Pilihan Optimal saka PDC Bits kanggo Coal Mining

Konstruksi borehole minangka cara teknis sing akeh digunakake kanggo ngontrol gas, nyegah karusakan banyu, lan eksplorasi geologi ing tambang batu bara, sing nduwe peran penting kanggo njamin keamanan lan efisiensi produksi batu bara. Ing China, puluhan yuta meter bolongan pengeboran digawe saben taun ing tambang batu bara. Proses konstruksi mbutuhake dhukungan saka peralatan pengeboran kayata bor, pipa bor, lan mata bor. Antarane wong-wong mau, pengeboran minangka alat penting kanggo langsung mbentuk bolongan lan mecah watu.

Lembar komposit berlian poli kristal (PDC) digunakake sacara ekstensif ing pengeboran pertambangan amarga resistensi nyandhang sing luar biasa lan ketangguhan impact sing apik.PDC bitnuduhake umur pengeboran sing luwih dawa lan efisiensi penetrasi sing luwih dhuwur nalika digunakake ing formasi rock medium-hard lan ngisor, saéngga ngasilake keuntungan ekonomi sing signifikan ing operasi pengeboran tambang batu bara.

Tantangan saiki ing pertambanganPDC bitkalebu: ①Ambang entri kanggo mining PDC bit relatif kurang, karo akeh manufaktur nawakake macem-macem tingkat kualitas. ②Panganggone lan syarat pengeboran lemah ing tambang batu bara nuduhake disparitas sing jelas, dene klasifikasi bit PDC pertambangan rumit lan maneka warna. Salajengipun, ana lack saka specifications pilihan sing sistematis lan nyoto ing proses pemanfaatan sakteruse.③ Kanthi nambah prevalensi saka hard strata Komplek ing tambang batu bara, mining conventional PDC bit gagal kanggo nyukupi syarat construction kanggo efisien ing situs pengeboran, asil ing kedadean saka kemajuan alon utawa malah lengkap lack of footage. prosedur dening personel construction kadhangkala bisa angel.

Kanggo ningkatake efektifitas operasional pertambanganPDC bit, makalah iki nyedhiyakake analisis lengkap babagan mode kegagalan utama lan nyelidiki panyebab sing ndasari saben bentuk kegagalan. Kajaba iku, rekomendasi praktis diusulake kanggo pilihan sing wicaksana lan panggunaan sing ati-ati saka bit kasebut.

1.Analisis Wujud lan Panyebab Gagal Bit PDC ing Pertambangan

Saiki, komponen pertambangan bit PDC utamane kalebu awak bit, pemotong PDC, paduan gauge, lan bagean liyane sing digambarake ing Gambar 1. Pemotong PDC lan paduan gauge dipasang ing awak bit kanggo njamin lampiran sing aman. Sajrone operasi pengeboran reguler, rod pengeboran ngirimake torsi lan tekanan feed menyang ngisor bolongan ing ngendi dheweke melu bor. Proses pemotongan watu ditindakake kanthi nggunakake pemotong PDC ing bit pengeboran. Kajaba iku, alloy gauge nglindhungi saka nyandhang gedhe banget kanthi nglindhungi integritas circumferential awak bit. Nanging, iku kudu nyatet sing macem-macem faktor kayata pasukan Komplek exerted ing cutter ing ngisor bolongan sak nglereni rock karo bit PDC, owah-owahan ing karakteristik tatanan, pilihan saka Techniques construction lan peralatan, keahlian operasional saka personel melu aktivitas construction bebarengan karo ukuran kontrol kualitas kanggo bit dhewe bisa Ngartekno impact efektifitas aplikasi anjog kanggo macem-macem formulir saka Gagal kanggo bit iki. Liwat penyelidikan sing ditindakake ing situs pengeboran tambang batu bara, kita wis ngringkes lan nganalisa macem-macem mode kegagalan lan panyebab utama sing ana gandhengane karoPDC bit.

1.1 Gagal pemotong PDC dumadi nalika PDC disinter ing suhu dhuwur lan kahanan tekanan dhuwur. Lembaran komposit kasusun saka rong komponen utama: lapisan berlian lan matriks karbida, kaya sing digambarake ing Gambar 2.

