پیشرفت در فناوری حفاری DTH هیدرولیک و آب.

1. مزایای دریل های سنگ هیدرولیک

① فشار هیدرولیک بالا: معمولاً بین 10 تا 25 مگاپاسکال، با روند به سمت محدودیت های بالاتر. این فشار چند تا ده ها برابر بیشتر از فشار پنوماتیک است.

② توان خروجی بالا: معمولا بین 5 تا 20 کیلو وات. برخی از مدل ها، مانند COP4050 توسط ATLAS و HL2000 توسط TAMROCK، به 40 کیلو وات می رسند، در حالی که HL4000 به 70 کیلو وات می رسد.

③ سرعت حفاری سریع: معمولاً به سرعت حفاری 1-3 متر در دقیقه می رسد.

④ راندمان بالا: راندمان مته های سنگ هیدرولیک می تواند به 50٪ برسد و پمپ های هیدرولیک کارآمدتر از کمپرسورهای هوا هستند. در نتیجه، مصرف انرژی کلی به طور قابل توجهی بالاتر از سیستم های مته سنگ پنوماتیک است.

2. معایب مته های سنگ هیدرولیک

① تلفات انتقال انرژی: از آنجایی که مته سنگ در بالای میله مته قرار دارد، تلفات انتقال انرژی با عمق سوراخ بیشتر افزایش می یابد و در نتیجه سرعت حفاری کاهش می یابد.

② سایش زیاد میله مته: با افزایش قدرت مته های سنگ هیدرولیک، فشار روی میله مته نیز افزایش می یابد که منجر به میزان آسیب بیشتر می شود. اگرچه فناوری‌هایی مانند حفاری بدنه اطلس کوپکو به کاهش استرس کمک می‌کنند، اما هزینه‌ها را افزایش می‌دهند و به طور کامل مشکل را حل نمی‌کنند و در نتیجه قدرت خروجی مته را محدود می‌کنند. به عنوان مثال، در حالی که قدرت COP4050 40 کیلو وات است، تنها 30 کیلو وات برای حفاری عمیق استفاده می شود تا فشار وارده بر تجهیزات به حداقل برسد.

③ انحراف گمانه: میله های حفاری هم نیروی ضربه و هم گشتاور را تحمل می کنند، که منجر به خم شدن و تغییر شکل می شود، که دقت گمانه را کاهش می دهد.

3. مزایایپایین سوراخ (DTH)مته ها

① بدون تلفات انتقال انرژی: چکش مستقیماً بر روی آن تأثیر می گذاردمته، از بین بردن نیاز به انتقال انرژی ضربه ای از طریق میله مته، اطمینان از سرعت حفاری ثابت بدون توجه به عمق.

② گمانه های مستقیم: میله مته استحکام بالایی دارد، تحت نیروهای ضربه ای قرار نمی گیرد و تنها گشتاور را با حداقل فشار محوری منتقل می کند. این از خم شدن و تغییر شکل جلوگیری می کند و گمانه های صاف و صاف را تضمین می کند. مته های DTH در سازندهای شکسته، لایه های شیبدار یا سختی سنگ متغیر بهتر عمل می کنند.

③ حذف کارآمد آوار: رسانه قدرت به عنوان یک وسیله شستشو دوبرابر می شود، گمانه را به طور کامل تمیز می کند و از حفاری بیش از حد جلوگیری می کند.

④ کم صدا: از آنجایی که ضربه در پایین گمانه رخ می دهد، نویز به طور قابل توجهی کمتر از آن استمته های چکشی بالا.

⑤ کاربرد وسیع: به جز سازندهای بسیار نرم، مته‌های DTH در همه انواع سنگ‌ها به طور بهینه عمل می‌کنند و از مته‌های سنگی چکشی در قطر و عمق گمانه قابل دستیابی پیشی می‌گیرند.

با توجه به این مزایا، حفاری DTH به طور گسترده ای به عنوان بهترین انتخاب در نظر گرفته می شود، به طوری که 90٪ از معادن بریتانیا از این روش استفاده می کنند.

