PDC bittide optimaalne valik söekaevandamiseks
Puurkaevu rajamine on söekaevandustes laialdaselt kasutatav tehniline meetod gaasitõrjeks, veekahjude vältimiseks ja geoloogiliseks uuringuks, mis mängib üliolulist rolli söetootmise ohutuse ja efektiivsuse tagamisel. Hiinas luuakse söekaevandustes aastas kümneid miljoneid meetreid puurimisauke. Ehitusprotsess nõuab puurimisseadmete, nagu puurid, puurtorud ja puuriterad, tuge. Nende hulgas on puurid olulised tööriistad aukude otseseks moodustamiseks ja kivide purustamiseks.
Polükristallilist teemantkomposiitlehte (PDC) kasutatakse selle erakordse kulumiskindluse ja kiiduväärt löögikindluse tõttu laialdaselt kaevanduspuuriterades.PDC bitidneil on pikem puurimisiga ja kõrgem läbitungimisefektiivsus, kui seda kasutatakse keskmise kõvaduse ja madalamate kivimite puhul, andes seeläbi söekaevanduste puurimisel märkimisväärset majanduslikku kasu. Võrreldes naftapuurimisega on söekaevanduste puurimisel tehniline omadus olla kulutõhus, ajasäästlik ja liiga tihedalt projekteeritud.
Praegused väljakutsed kaevandamiselPDC bitidSiia kuuluvad: ①PDC bittide kaevandamise sisenemislävi on suhteliselt madal, kuna paljud tootjad pakuvad erinevat kvaliteeditaset. ②Söekaevanduste allmaapuurimise kasutusalad ja nõuded on ilmselged erinevused, samas kui kaevandamise PDC-bittide klassifikatsioon on keeruline ja mitmekesine. Lisaks puuduvad järgnevas kasutusprotsessis süstemaatilised ja ratsionaalsed valikuspetsifikatsioonid. ③ Kuna söekaevandustes on üha rohkem keerulisi kõvasid kihte, ei vasta tavapärased kaevandamise PDC-otsad tõhusa kohapealse puurimise konstruktsiooninõuetele, mille tulemuseks on aeglane edenemine või isegi täielik kaadri puudumine. ehituspersonali puurimisprotseduurid võivad mõnikord olla keerulised.
Kaevandamise tõhususe suurendamiseksPDC bitidSelles artiklis antakse põhjalik analüüs primaarsete tõrkerežiimide kohta ja uuritakse iga rikkevormi põhjuseid. Lisaks pakutakse välja praktilisi soovitusi nende bittide mõistlikuks valikuks ja tähelepanelikuks kasutamiseks.
1. PDC biti rikke vormi ja põhjuste analüüs kaevandamisel
Praegu koosnevad PDC-otsikute kaevandamise komponendid peamiselt otsiku korpusest, PDC-lõikuritest, gabariidisulamitest ja muudest osadest, nagu on kujutatud joonisel 1. PDC-lõikurid ja gabariidisulamid on kõvajoodisega otsaku korpusele joodetud, et tagada nende kindel kinnitus. Tavaliste puurimistoimingute ajal edastab puurvarras pöördemomendi ja etteande rõhu ava põhja, kus see haakub puuriga. Kivi lõikamise protsess saavutatakse puuril PDC-lõikurite kasutamisega. Lisaks kaitsevad mõõtesulamid liigse kulumise eest, kaitstes otsaku korpuse ümbermõõdu terviklikkust. Siiski tuleb märkida, et mitmesugused tegurid, nagu PDC-otsakuga kivi lõikamise ajal augu põhjas olevale lõikurile mõjuvad keerulised jõud, muutused moodustumisomadustes, ehitustehnika ja seadmete valik, ehitustegevuses osaleva personali tööoskused koos bittide endi kvaliteedikontrolli meetmetega, võivad oluliselt mõjutada rakenduse tõhusust, mis põhjustab nende otsikute erinevat tüüpi rikkeid. Söekaevanduste puurimiskohtades läbi viidud uurimise käigus oleme teinud kokkuvõtte ja analüüsinud erinevaid rikkeviise ja peamisi põhjuseid, mis on seotudPDC bitid.
