Optimale seleksie van PDC-stukke vir steenkoolmynbou

Boorgatkonstruksie is 'n wyd gebruikte tegniese metode vir gasbeheer, voorkoming van waterskade en geologiese eksplorasie in steenkoolmyne, wat 'n deurslaggewende rol speel om die veiligheid en doeltreffendheid van steenkoolproduksie te verseker. In China word tienmiljoene meters se boorgate jaarliks ​​in steenkoolmyne geskep. Die konstruksieproses vereis die ondersteuning van boortoerusting soos bore, boorpype en boorpunte. Onder hulle is bore noodsaaklike gereedskap om gate direk te vorm en rotse te breek.

Die polikristallyne diamant saamgestelde vel (PDC) word wyd gebruik in mynboorpunte as gevolg van sy uitsonderlike slytasieweerstand en prysenswaardige impaktaaiheid.PDC stukkies'n verlengde boorleeftyd en verhoogde penetrasiedoeltreffendheid toon wanneer dit in medium-harde en laer rotsformasies gebruik word, en daardeur aansienlike ekonomiese voordele in steenkoolmynboorbedrywighede oplewer. In vergelyking met olieboorwerk, beskik steenkoolmynboorwerk oor die tegniese kenmerke om koste-effektief, tyddoeltreffend te wees, en daarom is die vereistes oor die algemeen nie uiters ontwerp vir PDC nie. veeleisend.

Die huidige uitdagings wat mynbou in die gesig staarPDC stukkiessluit in: ①Die toegangsdrempel vir die ontginning van PDC-stukke is relatief laag, met 'n menigte vervaardigers wat verskillende vlakke van kwaliteit bied. ②Die gebruike en vereistes van ondergrondse boorwerk in steenkoolmyne toon duidelike verskille, terwyl die klassifikasie van mynbou-PDC-punte ingewikkeld en uiteenlopend is. Verder is daar 'n gebrek aan sistematiese en rasionele seleksie-spesifikasies in die daaropvolgende benuttingsproses.③Met die toenemende voorkoms van komplekse harde strata in steenkoolmyne, voldoen konvensionele mynbou-PDC-punte nie aan die konstruksievereistes vir doeltreffende boorwerk op die perseel nie, wat lei tot gevalle van stadige vordering of selfs algehele gebrek aan beeldmateriaal in die uitdagende mynbou-omstandighede. boorprosedures deur konstruksiepersoneel kan soms moeilik wees.

Ten einde die operasionele doeltreffendheid van mynbou te verbeterPDC stukkies, bied hierdie vraestel 'n omvattende ontleding van die primêre mislukkingsmodusse en ondersoek die onderliggende oorsake vir elke vorm van mislukking. Verder word praktiese aanbevelings voorgestel vir die omsigtige keuse en aandagtige gebruik van hierdie stukkies.

1. Ontleding van die vorm en oorsake van PDC-bis-mislukking in mynbou

Tans bestaan ​​die komponente van mynbou-PDC-punte hoofsaaklik uit die beitelliggaam, PDC-snyers, maatlegerings en ander dele soos uitgebeeld in Figuur 1. Die PDC-snyers en maat-legerings word op die beitliggaam gesoldeer om hul veilige aanhegting te verseker. Tydens gereelde boorbewerkings dra die boorstaaf wringkrag en toevoerdruk oor na die onderkant van die gat waar dit met die boorpunt inskakel. Die rotssnyproses word bewerkstellig deur die gebruik van PDC-snyers op die boorpunt. Boonop beskerm meetlegerings teen oormatige slytasie deur die omtrekintegriteit van die boorkop te beskerm. Daar moet egter op gelet word dat verskeie faktore soos komplekse kragte wat uitgeoefen word op snyer by gatbodem tydens rotssny met 'n PDC-punt, veranderinge in formasie-eienskappe, keuse van konstruksietegnieke en -toerusting, operasionele vaardigheid van personeel betrokke by konstruksie-aktiwiteite tesame met kwaliteitbeheermaatreëls vir stukkies self die toepassingsdoeltreffendheid wat lei tot uiteenlopende vorme van mislukking vir hierdie boorpunte kan aansienlik beïnvloed. Deur 'n ondersoek wat by steenkoolmynboorpersele gedoen is, het ons verskillende mislukkingsmetodes en primêre oorsake wat verband hou metPDC stukkies.