4. معایب دریل های پنوماتیک DTH

① فشار و قدرت کم: نقطه ضعف اصلی دریل های پنوماتیک DTH فشار هوا و قدرت خروجی کم آنهاست که منجر به کاهش سرعت حفاری می شود. در حالی که پیشرفت‌ها فشار هوا را تا 2.5 مگاپاسکال افزایش داده است، این فشار هنوز بسیار کمتر از فشار هیدرولیک مته‌های سنگی است. علاوه بر این، کمپرسورهای هوای پرفشار گران هستند، به درایوهای پرقدرت نیاز دارند، صدای بیشتری تولید می‌کنند و کارایی خود را به طور قابل‌توجهی در مناطق مرتفع از دست می‌دهند.

② راندمان مصرف انرژی پایین: مته های پنوماتیک DTH سه برابر بیشتر از مته های سنگ هیدرولیک در هر متر حفاری انرژی مصرف می کنند.

5. کاربردهای هیدرولیکچکش های DTH

برای ادغام مزایای مته های سنگ هیدرولیک (فشار و راندمان بالا) و مته های DTH (گاله های مستقیم)، Hausherr آلمان "دریل هیدرولیک سریع DTH" را در اوایل دهه 1990 توسعه داد. هر دو مکانیسم چرخش و ضربه آن به صورت هیدرولیکی هدایت می شوند. چکش دارای دو خط روغن برای عرضه و بازگشت است. مته های سریع در سه قطر موجود هستند: 90 میلی متر، 115 میلی متر و 150 میلی متر، مناسب برای گمانه هایی با قطرهای 100-125 میلی متر، 127-156 میلی متر و 168-230 میلی متر.

آزمایش مقایسه ای بین مته بادی DTH Rapid و Hausherr's HBM80S نشان داد که برای قطر گمانه یکسان (125 میلی متر) و عمق (36 متر)، Rapid مزایای اقتصادی قابل توجهی با قدرت موتور، مصرف سوخت و نسبت های مصرف روغن روانکاری کمتر از 0.4، 0.4، 6،0.4، و 0.4، 0.6، و اعماق (36 متر) نشان داد.

6. کاربرد چکش های هیدرولیک با نیروی آب

LKAB سوئد و شرکت تابعه آن G-Drill "Wassara Water-Powered DTH Hammer" را در اواخر دهه 1980 توسعه دادند. با استفاده از آب تصفیه شده معدن به عنوان محیط، در فشار 18 تا 20 مگاپاسکال و نرخ جریان 200 تا 300 لیتر در دقیقه کار می کند. با سرعت متوسط ​​حفاری 850 میلی متر در دقیقه، عملکرد بهتری از چکش های پنوماتیکی دارد (معمولاً 320 میلی متر در دقیقه).

چکش Wassara عملکرد استثنایی از خود نشان داده است، مانند کاهش انحراف گمانه به نصف و افزایش بهره وری تا 86٪ در معادن LKAB. کاربردها شامل تزریق در مترو در نیویورک و حفاری زمین گرمایی در سوئیس است، جایی که یک گمانه 599.8 متری را در 5 روز تکمیل کرد، در مقایسه با 3 هفته با مته های چرخشی سنتی.

7. مقایسه: چکش های هیدرولیک با نیروی آب در مقابل سیالات هیدرولیک

چکش های آب: با استفاده از فشار آب ساکن، دستیابی به راندمان و سرعت حفاری بالاتر، مناسب برای کاربردهای معدن.

چکش های سیال محور: از فشار آب دینامیکی استفاده می کنند و عموماً به حفاری زمین شناسی با فشار کمتر (0.5-4 مگاپاسکال) و راندمان (

8. نتیجه گیری

هیدرولیک و آبچکش های DTHمزایای مته های هیدرولیک بالا چکشی و چکش های پنوماتیک DTH را ترکیب کرده و مصرف انرژی پایین، سرعت حفاری سریع و گمانه های مستقیم را ارائه می دهد. رسانه یکپارچه برای قدرت و شستشو، چکش های آب را برای توسعه آینده امیدوارتر می کند.