1.1 PDC lõikuri rike ilmneb siis, kui PDC paagutatakse kõrge temperatuuri ja kõrge rõhu tingimustes. Komposiitleht koosneb kahest põhikomponendist: teemantkihist ja karbiidmaatriksist, nagu on näidatud joonisel 2.
PDC-lõikurite peamised rikkerežiimid hõlmavad normaalset kulumist, ketendamist, tera kokkuvarisemist ja delaminatsiooni.
(1) Regulaarne kulumine
Normaalse kulumise nähtus on tüüpiline kahjustus, mis ilmneb PDC-lõikuritel kivimite lõikamisprotsessi ajal, mida iseloomustab peamiselt märkimisväärne makroskoopiline lihvimiskadu nii teemantkihis kui ka lõikurite tsementeeritud karbiidimaatriksis, ilma nähtavate pragudeta lihvimispinnal.
(2) Laastude kukkumine
Laastu langemise nähtus ilmneb siis, kui PDC-lõikurid eralduvad otsiku korpusest, mille tulemuseks on biti rike. Kõige silmatorkavam omadus on PDC-lõikurite täielik eraldamine otsaku korpusest, ilma sulamijääkide leidmiseta süvendis, kus toimub keevitus otsiku korpuse ja PDC-lõikurite vahel.
Peamised tegurid, mis aitavad kile langemist vähendada:
① Kõrgendatud temperatuur puuraugu põhjas põhjustab probleeme kuivpuurimise ehitustehnoloogias või puurimisprotsessi ajal veekorgi moodustumisega, takistades samal ajal ka puuril olevate PDC-lõikurite õigeaegset jahutamist kivimite kiirel lõikamisel. Järelikult tõuseb augu põhjas temperatuur märkimisväärselt, mis võib ületada joote kriitilist temperatuuri ja põhjustada joote sulamist ja sellele järgnevat PDC lõikurite eraldumist.
② Puurkeevitusprotsessi juhtimine ei ole piisavalt range. Keevitusprotseduuri puhul puudub korralik puhastamine enne keevitamist, vigased keevisõmblused või ebapiisav heitgaaside juhtimine ning ebamõistlik soojuse säilivustemperatuur või ebapiisav aeg pärast keevitamist, mis kõik võivad põhjustada otsaku eraldumist. Lisaks sellele, et tootjad nõuavad tootmisprotsessi (eriti PDC-lõikuri keevitusprotsessi) ranget reguleerimist, et tagada terviklikud ja kindlad keevisõmblused, on vaja selgitada ka puurimise ehitusprotseduuri, valides võimaluse korral vesipuurimise ja vältides kuivpuurimise konstruktsiooni. Sügavate aukude puurimisel tuleks enne vardapuurimise lisamist tagada vee tagasivool. Lisaks tuleb iga kord enne puuri ava põhja sisestamist kontrollida, kas ummistumise vältimiseks ei esine mingeid takistusi.
(3) Tera purunemine
Teemantkihi purunemine PDC-lõikurites kujutab endast levinud rikkeviisiPDC bitid. Selle rikkerežiimi iseloomulik tunnus on teemantkihi lokaalne purunemine, mille tulemuseks on mõnel juhul samaaegne purunemine karbiidmaatriksiga.
PDC bittide purunemise peamised põhjused:
① PDC lõikurile omaste omaduste põhjal valitud lõikur on madala löögikindlusega. Volframkarbiidi (WC) ja teemantmikropulbri kombineeritud tugevus on ebapiisav, mistõttu see võib kivimite killustumise tõttu puruneda;
② Ehitusprotsessiga seotud tegurid näitavad, et kohapealne ehitusrõhk on liiga kõrge. PDC-lõikuri poolt otsikule avaldatav rõhk ületab oluliselt lõikuri rõhupiiri, mis põhjustab teemantkihi lõhenemist ja sellele järgnevat lõikeserva kokkuvarisemist.
③ Keeruliste kihistutega seotud tegurid näitavad, et kõvade, murdunud kihistute ehitamisel ületab PDC lõikurite löögikoormus nende löögikindluse, mis võib viia lõikeserva kokkuvarisemiseni.
