Катуу рок бургулоо кодексин бузуу: оюнду өзгөртүүчү DTH технологиясы.
Курулуш аянтынын геологиялык шарттарына ылайык, 1-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, бургулоочу станоктордо кеңири колдонулган төрт негизги бургулоо ыкмасы бар.
а. Пневматикалык же гидравликалык башкарылуучу айланма баштар сокку жабдыктары менен айкалышып, айлануу жана сокку энергиясын үстүңкү бөлүгү аркылуу өткөрүшөт.бургулоочу түтүк, бургулоочу түтүктөгү сокку толкундары аркылуу бургулоочу битке энергияны жеткирүү. Бул ыкма кичинекей диаметрлер жана тайыз тереңдиктер менен чектелет жана көбүнчө карьерлерде, курулуш аянттарында жана жер астындагы тоо-кен иштеринде колдонулат.
б.Тешикчелер (DTH) балкалары бургулоо линиясынын түбүндө жайгашкан. Кысылган аба бургулоо тилкеси аркылуу DTHге кирип, поршеньди тескери кыймылда айдайт, ал бургуга түздөн-түз таасир этип, сокку энергиясын текке өткөрүп берет. Бул система минималдуу кубаттуулукту жоготууга ээ жана терең тешиктерге, түз тешиктерге жана орто катуу тектерге өзгөчө ылайыктуу.
в.Тескери циркуляция (RC) бургулообургулоонун бетинен тектердин үлгүлөрүн чогултуу жана ташуу үчүн DTH колдонот. Кургак жана булганбаган кыюулар геологиялык анализге даярдалып, DTH борбордук түтүгү аркылуу үлгүлөрдү чогултуучу түзүлүшкө жеткирилет.
г. Гидравликалык же электр кыймылдаткычтары менен башкарылуучу редуктор бургулоо станогунда жана калың дубалдуу бургулоо трубасында өйдө жана ылдый жылып турган азыктандыруу системасы аркылуу үч конустуу бургучка жетишерлик азыктандыруу күчүн берип, айлануучу кубаттуу башты түзөт. Бул ыкма жумшак тектерге же катуу бириктирилген катуу тектерге колдонулат.
- DTH принциптери жана мүнөздөмөлөрү
DTH менен бургуланган түзүлүштөр дээрлик толугу менен бардык магмалык тектерди, метаморфикалык тектерди жана орто же катуураак болгон чөкмө тектерди кошууга жөндөмдүү. DTH катуу тектерди жана катуу катмарларды бургулоо үчүн өзгөчө пайдалуу, анткени катуу тек морт болот. Сокку жүктөрдүн астында жаракалар түздөн-түз таасир эткен жерде гана пайда болбостон, сынган зонаны да түзүшөт, натыйжада тоо тектердин чоң сыныктары пайда болот. Ошентип, бургулоо ылдамдыгы таза айлануучу бургулоого салыштырмалуу бир кыйла тезирээк. 2-сүрөттөгү механикалык модель сокку менен айлануучу бургулоо учурунда текке таасир этүүчү түрдүү жүктөрдү көрсөтөт.
Кошумчалай кетсек, DTH (Тешиктен ылдый) бургулоо скважиналардын четтөөсүнө жакын катмарларда, мисалы, жакшы өнүккөн төшөлгөн катмары жана жалбырактуу катмарлары, же тегиз эмес катуулугу жана көптөгөн жаракалары бар тоо тек катмарларында өтө натыйжалуу. Бул скважиналардын четтөөлөрүн бир топ кыскарта алат, ошондой эле шагыл катмарлары жана таш катмарлары аркылуу бургулоодогу кыйынчылыктарды жеңе алат.
DTH бургулоо 19-кылымдын аягында иштелип чыккан жана бир кылымдан ашык тарыхы бар. DTH бургуларынын көптөгөн түрлөрү бар болсо да, алардын жалпы өзгөчөлүгү бар: сокку механизми да, бургучу да скважинага чөмүлүп, айланышы менен ташты талкалаш үчүн сокку урат. Сокку күчүн пайда кылуу үчүн колдонулган жабдууларды айдоо ыкмасы боюнча пневматикалык, гидравликалык, май басымы, электрдик жана механикалык түргө бөлүүгө болот.
