Ka haki ʻana i ke Code of Hard Rock Drilling: The Game-Changing DTH Technology.
Wahi a nā kūlana ʻāina o ka wahi kūkulu, ʻehā mau ʻano hana wili nui i hoʻohana mau ʻia e nā rigs drill, e like me ka hōʻike ʻana ma ke Kiʻi 1.
a. Pneumatic a hydraulic-driven rotary poʻo i hui pū ʻia me nā mea hana e hoʻoili ai i ka ikaika rotational a me ka hopena ma o ka piko o kapaipu drill, e hāʻawi ana i ka ikehu i ka bit drill ma o nā nalu haʻalulu i ka paipu drill. Ua kaupalena ʻia kēia ʻano hana i nā anawaena liʻiliʻi a me nā hohonu pāpaʻu a hoʻohana mau ʻia i nā quarries, nā kahua kūkulu, a me nā hana eli ma lalo o ka honua.
b.Nā hāmare i lalo o ka Hole (DTH). aia ma ka lalo o ke kaula drill. Komo ka ea paʻi i loko o ka DTH ma o ke kaula drill, e hoʻolele i ka piston i ka neʻe pānaʻi e pili pono ana i ka bit drill, e hoʻoneʻe i ka ikehu hopena i ka pōhaku. He liʻiliʻi ka poho o kēia ʻōnaehana a kūpono loa i nā lua hohonu, nā puka pololei, a me nā pōhaku paʻakikī.
c.ʻO ka ʻeli ʻana o ka hoʻohuli ʻana (RC).hoʻohana i ka DTH e hōʻiliʻili a lawe i nā laʻana pōhaku mai ke alo o ka bit drill. Lawe ʻia nā ʻokiʻoki maloʻo a me ka hoʻohaumia ʻole ʻia ma o ka paipu waena o ka DTH i loko o kahi mea hōʻiliʻili laʻana, e hoʻomākaukau ana no ka nānā ʻana i ka honua.
d. ʻO kahi pahu pahu i alakaʻi ʻia e nā kaʻa hydraulic a i ʻole ka uila e hana i ke poʻo o ka mana, e hoʻohana ana i ka ikaika hānai kūpono i ka bit drill cone ʻekolu ma o kahi ʻōnaehana hānai e neʻe i luna a i lalo ma luna o ka drill rig a me kahi paipu drill pā mānoanoa. Hoʻohana ʻia kēia ʻano no nā pōhaku palupalu a i ʻole nā pōhaku paʻa i hui pū ʻia.
- Nā Kumu a me nā ʻano o DTH
ʻO nā kumu i wili ʻia me DTH ʻaneʻane hiki ke hoʻokomo i nā pōhaku igneous, nā pōhaku metamorphic, a me nā pōhaku sedimentary i ʻoi aku ka paʻakikī a ʻoi aku ka paʻakikī. ʻOi aku ka maikaʻi o ka DTH no ka ʻeli ʻana i ka pōhaku paʻa a me nā ʻāpana paʻakikī no ka mea ʻoi aku ka palupalu o ka pōhaku paʻa. Ma lalo o nā haʻahaʻa hopena, ʻaʻole hiki wale mai nā haʻihaʻi ma ka wahi hopena pololei akā hana pū kekahi i kahi ʻāpana haʻihaʻi, e hopena i nā ʻāpana pōhaku nui. No laila, ʻoi aku ka wikiwiki o ka hoʻoheheʻe ʻana i ka hoʻohālikelike ʻia me ka wili ʻana maʻemaʻe. Hōʻike ke kumu hoʻohālike mechanical i ke Kiʻi 2 i nā haʻawe like ʻole e hana ana ma luna o ka pōhaku i ka wā o ka wili wiliwili ʻana.
Eia kekahi, ʻoi aku ka maikaʻi o ka hoʻoheheʻe ʻana o DTH (Down-the-Hole) i nā hoʻokumu ʻana i ka hoʻokaʻawale ʻana i ka lua, e like me ka strata me nā moena i kūkulu maikaʻi ʻia a me nā foliation, a i ʻole nā papa pōhaku me ka paʻa ʻole a me nā haʻihaʻi he nui. Hiki iā ia ke hōʻemi nui i ka hoʻokaʻawale ʻana o ka borehole a lanakila hoʻi i nā pilikia i ka ʻeli ʻana ma nā papa ʻiliʻili a me nā moena pōhaku.