④ Otsa lõikenurga konstruktsioon on ebapiisav, kuna see ei järgi põhimõtet, et kõvema vormimise korral on vaja suuremat lõikenurka. Kõvade koosseisude ehitamisel võib väiksem lõikenurk põhjustada PDC-lõikurile liigse jõu avaldamist, mis lõppkokkuvõttes viib lõikeserva kokkuvarisemiseni.
⑤ Muud tegurid näitavad, et tugipoltide ja ankurduskaablite paigutus maa-alustel teedel muudab puuri otsaku kokkuvarisemise nende elementidega kokku puutudes väga vastuvõtlikuks. Otsiku rikke vältimiseks on oluline mitte ainult rangelt järgida puurimisjuhendis kirjeldatud protsessi parameetreid, vaid ka puur kavandada ja valida vastavalt moodustamistingimustele. Täpsemalt, kõvade moodustiste puurimisel on soovitav teraviku lõikenurka asjakohaselt suurendada, vähendada selle agressiivsust ja suurendada puuri kaitset. Lisaks on soovitatav valida suurema löögikindlusega PDC-lõikurid, kui puurite läbi kõvade murdunud moodustiste või muudate lõikuri teemantkihi välist kuju, et parandada löögikindlust; Näiteks on kumerad PDC-lõikurid üldiselt paremad löögikindlusega kui lamedad. Lisaks tuleks ehituse ajal rakendada mõistlikku aukude paigutust, et vältida poltide ja ankurkaablite puurimist.
(4) Delaminatsioon
Delaminatsioon viitab teemantkihi eraldumisele tsementeeritud karbiidmaatriksist PDC komposiitlehtedel, nagu on näidatud joonisel 3.
PDC-lõikurite teemantkihi delaminatsiooni peamine põhjus on teemantkihi ja tsementeeritud karbiidmaatriksi vaheline märkimisväärne jääkpinge koos nende soojuspaisumistegurite olulise erinevusega. Kivi lõikamise ajal kogevad teemantkiht ja tsementeeritud karbiidmaatriks asünkroonset kokkutõmbumist termiliste pingete tõttu, mis tekivad pesuvedelike hõõrdesoojusest ja jahtumisest. Sellest tulenev löökkoormus ja jääkpinge põhjustavad teemantkihi koorumist karbiidmaatriksilt, mille tulemuseks on puuripea rike. Delaminatsiooni leevendamiseks on oluline valida sobivad sidumismaterjalid ja töötlemistehnoloogiad, mis käsitlevad nende kahe komponendi vahelist jääkpinget tootmise ajal. Lisaks võib maatriksi uue liidese kuju kujundamine parandada teemantkihi ja tsementeeritud karbiidmaatriksi vahelisi sidumisomadusi.
1.2 Puuri korpuse tõrget iseloomustavad peamiselt tera murrud puuri korpuses, nagu on näidatud joonisel 4.
Otsiku korpuse tera murd esineb enamasti korpuse otsas ja terasest korpuse otsakut esineb harva. Otsakorpuse tera purunemise põhjused on järgmised: ① Otsakorpuse tera löömine otsaku korpuse lahti keeramisel, kuna otsaku korpuse kroon paagutatakse korraga pulbermetallurgia protsessis. võrreldes tavalise terasest korpusega. otsaku korpuse otsakul on suurem kulumiskindlus. kuid vastavalt väheneb korpuse materjali sitkus ja otsaku korpuse tera on kerge murda otsakeha lahti keeramisel; ② Bittide paagutamise protsessi kontroll ei ole range. ja paagutatud otsiku korpus on kaasahaarav ja metallipulber ei moodusta sulamit. Tera purunemise vältimiseks. kasutajal oli parem kasutada puuri lahti keeramisel köidiku abistamiseks tööriistu, nagu hambatangid. et vältida tera koputamist; Teiseks. tootjad peaksid rangelt kontrollima paagutatud keha kvaliteeti. mitte ainult paagutamisprotsessi rangeks kontrollimiseks. aga ka metallipulbrit aeg-ajalt jälgida, et pulber vastaks protsessi nõuetele.