Mode kegagalan utama pemotong PDC kalebu nyandhang normal, flaking, ambruk lading, lan delaminasi.

(1) Nyandhang biasa lan luh

Fenomena nyandhang normal minangka jinis karusakan khas sing kedadeyan ing pemotong PDC sajrone proses nglereni watu, utamane ditondoi kanthi kerugian mecah makroskopik sing signifikan ing lapisan berlian lan matriks karbida semen pemotong, tanpa ana jejak retak ing permukaan penggilingan.

(2) Chip drop

Fenomena gulung chip dumadi nalika pemotong PDC ngeculake saka awak bit, nyebabake kegagalan bit. Karakteristik sing paling penting yaiku pamisahan lengkap pemotong PDC saka awak bit, kanthi ora ana residu alloy sing ditemokake ing jugangan ing ngendi welding antarane awak bit lan pemotong PDC ditindakake.

Faktor utama sing nyumbang kanggo nyuda film sing tiba:

① Suhu munggah pangkat ing ngisor bolongan ndadékaké kanggo tantangan ing teknologi construction pengeboran garing utawa tatanan plug banyu sak proses pengeboran, nalika uga impeding pas wektune cooling pemotong PDC ing pengeboran sak kacepetan dhuwur rotary rock cutting. Akibate, ana munggah pinunjul ing suhu ing ngisor bolongan, kang bisa ngluwihi suhu kritis solder lan kasil leleh solder lan detasemen sakteruse saka pemotong PDC.

② Kontrol proses welding pengeboran ora cukup kenceng. Ing prosedur welding, ana kekurangan reresik sing tepat sadurunge welding, welds sing salah utawa manajemen gas exhaust sing ora nyukupi, lan suhu pengawetan panas sing ora wajar utawa ora cukup wektu sawise welding, kabeh bisa nyebabake detasemen bit. Loro saka nuntut manufaktur kanggo strictly ngatur proses produksi (utamané proses welding PDC cutter) kanggo mesthekake welds lengkap lan ngalangi, iku uga perlu kanggo njlentrehake prosedur construction pengeboran dening opting kanggo ngebur banyu sabisa lan Nyingkiri construction pengeboran garing. Kanggo pengeboran bolongan jero, kudu dipastiake yen banyu bali sadurunge nambah pengeboran rod. Kajaba iku, saben wektu sadurunge nglebokake bor menyang ngisor bolongan, iku penting kanggo mriksa apa ana alangan kanggo nyegah blockage.

(3) Pecah blade

Pecah saka lapisan berlian ing pemotong PDC nggantosi mode lazim saka Gagal kanggoPDC bit. Fitur karakteristik saka mode kegagalan iki yaiku pecah lapisan berlian sing dilokalisasi, kanthi sawetara kedadeyan sing nyebabake pecah bebarengan karo matriks karbida.

Penyebab utama kerusakan bit PDC:

① Pemotong sing dipilih adhedhasar ciri khas pemotong PDC nuduhake resistensi dampak sing kurang. Kekuwatan gabungan saka tungsten karbida (WC) lan bubuk mikro berlian ora cukup, dadi rawan gagal ing kaku saka fragmentasi rock;

② Faktor sing ana gandhengane karo proses konstruksi nuduhake manawa tekanan konstruksi ing situs kasebut dhuwur banget. Meksa exerted dening cutter PDC ing dicokot Ngartekno ngluwihi wates meksa cutter kang, anjog kanggo spalling saka lapisan mirah lan ambruk sakteruse saka nglereni pinggiran.

③ Faktor-faktor sing ana hubungane karo formasi komplèks nuduhaké yèn nalika mbangun formasi sing atos, pecah, beban impact ing pemotong PDC ngluwihi kateguhan impact, sing bisa nyebabake ambruk pinggiran pemotongan.