Ua hoʻomohala ʻia ka wili DTH i ka hopena o ke kenekulia 19 a he mōʻaukala ʻoi aku ma mua o hoʻokahi haneli. ʻOiai he nui nā ʻano o ka DTH drills, kaʻana like lākou i kahi hiʻohiʻona maʻamau: ʻo ka mīkini hopena a me ka drill bit i loko o ka lua, me ka hoʻololi ʻana i hui pū ʻia me ka hopena e wāwahi i ka pōhaku. Hiki ke hoʻokaʻawale ʻia nā mea hana i hoʻohana ʻia no ka hoʻoulu ʻana i ka ikaika o ka hopena e kā lākou ʻano hoʻokele i loko o ka pneumatic, hydraulic, pressure oil, electric, and mechanical type.
No ka loaʻa ʻana o ka ikehu hopena i ka pohō nui i ka wā o ka hoʻoili ʻia ʻana a hiki ke hōʻeha nui i nā ʻāpana i hoʻopilikia ʻia, koi maʻamau i nā hana wili hohonu e komo nā mea hana i ka lua me ka mea hana drill, i hiki ai i ka hopena hopena ke hana pololei ma ka drill bit a i ʻole ka pahu kumu. Hoʻemi kēia i ka nalowale o ka ikehu i ka wā o ka hoʻoili ʻana, hoʻomaikaʻi i ka pono o ka ikehu, a hōʻemi i ka hiki ʻole o nā mea hana downhole.
ʻO Pneumatic DTH, i ʻike ʻia ʻo DTH i alakaʻi ʻia e ka ea, hele mai i nā ʻano hana a me nā ʻano hoʻohālikelike.
- Ma ka helu kaomi: nā ʻano kiʻekiʻe, nā ʻano haʻahaʻa a me nā ʻano haʻahaʻa.
- Ma ka hoʻolālā holoʻokoʻa: non-through a ma o nā ʻano.
- Ma ke kumu o ka hana ʻana o ka valve: control valve type, free valve type, and hybrid valve type.
- Ma ka hoʻolālā piston: piston like anawaena, piston anawaena ʻole, a me nā ʻano piston tandem.
- Ma ke ʻano hoʻoili lewa: DTH valved a me DTH valveless. Hiki ke hoʻokaʻawale ʻia ʻo DTH Valved i loko o nā ʻano pāpaʻi pāpaʻi, kīwī disc, a me nā ʻano valve cylindrical, ʻoiai ʻo DTH valveless hiki ke hoʻokaʻawale ʻia i ke ʻano o ka pauku koʻokoʻo waena, ke ʻano o ka hāʻawi ʻana i ka ea piston, a me ka hāʻawi ʻana i ka ea e ka piston, cylinder, a me ke koʻokoʻo waena.
- Ma ka holoi ʻana i ka lua a me ka hoʻokuʻu ʻia ʻana o ka pala: holoi lua waena, holoi puka mua, a holoi ʻaoʻao puka.
2. Ka Hoʻoholo ʻana i nā Papahana Hoʻolālā Mechanism Impact
2.1 Piston Self-Gas Supply Non-Valve Impact Mechanism
Hoʻohana mua kēia ʻano ʻano hana hopena i nā ʻāpana kinoea i loko o ka piston ponoʻī no ka hāʻawi ʻana i ke kinoea, ka hopena i kahi hoʻolālā piston paʻakikī me nā kahawai kinoea he nui, e hōʻemi ana i ka ikaika piston a me ke ola. Eia nō naʻe, hoʻohui kēia ʻano hopena i nā cylinders o loko a me waho, e hoʻonui ana i ka wahi hana kūpono o ka piston a hoʻonui i ka ikehu hopena o ka mīkini.
2.2 Piston a me Cylinder hui kinoea lako non-valve impact mechanism
Hōʻike kēia ʻano i kahi ʻano maʻalahi e hana maʻalahi, ʻoi aku ka lōʻihi o ke ola piston, a aia nā lua kinoea ma luna o ka cylinder a me ka piston. Hoʻohana nui ʻia kēia hale ma waho.
2.3 Hoʻolako ʻia ʻo Center Pipe Gas Supply Non-Valve Impact Mechanism
Ma kēia hana, ua hoʻonohonoho ʻia nā ala komo ea no nā keʻena luna a me lalo ma ka paipu pōʻai kahi e paheʻe ai ka piston. Pono ʻo ia i ka hana kiʻekiʻe a he pōkole ke ola no ka paipu waena.
