Avances na tecnoloxía de perforación DTH hidráulica e hidráulica.

1. Vantaxes das perforadoras hidráulicas para rochas

① Alta presión hidráulica: normalmente varía de 10 a 25 MPa, cunha tendencia cara a límites máis altos. Esta é varias a decenas de veces superior á presión pneumática.

② Alta potencia de saída: xeralmente entre 5 e 20 kW. Algúns modelos, como o COP4050 de ATLAS e o HL2000 de TAMROCK, alcanzan os 40 kW, mentres que o HL4000 alcanza os 70 kW.

③ Velocidade de perforación rápida: normalmente alcanza unha velocidade de perforación de 1-3 m/min.

④ Alta eficiencia: a eficiencia das propias perforadoras hidráulicas de rocha pode alcanzar o 50% e as bombas hidráulicas son máis eficientes que os compresores de aire. En consecuencia, a utilización global de enerxía é significativamente superior á dos sistemas de perforación pneumática.

2. Desvantaxes das perforadoras hidráulicas para rochas

① Perda de transmisión de enerxía: dado que a perforación de rocha está situada na parte superior da barra de perforación, as perdas de transmisión de enerxía aumentan coa maior profundidade do burato, o que provoca unha diminución da velocidade de perforación.

② Alto desgaste da barra de perforación: a medida que aumenta a potencia das perforadoras hidráulicas, a tensión sobre a barra de perforación tamén aumenta, o que provoca taxas de dano máis altas. Aínda que tecnoloxías como a perforación de carcasa de Atlas Copco axudan a reducir o estrés, aumentan os custos e non logran resolver completamente o problema, limitando así a potencia de saída da perforadora. Por exemplo, mentres que a potencia do COP4050 é de 40 kW, só se usan 30 kW para a perforación de buratos profundos para minimizar a tensión do equipo.

③Desviación do pozo: as varillas de perforación soportan forzas de impacto e torque, o que provoca flexión e deformación, o que reduce a precisión do pozo.

3. Vantaxes deAbaixo do burato (DTH)Brocas

① Sen perda de transmisión de enerxía: o martelo afecta directamente abroca, eliminando a necesidade de transferencia de enerxía de impacto a través da barra de perforación, garantindo unha velocidade de perforación consistente independentemente da profundidade.

② Sondeos rectos: a barra de perforación ten unha alta rixidez, non está sometida a forzas de impacto e só transmite un par cunha presión axial mínima. Isto evita a flexión e a deformación, garantindo perforacións rectas e lisas. As perforacións DTH funcionan mellor en formacións fracturadas, estratos inclinados ou dureza variable da rocha.

③ Eliminación eficiente de restos: o medio de potencia funciona como medio de lavado, limpando a fondo o pozo e evitando a perforación excesiva.

④ Baixo ruído: xa que o impacto ocorre no fondo do pozo, o ruído é significativamente menor quebrocas de percusión superior.

⑤ Ampla aplicabilidade: agás para formacións moi brandas, as brocas DTH funcionan de forma óptima en todos os tipos de rochas, superando as brocas de martelo superior en diámetro e profundidade alcanzables.

Dadas estas vantaxes, a perforación DTH considérase amplamente como a mellor opción, xa que o 90% das canteiras británicas adoptan este método.

4. Desvantaxes das brocas DTH pneumáticas

① Baixa presión e potencia: o principal inconveniente das brocas DTH pneumáticas é a súa baixa presión de aire e potencia de saída, o que leva a velocidades de perforación máis lentas. Aínda que os avances elevaron a presión do aire a 2,5 MPa, esta aínda está moi por debaixo da presión hidráulica das perforadoras. Ademais, os compresores de aire de alta presión son caros, requiren unidades de alta potencia, producen máis ruído e perden eficiencia significativamente en zonas de gran altitude.

② Baixa eficiencia enerxética: as perforadoras neumáticas DTH consomen tres veces máis enerxía por metro perforado que as perforadoras hidráulicas.

5. Aplicacións da HidráulicaMartelos DTH

Para integrar as vantaxes das perforadoras hidráulicas de roca (alta presión e eficiencia) e das perforadoras DTH (sondaxes rectos), a alemá Hausherr desenvolveu a "Rapid Hydraulic DTH Drill" a principios dos anos 90. Tanto os seus mecanismos de rotación como de impacto son accionados hidráulicamente. O martelo presenta dúas liñas de aceite para subministración e retorno. As brocas rápidas están dispoñibles en tres diámetros: 90 mm, 115 mm e 150 mm, adecuadas para perforacións con diámetros de 100-125 mm, 127-156 mm e 168-230 mm, respectivamente.

Unha proba comparativa entre a perforadora pneumática DTH Rapid e HBM80S de Hausherr mostrou que, para diámetros de pozos idénticos (125 mm) e profundidades (36 m), o Rapid presentaba vantaxes económicas significativas cunha menor potencia do motor, consumo de combustible e índices de consumo de aceite de lubricación de 0,46, 0,46, e 0,46, respectivamente, e 0,47, respectivamente.

6. Aplicacións dos martelos hidráulicos hidráulicos

A LKAB de Suecia e a súa subsidiaria G-Drill desenvolveron o "Wassara Water-Powered DTH Hammer" a finais da década de 1980. Usando auga de mina filtrada como medio, opera a unha presión de 18-20 MPa e caudais de 200-300 L/min. Con velocidades medias de perforación de 850 mm/min, supera os martelos neumáticos (normalmente 320 mm/min).

O martelo Wassara demostrou un rendemento excepcional, como a redución da metade da desviación do pozo e o aumento da produtividade nun 86% nas minas LKAB. As aplicacións inclúen o grouting de metro en Nova York e a perforación xeotérmica en Suíza, onde completou un pozo de 599,8 m en 5 días, en comparación con 3 semanas coas perforadoras rotativas tradicionais.

7. Comparación: martelos hidráulicos impulsados ​​por auga vs.

Martelos accionados por auga: utiliza presión estática de auga, logrando unha maior eficiencia e velocidades de perforación, adecuadas para aplicacións mineiras.

Martelos accionados por fluídos: usa presión de auga dinámica e xeralmente limítanse a perforacións xeolóxicas con presións máis baixas (0,5-4 MPa) e eficiencia (

8. Conclusión

Hidráulico e hidráulicoMartelos DTHcombinan as vantaxes das brocas hidráulicas de martelo superior e dos martelos DTH pneumáticos, ofrecendo un baixo consumo de enerxía, velocidades de perforación rápidas e perforacións rectas. O medio unificado para potenciar e lavar fai que os martelos propulsados ​​por auga sexan máis prometedores para o desenvolvemento futuro.