Сокку энергиясы берүү учурунда олуттуу жоготууга учурай тургандыктан жана таасир эткен компоненттерге олуттуу зыян келтириши мүмкүн болгондуктан, көбүнчө тереңирээк бургулоо операцияларында жабдуулардын бургулоочу аспап менен скважинага кириши талап кылынат, натыйжада чыгаруучу таасир күчү түздөн-түз бургулоочу бит же өзөк баррелине таасир эте алат. Бул берүү учурунда энергиянын жоготууларын азайтат, энергиянын натыйжалуулугун жакшыртат жана скважина жабдууларынын бузулуу ыктымалдыгын азайтат.
Pneumatic DTH, ошондой эле аба кууп DTH катары белгилүү, көптөгөн структуралык түрлөрү жана классификация ыкмалары келет.
- басым рейтинги боюнча: жогорку басым, орто басым, жана төмөнкү басым түрлөрү.
- Жалпы түзүлүшү боюнча: аркылуу эмес жана аркылуу түрлөрү.
- клапан иш принцип боюнча: башкаруу клапан түрү, эркин клапан түрү, жана гибрид клапан түрү.
- Поршень түзүлүшү боюнча: бирдей диаметрдеги поршень, бирдей эмес диаметрдеги поршень жана тандем поршень түрлөрү.
- Аба бөлүштүрүүчү түрү боюнча: клапандуу DTH жана клапансыз DTH. Клапандуу DTH пластиналык клапан, дисктүү клапан жана цилиндрдик клапан түрлөрүнө бөлүнөт, ал эми клапансыз DTH борбордук таяк чыгаруучу түргө, поршендик абаны бөлүштүрүүчү түргө жана поршень, цилиндр жана борбордук таякча боюнча аралаш аба бөлүштүрүүгө болот.
- Тешиктерди жуу жана шлактарды чыгаруу ыкмасы менен: борбордук тешиктерди жуу, алдыңкы тешиктерди жуу жана каптал тешиктерин жуу.
2. Таасир механизминин структуралык схемаларын аныктоо
2.1 Поршеньдик газ менен жабдуунун клапан эмес таасирлүү механизми
Сокку механизминин бул түрү, биринчи кезекте, газ менен камсыздоо үчүн поршендин өзүндөгү газ өткөөлдөрүн колдонот, натыйжада поршеньдин күчүн жана иштөө мөөнөтүн кыскарткан көптөгөн газ каналдары бар татаал поршендик түзүлүш пайда болот. Бирок, бул таасир механизми ички жана тышкы цилиндрлерди бириктирип, поршеньдин эффективдүү иштөө аймагын көбөйтөт жана механизмдин таасир энергиясын жогорулатат.
2.2 Поршень менен цилиндрдин айкалышкан газ менен камсыз кылуу клапансыз таасир этүүчү механизми
Бул түрү жөнөкөй түзүлүшкө ээ, аны өндүрүү оңой, поршеньдин иштөө мөөнөтү узун, газ тешиктери цилиндрде да, поршенде да жайгашкан. Бул структура чет өлкөлөрдө кеңири колдонулат.
2.3 Борбордук түтүктү газ менен камсыздоонун клапансыз таасир этүүчү механизми
Бул механизмде үстүнкү жана төмөнкү камералар үчүн аба соргучтары поршень жылган тегерек түтүккө жайгаштырылат. Ал жогорку өндүрүштүк тактыкты талап кылат жана борбордук түтүк үчүн салыштырмалуу кыска мөөнөткө ээ.
2.4 Капталдан чыккан газдын таасири механизми
Капталдан чыгуучу деп аталган газдын чыгуучу жолу бургулоочу биттин ортосунан тешиктин түбүнө өтпөстөн, цилиндр корпусунан чыга тургандыгын билдирет. Таасирлөө механизминин бул түрү, адатта, цилиндр корпусунда көптөгөн кабыл алуу жана чыгаруу жолдоруна ээ, бул начар структуралык бекемдикке, узунунан чарчоо жаракаларынын пайда болушуна жана аба басымынын олуттуу жоголушуна алып келет, натыйжада бургулоочу бит үчүн оптималдуу таштандыларды жок кылуу жана муздатуу таасирлери.