1.1 Die PDC snyer mislukking vind plaas wanneer die PDC gesinter word onder hoë temperatuur en hoë druk toestande. Die saamgestelde plaat bestaan ​​uit twee hoofkomponente: 'n diamantlaag en 'n karbiedmatriks, soos geïllustreer in Figuur 2.

Die primêre mislukkingsmodusse van PDC-snyers sluit normale slytasie, afskilfering, lem ineenstorting en delaminering in.

(1) Gereelde slytasie

Die verskynsel van normale slytasie is 'n tipe tipiese skade wat in PDC-snyers voorkom tydens die rotssnyproses, hoofsaaklik gekenmerk deur beduidende makroskopiese slypverlies in beide die diamantlaag en sementkarbiedmatriks van die snyers, sonder enige duidelike spore van krake op die slypoppervlak.

(2) Spaanderval

Die verskynsel van spaanderval vind plaas wanneer PDC-snyers van die beitelliggaam losmaak, wat tot bytmislukking lei. Die mees prominente eienskap is die volledige skeiding van PDC-snyers van die boorpuntliggaam, met geen legeringsresidu wat in die put gevind word waar sweiswerk tussen die boorpuntliggaam en PDC-snyers plaasvind nie.

Primêre faktore wat bydra tot die afname van dalende film:

① Die verhoogde temperatuur aan die onderkant van die boorgat lei tot uitdagings in droë boorkonstruksietegnologie of waterpropvorming tydens die boorproses, terwyl dit ook tydige afkoeling van PDC-snyers op die boor belemmer tydens hoëspoed roterende rotsnywerk. Gevolglik is daar 'n aansienlike styging in temperatuur by die gatbodem, wat die kritieke temperatuur van soldeersel kan oorskry en lei tot soldeersmelting en daaropvolgende losmaak van PDC-snyers.

② Die beheer van die boorsweisproses is nie streng genoeg nie. In die sweisprosedure is daar 'n gebrek aan behoorlike skoonmaak voor sweiswerk, foutiewe sweislasse of onvoldoende uitlaatgasbestuur, en onredelike hittebewaringstemperatuur of onvoldoende tyd na sweiswerk, wat alles kan lei tot die losmaak van die boor. Afgesien van die eis van vervaardigers om die produksieproses (veral die PDC-snyersweisproses) streng te reguleer om volledige en soliede sweislasse te verseker, is dit ook nodig om die boorkonstruksieprosedure op te klaar deur te kies vir waterboor waar moontlik en droë boorkonstruksie te vermy. Vir diepgat boor, moet verseker word dat water terugkeer voordat staafboor bygevoeg word. Daarbenewens, elke keer voordat die boor in die onderkant van die gat geplaas word, is dit noodsaaklik om te kyk of daar enige obstruksies is om blokkasie te voorkom.

(3) Lem breek

Die breuk van die diamantlaag in PDC-snyers verteenwoordig 'n algemene manier van mislukking virPDC stukkies. 'n Kenmerkende kenmerk van hierdie mislukkingsmodus is die gelokaliseerde breuk van die diamantlaag, met sommige gevalle wat gelyktydige breek langs die karbiedmatriks tot gevolg het.

Die hoofoorsake van PDC-bisbreuk:

① Die snyer wat gekies is op grond van die inherente kenmerke van die PDC-snyer, vertoon lae impakweerstand. Die gekombineerde sterkte van wolframkarbied (WC) en diamant-mikropoeier is onvoldoende, wat dit vatbaar maak vir mislukking onder die spanning van rotsfragmentasie;

② Faktore wat verband hou met die konstruksieproses dui daarop dat die konstruksiedruk op die perseel buitensporig hoog is. Die druk wat deur die PDC-snyer op die boorpunt uitgeoefen word, oorskry aansienlik die snyer se druklimiet, wat lei tot spatsel van die diamantlaag en die daaropvolgende ineenstorting van die snykant.

③ Faktore wat verband hou met komplekse formasies dui aan dat tydens die konstruksie van harde, gebreekte formasies, die impaklading op PDC-snyers hul slagtaaiheid oorskry, wat kan lei tot die ineenstorting van die snykant.