2. Optimeeritud disain ja kaevandamise PDC biti mõistlik valik
2.1 Puuritera optimeerimine
(1) Otsiku purunemisvormi jaoks on vaja selle struktuuri optimeerida puuri konstruktsiooni järgi. PDC biti peamised konstruktsiooniparameetrid hõlmavad lõikenurka α. külgnurk β. asimuut Nurk γ. jne. γ viitab nurgale PDC hammaste orientatsiooni võrdlusjoone ja biti keskjoone vahel. α tähistab PDC-hamba orientatsiooni võrdlusjoone ja lõikuri töötlustasandi vahelist nurka. nagu on näidatud joonisel 5. β viitab nurgale keskpunkti läbiva tasapinna ja otsaku keskjoone ning lõikuri töötlustasandi vahel. nagu on näidatud joonisel 6. Esialgsed uuringud ja põhjalik rakendusanalüüs näitavad, et PDC-lõikurite lõikenurk ja külgnurk võivad otseselt mõjutada otsaku eluiga ja puurimistõhusust. ja on vaja optimeerida otsiku konstruktsiooni vastavalt erinevatele puurimisvormidele. Lõikenurga disain mõjutab oluliselt puurimise tõhusust. või isegi üldse mitte filmimaterjali; Kui lõikenurk on liiga väike. PDC lõikeserv on altid purunemisele ja muudele nähtustele. Seetõttu. parameetrite skeemi valimisel tuleks puuri konstruktsiooni põhjalikult kaaluda, valides pigem mõõduka lõikenurga ja külgnurga kui juhusliku kujunduse.
(2) Lisaks otsiku lõikenurga optimeerimisele on oluline optimeerida ka PDC-lõikureid. PDC-lõikurite kvaliteet mõjutab oluliselt PDC-otsikute kaevandamist, kuna see määrab otseselt nende lõikejõudluse ja eluea. Kriitiline tegur PDC kvaliteedi parandamisel on jääkpinge kõrvaldamine teemantkihi ja tsementeeritud karbiidmaatriksi vahelisel liidesel. Uuringud näitavad, et tasapinnalise liidese struktuuriga PDC lõikurite maksimaalne pinge on koondunud selle liidese mõlema külje lähedusse, kusjuures teemantkihi servas esinevad tõmbe- ja nihkepinged. Tõmbepinge olemasolu võib põhjustada PDC ebanormaalseid purunemisi, samas kui nihkepinge on PDC lõikurite delaminatsiooni peamine põhjus.
(3) Lisaks PDC lõikurite jääkpinge kõrvaldamisele võivad sekundaarsed töötlused nende kvaliteeti veelgi parandada. Praegu hõlmavad peamised pinnatöötlusmeetodid teemantpinna lihvimist, servade faasimist ja kujuga töötlemist. PDC-lõikurite valikut saab optimeerida tegelike töötingimuste alusel.
2.2 Mõistlik puuriterade valik
Praegu on enamikus kaevanduspiirkondades aukude puurimisel kasutatavatel PDC-otsikutel kolmetiivaline nõgus disain. Kuid nende bittide valik on sageli piiratud ja puudub klassifitseerimine, mille tulemuseks on kõigile sobiv lähenemisviis, mis ei vasta piisavalt erinevate kihtide spetsiifilistele nõuetele. See on eriti problemaatiline keerulistes vormimistingimustes, kus tavapärased nõgusad otsakud ei suuda rahuldavat jõudlust pakkuda, mis põhjustab otsaku eluea lühenemise ja puurimise efektiivsuse vähenemise. Selline ebatõhusus mitte ainult ei suurenda tootmiskulusid, vaid võib ka häirida ehitusgraafikuid ja tuua kaasa märkimisväärset majanduslikku kahju. Seetõttu on oluline valida sobivad puurid, mis on kohandatud erinevatele vormimistingimustele.