④ Desain sudut pemotongan bit ora cukup, amarga ora netepi prinsip yen tatanan sing luwih angel mbutuhake sudut pemotongan sing luwih gedhe. Ing construction saka tatanan hard, amba nglereni cilik bisa kasil pasukan gedhe banget ing cutter PDC, wekasanipun anjog menyang ambruk pinggiran nglereni.

⑤ Faktor liya nuduhake manawa susunan baut penyangga lan kabel jangkar ing dalan-dalan ing njero lemah ndadekake rentan banget kanggo mata bor ambruk nalika nemoni unsur kasebut. Kanggo nyegah kegagalan bit, penting ora mung kanggo netepi paramèter proses sing digarisake ing manual instruksi pengeboran, nanging uga kanggo ngrancang lan milih pengeboran adhedhasar kondisi tatanan. Khusus, nalika ngebur menyang tatanan hard, iku saranake kanggo nambah amba nglereni saka dicokot jumbuh, ngurangi aggressiveness, lan nambah pangayoman kanggo dicokot. Kajaba iku, milih pemotong PDC kanthi kateguhan impact sing luwih dhuwur dianjurake nalika ngebor formasi pecahan sing atos utawa ngowahi wangun njaba lapisan berlian pemotong kanggo nambah kateguhan impact; contone, pemotong PDC mlengkung umume nuduhake resistance impact luwih saka jinis flat. Salajengipun, tata bolongan cukup sak construction kudu dipun ginakaken supaya ngebur menyang bolts lan kabel anchor.

(4) Delaminasi

Delaminasi nuduhake detasemen lapisan berlian saka matriks karbida sing disemen ing lembaran komposit PDC, kaya sing digambarake ing Gambar 3.

Panyebab utama delaminasi ing lapisan berlian pemotong PDC yaiku stres residual substansial sing ana ing antarane lapisan berlian lan matriks karbida semen, ditambah karo prabédan signifikan ing koefisien ekspansi termal. Sajrone nglereni watu, lapisan berlian lan matriks karbida semen ngalami kontraksi asinkron amarga tekanan termal sing ditimbulake dening panas gesekan lan pendinginan saka cairan cuci. Beban impact asil lan kaku ampas mimpin kanggo peeling saka lapisan berlian saka matriks karbida, wekasanipun nyebabake Gagal bit bor. Kanggo nyuda delaminasi, penting kanggo milih bahan ikatan lan teknologi pangolahan sing cocog kanggo ngatasi stres residual ing antarane rong komponen kasebut sajrone manufaktur. Kajaba iku, ngrancang wangun antarmuka anyar kanggo matriks bisa nambah sifat ikatan antarane lapisan berlian lan matriks karbida semen.

1.2 Gagal awak pengeboran utamane ditondoi dening fraktur bilah ing awak pengeboran, kaya sing digambarake ing Gambar 4.

 

Fraktur agul-agul awak bit biasane ana ing bit awak lan bit awak baja arang banget. Alasan kanggo fraktur saka agul-agul awak bit minangka nderek: ① striking agul-agul saka awak dicokot nalika unscrewing awak bit amarga makutha awak dicokot sintered dening proses metalurgi bubuk ing siji wektu. dibandhingake karo bit awak baja biasa. dicokot awak dicokot duwe resistance nyandhang luwih. nanging kateguhan saka materi awak wis suda lan gampang kanggo break agul-agul awak dicokot nalika unscrewing awak dicokot; ② Kontrol proses sintering bit ora ketat. lan awak dicokot sintered entrainment lan wêdakakêna logam gagal kanggo mbentuk alloy.Supaya agul-agul bejat. pangguna luwih apik nggunakake alat kayata tang dental kanggo ngewangi shackle nalika unscrewing pengeboran. supaya ora nuthuk lading; Kapindho. manufaktur kudu strictly ngontrol kualitas awak sintered. ora mung kanggo strictly ngontrol proses sintering. nanging uga kanggo ngawasi wêdakakêna logam saka wektu kanggo wektu kanggo mesthekake yen wêdakakêna meets syarat proses.

