Крутящий момент при сверлении
Крутящий момент, необходимый для бурения отверстий погружным пневмоударником, в основном обеспечивается буровой установкой, которая в основном позволяет погружному пневмоударнику достигать вращения, необходимого во время строительства. Как правило, требуемый крутящий момент вращения на каждый миллиметр диаметра отверстия составляет 1,06 Н·м, что более разумно, но, учитывая другие факторы в отверстии, мы рекомендуем, чтобы крутящий момент на каждый миллиметр (мм) диаметра отверстия составлял около 2,7 Н·м. В то же время, по мере увеличения глубины отверстия крутящий момент также должен увеличиваться; твердость породы становится тверже, и крутящий момент также должен быть увеличен. Поэтому при бурении мы должны учитывать: диаметр отверстия; глубину отверстия; горную породу.
▷ Предложения по оптимизации крутящего момента для различных типов горных пород:
Мягкая порода: потребность в крутящем моменте относительно невелика, около 1,5-2,2 Н·м на миллиметр диаметра отверстия. Меньший крутящий момент может удовлетворить потребности бурения мягкой породы и избежать обрушения отверстия из-за чрезмерного крутящего момента.
Породы средней твердости: рекомендуемый крутящий момент на миллиметр диаметра бурения составляет 2–2,5 Н·м, чтобы обеспечить стабильное вращение молотка в породах средней твердости.
Твердая порода: крутящий момент на миллиметр диаметра бурения может быть увеличен до 2,5–3 Н·м для повышения дробящей способности твердой породы.
Вышеприведенный анализ пришел к выводу о "трех элементах" погружного пневмоударника и буровой коронки во время бурения, а именно скорости, осевого давления и крутящего момента. Разумный выбор трех элементов бурения во время бурения может эффективно повысить эффективность бурения и снизить эксплуатационные расходы.