④ Die ontwerp van die beitsnyhoek is onvoldoende, aangesien dit nie voldoen aan die beginsel dat 'n harder formasie 'n groter snyhoek noodsaak nie. In die konstruksie van harde formasies kan 'n kleiner snyhoek tot oormatige krag op die PDC-snyer lei, wat uiteindelik lei tot die ineenstorting van die snykant.

⑤ Ander faktore dui daarop dat die rangskikking van ondersteunende boute en ankerkabels in ondergrondse paaie dit hoogs vatbaar maak dat die boorpunt ineenstort wanneer dit hierdie elemente teëkom. Om boorfout te voorkom, is dit noodsaaklik om nie net streng by die prosesparameters te hou wat in die boorinstruksiehandleiding uiteengesit word nie, maar ook om die boor te ontwerp en te kies gebaseer op formasietoestande. Spesifiek, wanneer in harde formasies geboor word, is dit raadsaam om die snyhoek van die beit gepas te vergroot, die aggressiwiteit daarvan te verminder en die beskerming vir die beit te verbeter. Daarbenewens word die keuse van PDC-snyers met hoër slagtaaiheid aanbeveel wanneer deur harde gebreekte formasies geboor word of die eksterne vorm van die snyer se diamantlaag verander word om slagtaaiheid te verbeter; byvoorbeeld, geboë PDC-snyers toon gewoonlik beter slagweerstand as plat tipes. Verder moet 'n redelike uitleg van gate tydens konstruksie geïmplementeer word om te verhoed dat in boute en ankerkabels geboor word.

(4) Delaminering

Delaminering verwys na die losmaak van die diamantlaag van die gesementeerde karbiedmatriks in PDC saamgestelde velle, soos geïllustreer in Figuur 3.

Die primêre oorsaak van delaminering in die diamantlaag van PDC-snyers is die aansienlike oorblywende spanning teenwoordig tussen die diamantlaag en die gesementeerde karbiedmatriks, tesame met 'n beduidende verskil in hul termiese uitsettingskoëffisiënte. Tydens rotssny ervaar die diamantlaag en sementkarbiedmatriks asynchrone sametrekking as gevolg van termiese spanning wat deur wrywingshitte en verkoeling van wasvloeistowwe gegenereer word. Die gevolglike impaklading en oorblywende spanning lei tot afskilfering van die diamantlaag van die karbiedmatriks, wat uiteindelik lei tot mislukking van die boorpunt. Om delaminering te versag, is dit noodsaaklik om toepaslike bindingsmateriaal en verwerkingstegnologieë te kies wat oorblywende spanning tussen hierdie twee komponente tydens vervaardiging aanspreek. Daarbenewens kan die ontwerp van 'n nuwe koppelvlakvorm vir die matriks die bindingseienskappe tussen die diamantlaag en sementkarbiedmatriks verbeter.

1.2 Boorliggaammislukking word hoofsaaklik gekenmerk deur lembreuke in die boorliggaam, soos geïllustreer in Figuur 4.

 

Die lembreuk van die boorkop kom meestal in die boorstuk voor en die staallyfbytjie kom selde voor. Die redes vir die breuk van die lem van die beitliggaam is soos volg: ① Slaan die lem van die beitliggaam wanneer die bytliggaam losgeskroef word omdat die kroon van die beitliggaam op 'n slag deur poeiermetallurgie-proses gesinter word. in vergelyking met die gewone staal liggaam bietjie. die bietjie liggaam bietjie het hoër slytasie weerstand. maar die taaiheid van die liggaamsmateriaal word dienooreenkomstig verminder en dit is maklik om die lem van die beitelliggaam te breek wanneer die boorkop losgeskroef word; ② Die beheer van die sinterproses van die boor is nie streng nie. en die gesinterde bietjie liggaam is meevoerend en die metaalpoeier vorm nie 'n legering nie. Om te verhoed dat die lem breek. die gebruiker het beter gereedskap soos tandheelkundige tang gebruik om die boei te help wanneer die boor afgeskroef word. om te verhoed dat die lem geklop word; Tweedens. vervaardigers moet die kwaliteit van die gesinterde liggaam streng beheer. nie net om die sinterproses streng te beheer nie. maar ook om die metaalpoeier van tyd tot tyd te monitor om te verseker dat die poeier aan die prosesvereistes voldoen.