2.4 Mechanism Impact Exhaust ʻaoʻao
ʻO ka mea i kapa ʻia ka ʻaoʻao exhaust, ʻo ia ka mea e puka ai ke ala kinoea hoʻopau i ke kino cylinder ma mua o ka hele ʻana i ke kikowaena o ka drill bit a i lalo o ka lua. ʻO kēia ʻano ʻano hana hopena he nui nā ala komo a me nā ala hoʻopau ma ke kino cylinder, e alakaʻi ana i ka ikaika o ke kūkulu ʻana, hiki ke loaʻa nā māwae luhi lōʻihi, a me ka nalowale nui o ke ea, e hopena i ka wehe ʻana o nā ʻōpala suboptimal a me nā hopena hoʻomaha no ka bit drill.
2.5 Mechanism Exhaust Impact Mechanism
Hoʻokuʻu pololei ʻia nā ʻōpala a me ke kinoea mai ke kikowaena o ka drill bit a i lalo o ka lua. ʻAʻole hoʻomaikaʻi wale ka lele ʻana o ka ea pololei i ka maikaʻi o ka wehe ʻana i ka ʻōpala akā hoʻomaikaʻi pū kekahi i ka pono wili a me ka hoʻoluʻu, e hoʻolōʻihi i ke ola o ka drill bit. Hoʻololi kēia ʻano hana i nā awāwa longitudinal he nui i loko o ka cylinder o loko o ka ʻaoʻao exhaust impact mechanisms me kahi annular groove, e hoʻemi nui ana i ke koʻikoʻi i loko o ka cylinder i loko. Ua lilo ia i hale hoʻolālā ākea i nā makahiki i hala iho nei.
2.6 Māhele Piston Impact Mechanism
ʻO ka mīkini hopena piston series, ʻike ʻia hoʻi ʻo ka pālua-piston (poʻo) impactor, e hoʻokaʻawale i ka cylinder i ʻelua keʻena me ka hoʻohana ʻana i ke apo kaʻawale. Hiki i kēia hoʻolālā ke hana like i nā maka piston ʻelua i loko o ke anawaena bore hoʻokahi, e hopena i ka mana hopena ʻoi aku ka nui a me ke alapine hopena kiʻekiʻe. Pēlā nō, aia kahi ʻōnaehana hoʻoheheʻe ʻelua e hoʻopau pono i ka pauka pōhaku mai lalo o ka lua. Eia nō naʻe, ʻo kāna drawback koʻikoʻi kona ʻano paʻakikī a me ka pono o ka precision kiʻekiʻe i nā ʻāpana mīkini; no ka laʻana, loaʻa i ka piston a hiki i ʻelima mau ʻāpana pili me nā mea pili, e kaupalena ana i kāna noi a me ka hoʻolaha ʻana. No laila, hoʻohana kēia hoʻolālā i ka lua o ka koho, ʻo ia ka mīkini hopena non-valve me ka piston a me ka cylinder i hui pū ʻia. Hōʻike ʻia kona ʻano ma ke Kiʻi 3.
3. Ka Hoʻohālikelike Manaʻo a me nā Helu Pili no DTH
3.1 Koho ʻana i nā ʻāpana hana**
3.1.1 Hammer Length and Weight: Hōʻike ka hoʻolālā mua i ka lōʻihi ma lalo o 4500 mm a me ke kaumaha ma lalo o 2500 kg.
3.1.2 Anawaena Hammer: Hoʻoholo ʻia ke anawaena hāmare kūpono ma muli o ke anawaena wili, i hoʻonoho ʻia ma 540 mm.
3.1.3 Anawaena wiliwili: E pili ana keia i ke anawaena o ka lua puu, ma waena o 550 mm a me 600 mm.
3.1.4 Ka hohonu o ka wili ʻana: E like me nā koi o ka hoʻolālā ʻana, ʻo ia ka mea maʻamau ma waena o kekahi mau mika mika a me hoʻokahi haneli mika.
3.1.5 Ka Mīkini Drill: Hoʻohana maʻamau ka wili ʻana o DTH i nā wikiwiki hoʻololi haʻahaʻa, ma waena o 7 a me 25 r/s.
3.1.6 Rotational Torque: Hoʻonohonoho ʻia ka torque kiʻekiʻe loa no kēia hoʻolālā ma 150 kN·m.
3.2 Ka helu ʻana i nā ʻāpana hoʻolālā
ʻO nā mea hoʻolālā hoʻolālā no DTH,ʻo ia hoʻi nā palena hana o nā mea hana hopena DTH, e lilo i kumu no ka hoʻolālā mīkini a wehewehe i ka hana o nā mea hana i hanaʻia.