2. Desain Optimized lan Pilihan cukup saka Mining PDC Bit

2.1 Desain Optimization saka bor bit

(1) Kanggo wangun Gagal bit, perlu kanggo ngoptimalake struktur saka desain pengeboran. Parameter desain utama bit PDC kalebu nglereni Angle α. Sudut sisih β. Sudut azimuth γ. etc. γ nuduhake Angle antarane garis referensi orientasi saka untu PDC lan garis tengah dicokot. α nuduhake Sudut antarane garis referensi orientasi waos PDC lan bidang kerja pemotong. minangka ditampilake ing Figure 5. β nuduhake Angle antarane bidang liwat titik tengah lan garis tengah bit lan bidang apa cutter. minangka ditampilake ing Figure 6. Riset awal lan analisis aplikasi lengkap nuduhake yen Angle nglereni lan sisih Angle pemotong PDC bisa langsung mengaruhi urip lan ngebur efficiency saka dicokot. lan perlu kanggo ngoptimalake desain bit miturut tatanan pengeboran beda. Desain Angle Cutting bakal mengaruhi efisiensi pengeboran. utawa malah ora ana rekaman; Yen Angle nglereni cilik banget. pinggiran nglereni PDC rawan kanggo breakage lan fénoména liyane. Mulane. desain pengeboran kudu dianggep komprehensif nalika milih skema parameter milih Moderate nglereni Angle lan sisih Angle tinimbang desain acak.

(2) Saliyane ngoptimalake sudut pemotongan, penting uga ngoptimalake pemotong PDC. Kualitas pemotong PDC pengaruh banget kanggo pertambangan bit PDC, amarga langsung nemtokake kinerja pemotongan lan umure. Faktor kritis kanggo ningkatake kualitas PDC yaiku ngilangi stres residual ing antarmuka ikatan antarane lapisan berlian lan matriks karbida semen. Riset nuduhake yen tekanan maksimum ing pemotong PDC kanthi struktur antarmuka planar dikonsentrasi ing cedhak loro-lorone antarmuka iki, kanthi tegangan tensile lan geser puncak sing ana ing pinggir lapisan berlian. Anane tegangan tarik bisa nyebabake fraktur sing ora normal ing PDC, dene stres geser minangka panyebab utama delaminasi ing pemotong PDC.

(3) Saliyane ngilangi stres residual ing pemotong PDC, perawatan sekunder bisa nambah kualitase. Saiki, cara perawatan lumahing utami kalebu grinding lumahing berlian, chamfering pinggiran, lan mesin shaped. Pilihan pemotong PDC bisa dioptimalake adhedhasar kahanan kerja sing nyata.

2.2 Pilihan cukup saka bor bit

Saiki, bit PDC sing digunakake ing operasi pengeboran bolongan mudhun ing wilayah pertambangan umume duwe desain cekung telung sayap. Nanging, pilihan saka bit iki asring winates lan kurang klasifikasi, asil ing siji-ukuran-cocok-kabeh pendekatan sing ora nyukupi syarat tartamtu saka macem-macem strata. Iki utamané masalah ing kahanan tatanan Komplek, ngendi concave bit concave perjuangan kanggo ngirim kinerja marem, anjog kanggo shortened bit urip lan suda efficiency pengeboran. Inefisiensi kasebut ora mung nambah biaya produksi nanging uga bisa ngganggu jadwal konstruksi lan nyebabake kerugian ekonomi sing signifikan. Mulane, penting kanggo milih bit pengeboran sing cocog kanggo macem-macem kondisi formasi.