2. Geoptimaliseerde ontwerp en redelike keuse van mynbou PDC Bit

2.1 Optimaliseringsontwerp van boorpunt

(1) Vir die mislukkingsvorm van die boorpunt is dit nodig om die struktuur daarvan te optimaliseer vanaf die boorontwerp. Die hoofontwerpparameters van PDC-bis sluit snyhoek α in. syhoek β. azimut Hoek γ. ens. γ verwys na die Hoek tussen die oriëntasieverwysingslyn van die PDC-tande en die middellyn van die beit. α verwys na die Hoek tussen die oriëntasieverwysingslyn van die PDC-tand en die werkvlak van die snyer. soos in Figuur 5 getoon. β verwys na die Hoek tussen die vlak deur die middelpunt en die middellyn van die beit en die werkvlak van die snyer. soos in Figuur 6 getoon. Voorlopige navorsing en omvattende toepassingsanalise toon dat die snyhoek en syhoek van PDC-snyers die lewe en boordoeltreffendheid van die beitel direk kan beïnvloed. en dit is nodig om die ontwerp van die boorpunt volgens verskillende boorformasies te optimaliseer. Snyhoekontwerp sal die boordoeltreffendheid grootliks beïnvloed. of selfs geen beeldmateriaal nie; As die snyhoek te klein is. die PDC-voorpunt is geneig tot breek en ander verskynsels. Daarom. die boorontwerp moet omvattend oorweeg word wanneer die parameterskema gekies word deur 'n matige snyhoek en syhoek eerder as willekeurige ontwerp te kies.

(2) Benewens die optimering van die snyhoek van die beitel, is dit noodsaaklik om ook PDC-snyers te optimaliseer. Die kwaliteit van PDC-snyers beïnvloed die mynbou van PDC-punte aansienlik, aangesien dit hul snyprestasie en lewensduur direk bepaal. 'n Kritieke faktor in die verbetering van die kwaliteit van PDC is die uitskakeling van oorblywende spanning by die bindingsvlak tussen die diamantlaag en sementkarbiedmatriks. Navorsing dui daarop dat maksimum spanning in PDC-snyers met 'n planêre koppelvlakstruktuur naby beide kante van hierdie koppelvlak gekonsentreer is, met piektrek- en skuifspannings wat by die rand van die diamantlaag voorkom. Die teenwoordigheid van trekspanning kan lei tot abnormale breuke in PDC, terwyl skuifspanning dien as 'n primêre oorsaak vir delaminering in PDC snyers.

(3) Benewens die uitskakeling van oorblywende spanning in PDC-snyers, kan sekondêre behandelings hul kwaliteit verder verbeter. Tans sluit die primêre oppervlakbehandelingsmetodes diamantoppervlakslyp, randafkanting en gevormde bewerking in. Die keuse van PDC-snyers kan geoptimaliseer word op grond van werklike werksomstandighede.

2.2 Redelike keuse van boorpunte

Tans het PDC-punte wat in boorgatbooroperasies in die meeste myngebiede gebruik word hoofsaaklik 'n drievlerk-konkawe ontwerp. Die keuse van hierdie stukkies is egter dikwels beperk en het nie klassifikasie nie, wat lei tot 'n een-grootte-pas-almal-benadering wat nie die spesifieke vereistes van verskillende strata voldoende aanspreek nie. Dit is veral problematies onder komplekse formasietoestande, waar konvensionele konkawe boorpunte sukkel om bevredigende werkverrigting te lewer, wat lei tot verkorte boorpuntlewe en verminderde boordoeltreffendheid. Sulke ondoeltreffendheid verhoog nie net produksiekoste nie, maar kan ook konstruksieskedules ontwrig en aansienlike ekonomiese verliese meebring. Daarom is dit noodsaaklik om toepaslike boorpunte te kies wat aangepas is vir verskillende formasietoestande.