2.5 Борбордун түтүктөрүнүн таасири механизми
Сокку механизминин бул түрү сыныктарды жана газды бургучтун борборунан түздөн-түз тешиктин түбүнө чыгарат. Түз аба агымы таштандыларды тазалоонун натыйжалуулугун гана жогорулатпастан, ошондой эле бургулоонун натыйжалуулугун жана муздатууну жакшыртат, бургулоонун иштөө мөөнөтүн узартат. Бул структуралык тип капталдан чыгуучу таасир механизмдеринин ички цилиндриндеги көп сандаган узунунан кеткен оюктарды тегерек оюк менен алмаштырып, ички цилиндрдеги стресс концентрациясын кыйла азайтат. Бул акыркы жылдары кеңири кабыл алынган структура болуп калды.
2.6 Сериялар поршень таасири механизми
Сериялуу поршендик таасир механизми, ошондой эле кош поршендик (баш) импектор катары белгилүү, изоляциялык шакектин жардамы менен цилиндрди эки камерага бөлөт. Бул дизайн эки поршендик беттердин бирдей тешик диаметринде бир убакта иштөөсүнө мүмкүндүк берет, натыйжада таасири чоңураак жана соккунун жыштыгы жогорулайт. Тиешелүү түрдө тешиктин түбүнөн рок порошокторун эффективдүү кетирүүчү кош чыгаруу системасы бар. Бирок, анын негизги кемчилиги анын татаал структурасы жана тетиктерди иштетүүдө жогорку тактыктын зарылдыгы; мисалы, поршень анын колдонулушун жана жылдырылышын чектеген тиешелүү компоненттери бар бешке чейин жупташкан беттерге ээ. Ошондуктан, бул дизайн поршень жана цилиндр айкалышкан газ менен камсыз кылуу менен клапан эмес таасир механизми болуп саналат, экинчи вариантты кабыл алат. Анын структурасы 3-сүрөттө көрсөтүлгөн.
3.Теориялык анализ жана DTH үчүн тиешелүү эсептөөлөр
3.1 Иштөө параметрлерин тандоо**
3.1.1 Балканын узундугу жана салмагы: Алдын ала долбоор 4500 ммден аз узундукту жана 2500 кгдан аз салмакты көрсөтөт.
3.1.2 Балканын диаметри: Балканын тиешелүү диаметри 540 мм орнотулган бургулоо диаметринин негизинде аныкталат.
3.1.3 Бургулоо диаметри: Бул үйүлгөн тешиктин диаметрин билдирет, көбүнчө 550 мм жана 600 мм.
3.1.4 Бургулоо тереңдиги: Үйүлгөн долбоордун талаптарына ылайык, бул адатта бир нече ондогон метрден жүз метрге чейин болот.
3.1.5 Бургулоо ылдамдыгы: DTH бургулоо негизинен төмөнкү айлануу ылдамдыктарында иштейт, адатта 7 жана 25 р/с.
3.1.6 Айлануу моменти: Бул долбоор үчүн максималдуу момент 150 кН·м белгиленген.
3.2 Конструктордук параметрлерди эсептөө
DTH үчүн долбоорлоо параметрлери, атап айтканда, DTH таасир жабдууларын аткаруу параметрлери, машина долбоорлоо үчүн негиз болуп кызмат кылат жана өндүрүлгөн жабдуулардын натыйжалуулугун аныктайт.
3.2.1 Сокку жабдуулары үчүн долбоорлоо басымы P
Кытайда 0,49 МПа басым (болжол менен 5 × 10 ^ 5 Па) пневматикалык сокку жабдыктарын долбоорлоо стандарты катары кеңири тандалган. Бул дизайн үчүн DTH чоң бургулоо диаметри жана оор поршень менен клапан эмес таасир этүүчү түзүлүш экенин эске алсак, абанын жогорку басымы иштин дагы жакшыртылышына шарт түзөт. Мындан тышкары, жогорку басымдагы аба компрессорлору барган сайын кеңири таралган жана эл аралык ISO 5941-1979 стандартына ылайык, 1,6 МПа дизайн басымы тандалып алынган.