PDC-otsiku kaevandamisel võib lõikekorpuse materjali põhjal jagada kahte põhitüüpi: terastüüp ja rehvitüüp. Terastüüpi otsikukehasid töödeldakse peamiselt mehaaniliste meetoditega, mis tagab hea sitkuse, mis muudab need sobivaks tavapärasteks puurimistöödeks. Seevastu rehvitüüpi otsikukehade paagutamiseks kasutatakse pulbermetallurgia protsesse, pakkudes kõrget kulumiskindlust, mis sobib ideaalselt kõvade kivimite puurimiseks või pikemaks ajaks puurimiseks. Lisaks saab puuriterad liigitada mitmesugusteks konstruktsioonideks, sealhulgas sisemine nõgus, kaarenurk, tasane põhi, kaabits ja muud, nagu on näidatud joonisel 7. ①Nõgusa otsaku nõgusa struktuuri konstruktsioon suurendab sirgendamise efekte tavapärase kihistuse ehitamisel; ② Kaarotsaku hajutatud hammaste paigutus tagab suurema hammaste tiheduse ja parema puurimise efektiivsuse keskmise kõvaduse ja kõrgemate kihtidega töötamisel; ③Lameda põhjaga otsaku huulekuju on peaaegu tasane, mis teravdab selle külgservi, et hõlbustada kaldumist – seda konstruktsiooni kasutatakse peamiselt suundpuurimiseks; ④Kaabitsaotsikul on tavaliselt kooniline struktuur, mis tagab suurema agressiivsuse ja mida kasutatakse peamiselt pehmetes kihtides või kivisöeõmblustes.
Praegused kaevandamis-PDC-bitid on kokku võetud ja korrastatud koos PDC-bittide valikukriteeriumitega erinevates töö- ja moodustamistingimustes, nagu on toodud viitena tabelis 1.
3. PDC bittide kaevandamise ettevaatusabinõud
Lisaks puuriterade hoolikale valikule on sama oluline ka nende tööriistade õige kasutamine. Arvestades söekaevanduste keerulisi ehitustingimusi, on töötajatel sageli raskusi PDC biti tööjuhiste range järgimisega, mille tulemuseks on sagedased biti rikked ebaõige käsitsemise tõttu. Puurimise tõhususe suurendamiseks võivad mõned kaevanduspiirkonnad operatsioonide ajal valimatult suurendada puuri massi, mis põhjustab puuri enneaegset riket. PDC-bittide õige kasutamine võib optimeerida nende jõudlust ja vähendada tootmiskulusid. PDC-bittide kasutamisel tuleb tähelepanu pöörata järgmistele kaalutlustele:
(1) Pöörake tähelepanu PDC-otsaku ja puuritööriista vahelisele liigitussuhtele, tagades, et suure läbimõõduga puurtoru ei sobiks liiga väikese läbimõõduga puurtoruga ja väikese läbimõõduga puuritoru ei sobiks suure läbimõõduga puuriteraga.
(2) Optimaalne lähenemine on kasutada pesa ehitamiseks spetsiaalset augupuuri või vananenud puurit, tagades samal ajal, et puurimisprotsessis välditakse rajapoolsete poltide, ankurduskaablite ja sarnaste takistuste lähedust.
(3) Puurtööde tegemisel on oluline reguleerida etteande rõhku, et vältida puuraugus liigsest rõhust põhjustatud õnnetusi.
(4) Kasutage puhta veega puurimistehnikat, hoidudes kuivpuurimisest või surveõhuga puurimisest. Enne survepuurimise alustamist tagage augus korralik veeringlus, et vältida võimalikke põlemisjuhtumeid selle põhjas.
(5) Otsiku eemaldamisel vältige PDC-lõikuri klammerdamist või löömist. Lisaks olge ettevaatlik, et mitte tabada otsaku korpuse tera.
4. Järeldus
Söe ohutu ja tõhus roheline kaevandamine on järjepidevalt olnud söetööstuse keskne teema. PDC bittide tõhus kasutamine söekaevandustes maa-alustes puurides on oluline. Selles artiklis analüüsitakse PDC-bittide kaevandamise tõrkerežiime, selgitades erinevate rikkevormide peamisi põhjuseid. Selles pakutakse välja optimaalsed disaini- ja valikustrateegiad bittide jaoks erinevates töötingimustes ja geoloogilistes moodustistes, võttes samas kokku nende kasutamise ettevaatusabinõud, pakkudes seeläbi viiteid kaevandatavate PDC-bittide paremaks valikuks ja rakendamiseks. Kaevandamise PDC bittide kaalutletud valik ja õige kasutamine võib maksimeerida nende tõhusust, minimeerida ressursside raiskamist ning suurendada söekaevandamise ohutust, tõhusust ja keskkonnasõbralikke tavasid.