Bit PDC pertambangan bisa dikategorikaké dadi rong jinis utama adhedhasar bahan awak bit: jinis baja lan jinis ban. Baja-jinis bit awak utamané diproses liwat cara mechanical, nyediakake kateguhan apik sing ndadekake wong cocok kanggo operasi ngebur tatanan conventional. Ing kontras, bodi bit jinis ban disinter nggunakake proses metalurgi bubuk, menehi resistensi nyandhang dhuwur sing cocog kanggo pengeboran hard rock utawa tugas pengeboran lengkap. Kajaba iku, bit pengeboran bisa digolongake dadi macem-macem struktur, kalebu cekung internal, pojok busur, dhasar sing rata, scraper, lan liya-liyane kaya sing digambarake ing Gambar 7. ①Desain struktur cekung saka bit cekung nambah efek straightening sajrone konstruksi formasi konvensional; ②Atur untu sing kasebar saka bit busur ngasilake kapadhetan untu sing luwih dhuwur lan efisiensi pengeboran sing luwih apik nalika nggarap strata medium-hard lan ndhuwur; ③Wujud lambe saka bit flat-ngisor meh warata, kang sharpens pinggiran sisih kanggo nggampangake skewing-desain iki umume digunakake kanggo aplikasi ngebur pituduh; ④Bit scraper biasane nduweni struktur kerucut sing nyedhiyakake agresivitas sing luwih gedhe lan utamane digunakake ing konstruksi lapisan lapisan alus utawa batu bara.

Bit PDC pertambangan saiki wis rangkuman lan diatur, bebarengan karo kritéria pilihan kanggo bit PDC ing macem-macem kahanan kerja lan tatanan, minangka presented ing Tabel 1 kanggo referensi.

3. Panganggone Mining PDC Bit Pancegahan

Saliyane kanthi ati-ati milih bit pengeboran, penting banget kanggo nggunakake alat kasebut kanthi bener. Amarga kahanan konstruksi sing tantangan ing tambang batu bara, para pekerja kerep berjuang kanggo netepi pedoman operasional bit PDC, sing nyebabake kegagalan bit amarga penanganan sing ora bener. Ing upaya kanggo ningkatake efisiensi pengeboran, sawetara wilayah pertambangan bisa nambah bobot bit sajrone operasi, sing nyebabake kegagalan bit prematur. Nggunakake bit PDC kanthi bener bisa ngoptimalake kinerja lan nyuda biaya produksi. Manungsa waé kudu diwenehi pertimbangan ing ngisor iki nalika nggunakake bit PDC:

(1) Pay manungsa waé kanggo hubungan grading antarane dicokot PDC lan alat pengeboran, mesthekake yen pipe pengeboran diameteripun gedhe ora cocog karo pipe pengeboran diameteripun cilik banget, lan pipe pengeboran diameteripun cilik ora cocog karo pengeboran diameteripun gedhe.

(2) Pendekatan sing paling optimal yaiku nggunakake bor bolongan khusus utawa bor lawas kanggo konstruksi sarang, nalika mesthekake yen proses pengeboran ngindhari sacedhake baut sisih lane, kabel jangkar, lan alangan sing padha.

(3) Nalika nindakake operasi pengeboran, penting kanggo ngatur tekanan feed kanggo nyegah kacilakan sing disebabake tekanan gedhe ing bolongan.

(4) Mangga gunakake teknik pengeboran banyu sing resik, ngempet saka pengeboran garing utawa pengeboran udara tekanan. Sadurunge miwiti operasi pengeboran tekanan, mesthekake sirkulasi banyu sing tepat ing bolongan kanggo nyegah kedadeyan pembakaran ing dhasare.

(5) Nalika njabut dicokot, mesthekake supaya clamping utawa striking cutter PDC. Kajaba iku, ati-ati supaya ora kena ing lading awak.

4. Kesimpulan

Pertambangan batu bara ijo sing aman lan efisien terus-terusan dadi tema utama sing didhukung dening industri batu bara. Nggunakake bit PDC kanthi efektif kanggo operasi pengeboran lemah ing tambang batu bara penting banget. Makalah iki nganalisa mode kegagalan pertambangan bit PDC, njlentrehake panyebab utama ing macem-macem bentuk kegagalan. Iku ngusulake desain lan pilihan Sastranegara optimal kanggo bit ing kahanan kerja beda lan tatanan geologi, nalika ngringkes pancegahan kanggo nggunakake, mangkono menehi referensi kanggo apik pilihan lan aplikasi mining PDC bit. Pilihan sing wicaksana lan panggunaan sing tepat saka bit PDC pertambangan bisa nggedhekake efektifitas, nyuda sampah sumber daya, lan ningkatake safety, efisiensi, lan praktik ramah lingkungan ing pertambangan batu bara.