Mynbou-PDC-punte kan in twee hooftipes gekategoriseer word, gebaseer op die bietjie liggaamsmateriaal: staaltipe en bandtipe. Staaltipe beitliggame word hoofsaaklik deur meganiese metodes verwerk, wat goeie taaiheid bied wat hulle geskik maak vir konvensionele formasie-booroperasies. Daarteenoor word bandtipe boor-liggame gesinter deur gebruik te maak van poeiermetallurgie-prosesse, wat 'n hoë slytweerstand bied wat ideaal is vir harde rotsboor of uitgebreide boortake. Boonop kan boorpunte in verskeie strukture geklassifiseer word, insluitend interne konkaaf, booghoek, plat bodem, skraper, en ander soos geïllustreer in Figuur 7. ①Die konkawe struktuur ontwerp van die konkawe punt verbeter reguit effekte tydens konvensionele formasie konstruksie; ②Die verspreide tandrangskikking van die boogpunt lei tot 'n hoër tanddigtheid en verbeterde boordoeltreffendheid wanneer daar met medium-harde strata en hoër gewerk word; ③Die lipvorm van die platbodemboorpunt is byna plat, wat sy syrande skerp maak om skeeftrek te vergemaklik—hierdie ontwerp word hoofsaaklik vir rigtingboortoepassings gebruik; ④Die skraperpunt het tipies 'n koniese struktuur wat groter aggressiwiteit bied en word hoofsaaklik in sagte strata- of steenkoolnaatkonstruksies gebruik.

Die huidige mynbou-PDC-bisse is opgesom en georganiseer, tesame met die seleksiekriteria vir PDC-bisse onder verskeie werk- en formasietoestande, soos in Tabel 1 vir verwysing aangebied.

3. Die gebruik van mynbou PDC Bit Voorsorgmaatreëls

Benewens die noukeurige keuse van boorpunte, is dit ewe belangrik om hierdie gereedskap behoorlik te gebruik. Gegewe die uitdagende konstruksietoestande in steenkoolmyne, sukkel werkers dikwels om streng by PDC-bietjie-operasionele riglyne te hou, wat lei tot gereelde gevalle van bytonderbreking as gevolg van onbehoorlike hantering. In 'n poging om boordoeltreffendheid te verbeter, kan sommige myngebiede die boorgewig op onoordeelkundige wyse verhoog tydens bedrywighede, wat lei tot voortydige boorkopfout. Die korrekte gebruik van PDC-bisse kan hul werkverrigting optimaliseer en produksiekoste verminder. Aandag moet gegee word aan die volgende oorwegings wanneer PDC bisse gebruik word:

(1) Gee aandag aan die graderingsverhouding tussen PDC-punt en boorgereedskap, en verseker dat groot deursnee boorpyp nie ooreenstem met te klein deursnee boorpyp nie, en klein deursnee boorpyp is nie ooreenstem met groot deursnee boorpunt nie.

(2) Die optimale benadering is om 'n gespesialiseerde gatboor of 'n verouderde boorpunt vir neskonstruksie te gebruik, terwyl verseker word dat die boorproses die nabyheid van baankantboute, ankerkabels en soortgelyke obstruksies vermy.

(3) Wanneer booroperasies uitgevoer word, is dit noodsaaklik om die toevoerdruk te reguleer ten einde ongelukke te voorkom wat veroorsaak word deur oormatige druk binne die boorgat.

(4) Gebruik asseblief die skoonwaterboortegniek, en weerhou van droë boor of druklugboor. Voor die aanvang van drukbooroperasies, verseker behoorlike watersirkulasie binne die gat om moontlike ontbrandingsvoorvalle by die basis daarvan te voorkom.

(5) Wanneer die boorpunt verwyder word, maak seker dat jy nie die PDC-snyer vasklem of slaan nie. Wees ook versigtig om nie die lyflem van die bietjie te tref nie.

4. Gevolgtrekking

Die veilige en doeltreffende groen ontginning van steenkool was deurgaans 'n sentrale tema wat deur die steenkoolbedryf voorgestaan ​​word. Die doeltreffende benutting van PDC-punte vir ondergrondse boorbedrywighede in steenkoolmyne is baie belangrik. Hierdie vraestel ontleed die mislukkingsmodusse van die ontginning van PDC-bisse, en verduidelik die primêre oorsake agter verskeie mislukkingsvorme. Dit stel optimale ontwerp- en seleksiestrategieë vir stukkies onder verskillende werksomstandighede en geologiese formasies voor, terwyl voorsorgmaatreëls vir die gebruik daarvan opsom, en daardeur 'n verwysing verskaf vir verbeterde seleksie en toepassing van mynbou-PDC-punte. Die oordeelkundige keuse en behoorlike gebruik van mynbou-PDC-stukke kan hul doeltreffendheid maksimeer, hulpbronvermorsing tot die minimum beperk, en veiligheid, doeltreffendheid en omgewingsvriendelike praktyke in steenkoolmynbou verbeter.