3.2.1 Hoʻolālā Pumi P no nā Lako Paʻi
Ma Kina, ua koho nui ʻia kahi kaomi o 0.49 MPa (ma kahi o 5 × 10^5 Pa) ma ke ʻano he kumu hoʻolālā no nā mea hana pneumatic. Hāʻawi ʻia ʻo DTH no kēia hoʻolālā he mea hoʻoheheʻe non-valve me ke anawaena wili nui a me ka piston kaumaha, ʻoi aku ka nui o ke ea e hoʻonui i ka hana. Hoʻohui ʻia, ʻoi aku ka maʻamau o nā compressors ea kiʻekiʻe, a e like me ke kūlana honua ISO 5941-1979, koho ʻia kahi kaomi hoʻolālā o 1.6 MPa.
3.2.2 Mana Paʻi
No ka DTH i hoʻohana ʻia e wili i nā puka anawaena nui, hiki ke loli nui ka ikehu hopena o ka hoʻolālā. Ua helu ʻia ka ikehu hopena no kēia hoʻolālā penei:
3.2.3 Ka hopena o ka hopena
ʻO ka mea maʻamau, ma lalo o ka ikehu hopena mau, pili ka pinepine o ka hopena i ka mana hoʻopuka o ka mea hoʻopā. Eia nō naʻe, ke hoʻopaʻa ʻia ke anawaena cylinder, e hoʻonui i ka pinepine hopena e pono ai ka hoʻemi ʻana i ka hahau piston, ʻo ia ka mea e hoʻemi ai i ka mana hopena hoʻokahi. Ke hāʻule ka mana hopena hoʻokahi ma lalo o kekahi paepae, ʻo ka hoʻonui ʻana i ka alapine ʻaʻole ia e hāʻawi i nā hopena haʻihaʻi pōhaku ʻoluʻolu. No laila, kaohi ʻia ke koho ʻana i ke alapine hopena e ka mana hopena.
No ka pneumatic DTH e hana ana ma ke kaomi hoʻolālā o 0.5 MPa, ʻaʻole pono ke alapine ma mua o 16.8 Hz. Ma muli o ka hana ʻana o ka DTH i nā kaomi hoʻolālā ma waena o 0.5 a me 2.5 MPa, hiki ke ʻokoʻa ke alapine hopena. Hiki ke helu ʻia ke koho mua ʻana o ke alapine o ka mea hopena:
f = 10.4 + 7.6P
(2) kahi ʻo P ke kaomi hoʻolako pūnaewele. No kēia hoʻolālā, P = 1.6 MPa, no laila:
f = 10.4 + 7.6 × 1.6 = 22.5 Hz.
3.3 Hoʻolālā Kūlana Kūlana
ʻO nā ʻāpana hana nui o DTH e pili ana i ka cylinder bore diameter, piston stroke, a me nā ana piston. ʻO ka hoʻonui ʻana i ke anawaena cylinder hiki ke hoʻonui i ka mana hopena a me ke alapine, no laila e hoʻonui ʻia ke anawaena i loko o nā palena o ka nui o ke kūkulu. ʻO ka maʻamau, ʻo ka ʻokoʻa ma waena o ke anawaena o waho o ka DTH a me ke anawaena o ka lua ʻaʻole pono e emi ma lalo o 15 a 20 mm, a ʻaʻole i lahilahi ka pahu o waho o ka DTH. No laila, ʻo ka lakio o DTH cylinder anawaena i ka wili anawaena maʻamau ma luna o 0.5.
3.3.1 Ka Anawaena Hana o ka Pa'i Pa'i a me ka Pa'i Hana
Hiki ke helu 'ia ke anawaena hana D o ka cylinder penei:
D = K × D(luheluhe) = (0.57 - 0.68) × D(luheluhe) (3)
No kēia hoʻolālā, D(bore) = 600 mm, no laila, lawe ʻia ʻo D ma ke ʻano he 360 mm. Lawe ʻia ka hahau ʻana o ka S e like me S = 500 mm.
3.3.2 Piston Mass
Hoʻopili ʻia nā ana radial o ka piston e ka nui a me ke ʻano o ka cylinder, e ʻae ana i nā pistons like a ʻokoʻa paha. Aia nā ʻāpana laina i ke kaumaha o ka piston, e pili pū ana i ka wikiwiki i ka wā e hahau ana i ka bit drill. No laila, ʻo ka hoʻoholo ʻana i nā ana o ka piston he ʻano paʻakikī o ka hoʻolālā DTH. Hiki ke koho ʻia ka nuipaʻa o ka piston DTH penei:
m = 0.0205D^2.84 (4)
ma hea ka m ka nui o ka piston ma kg; ʻO D ke anawaena hana o ka pahu pahu ma ke knm.
Hoʻololi i ka D = 36 mau hua: m = 540 kg.
ʻO ka DTH ka nui o kahi hoʻolālā hoʻoili torque a me kahi mīkini hopena pneumatic. Hoʻopili ke ʻano hoʻoili torque i ke koʻokoʻo drill a me DTH, e hoʻouna ana i ka ʻoki ʻoki a me ka huki ʻana; ʻO ka mīkini hopena pneumatic e hoʻopuka i ka hopena, e hāʻawi ana i ka mana axial i ka bit drill bit. Hōʻike ʻia nā kikoʻī kikoʻī kikoʻī ma ka Figure 3.
Hoʻopili ke ʻano hoʻoili torque i ke koʻokoʻo drill a me ka impactor. Hoʻopili ka hui luna me ke koʻokoʻo drill a me ka mea i hoʻopaʻa ʻia ma o nā kaula paipu, ʻo ka mea nui e hōʻoia i ka paʻa ʻana o ke kinoea me ka hoʻouna ʻana i ka torque a me ka ikaika huki. Kāohi ka pahu hoʻopaʻa i ka lepo a me ka wai mai ke komo ʻana i ka mea hoʻopā a me ke koʻokoʻo drill, i hoʻomalu ʻia e kahi pūnāwai. ʻO ka noho hoʻokomo ea me ke koʻokoʻo hoʻolako kinoea hana e hoʻokomo i ka ea i hoʻopaʻa ʻia i loko o ka cylinder, e hoʻomaʻamaʻa i ka hana hoʻolako kinoea me ka cylinder a me ka piston, a laila e loaʻa ai ka lako kinoea hui. ʻO ke apo palekana punawai ke pale aku i ka piston mai ka paheʻe ʻana mai loko mai o ka cylinder i ka wā e pani ai i ka bit drill.
3.4 Hoʻomākaʻikaʻi ʻana i nā ʻāpana palena o DTH Drill Bit
Hoʻopili ʻia ka DTH drill bit i nā mana hopena mai ka piston a me ka torque mai ke poʻo hoʻokele. Hāʻawi ʻia ka ikaika i hana ʻia ma ka piston e ka ea paʻa e:
F = P × S (5)
ma kahi o P ke kaomi ʻōnaehana ma Pa; ʻO S ka ʻāpana ikaika o ka piston ma m².
No laila, F = 1.6 × 10^6 × 0.084 = 134400 N.
No laila, ʻo ka ikaika o ka hopena i ka drill bit:
F' = kF (6)
kahi k ka huina hopena; ʻO F ka ikaika i hana ʻia ma ka bit drill e ka ea i kōmi ʻia ma N. No laila, F' = 20 × 134400 = 2688 kN.
ʻO ka torque i hoʻohana ʻia i ka DTH drill bit e ke poʻo hoʻokele N = 150 kN. Ke hoʻohana nei i ka F' = 2688 kN a me N = 150 kN i ka bit drill i ka wā e hoʻoponopono ai i ka ʻaoʻao haʻahaʻa o ka drill bit, a me ka hoʻohana ʻana i nā mea QT500-7 me ka ikaika hua o 320 MPa, hoʻokō ʻia ka nānā ʻana i ka element finite. Hōʻike ʻia nā kūlana hoʻouka a me nā kaohi a me ka mahele mesh ma nā Kiʻi 4 a me 5.
Hōʻike ʻia nā hopena o ka hoʻopili ʻana o ka element finite ma ke Kiʻi 6, e hōʻike ana i ka nui o ke koʻikoʻi ʻo 144.355 MPa, ʻoi aku ka liʻiliʻi ma mua o ka ikaika hua o QT500-7 (320 MPa), no laila e hoʻokō ai i nā koi.