3.2.2 Таасир берүүчү күч
Чоң диаметрлүү тешиктерди бургулоо үчүн колдонулган DTH үчүн дизайн таасири энергиясы олуттуу өзгөрүшү мүмкүн. Бул долбоор үчүн таасир энергиясы төмөнкүдөй эсептелет:
3.2.3 Таасирдин жыштыгы
Жалпысынан алганда, туруктуу таасир энергиясы астында, таасир жыштыгы таасир чыгаруучу кубаттуулугуна пропорционалдуу болот. Бирок, цилиндрдин диаметри белгиленгенде, соккунун жыштыгын жогорулатуу поршендик соккуну азайтууну талап кылат, ал өз кезегинде бир соккунун күчүн азайтат. Бир жолу таасир этүү күчү белгилүү бир чектен төмөн түшкөндө, жыштыктын жогорулашы канааттандырарлык рок сындыруучу натыйжаларды бербейт. Ошентип, таасир жыштыгын тандоо таасир күчү менен чектелет.
0,5 МПа долбоордук басымда иштеген пневматикалык DTH үчүн жыштык 16,8 Гц ашпоого тийиш. DTH 0,5 жана 2,5 МПа ортосундагы долбоордук басымда иштегендиктен, таасир жыштыгы олуттуу түрдө өзгөрүшү мүмкүн. Сокку жыштыгын баштапкы тандоо төмөнкүчө эсептелиши мүмкүн:
f = 10.4 + 7.6P
(2) мында P - системанын берүү басымы. Бул долбоор үчүн, P = 1,6 МПа, ошондуктан:
f = 10,4 + 7,6 × 1,6 = 22,5 Гц.
3.3 Структуралык параметрлерди долбоорлоо
DTH негизги структуралык параметрлери цилиндр тешигинин диаметри, поршендик соккусу жана поршень өлчөмдөрүн камтыйт. Цилиндрдин диаметрин көбөйтүү таасирдин күчүн да, жыштыгын да жогорулата алат, ошондуктан диаметрди структуралык өлчөмдөрдүн чегинде максималдуу көбөйтүү керек. Эреже катары, DTH сырткы диаметри менен тешик диаметринин ортосундагы айырма 15 20 мм кем болбошу керек, ал эми DTH сырткы корпусу өтө жука болбошу керек. Ошондуктан, DTH цилиндр диаметри бургулоо диаметри катышы жалпысынан 0,5 жогору.
3.3.1 Цилиндрдин жумушчу диаметри жана конструкциялык сокку
Цилиндрдин D жумушчу диаметрин төмөнкүчө эсептөөгө болот:
D = K × D(тешик) = (0,57 - 0,68) × D(тешик) (3)
Бул долбоор үчүн, D(тешик) = 600 мм, ошондуктан D 360 мм катары кабыл алынат. S структуралык сокку S = 500 мм деп эмпирикалык түрдө кабыл алынат.
3.3.2 Поршень массасы
Поршеньдин радиалдык өлчөмдөрү цилиндрдин өлчөмү жана түзүлүшү менен чектелип, бирдей же ар түрдүү диаметрдеги поршеньдерге мүмкүндүк берет. Сызыктуу өлчөмдөр поршеньдин салмагына жараша болот, ал ошондой эле бургучту урганда анын ылдамдыгына да тиешелүү. Ошондуктан, поршень структуралык өлчөмдөрүн аныктоо DTH долбоорлоо татаал аспект болуп саналат. DTH поршень массасын төмөнкүчө баалоого болот:
m = 0,0205D^2,84 (4)
мында поршень массасы кг; D - цилиндрдин жумушчу диаметри см.
D = 36 түшүмүн алмаштыруу: м = 540 кг.
DTH негизинен момент өткөрүүчү түзүлүштөн жана пневматикалык таасир механизминен турат. Момент өткөргүч структурасы бургулоо таякчасын жана DTHди бириктирип, айлануучу кесүү жана тартуу күчтөрүн өткөрөт; пневматикалык таасир механизми соккуну жаратып, сокку бургучтун битине октук күч берет. Конкреттүү структуралык деталдар 3-сүрөттө көрсөтүлгөн.
Момент өткөргүч структурасы бургулоо штангасын жана соккуну бириктирет. Үстүнкү муун бургулоо таякчасы жана импульстор менен түтүк жиптери аркылуу туташып, биринчи кезекте газ өткөрбөйт, ошол эле учурда моментти жана тартуу күчүн өткөрүп берет. Текшерүүчү клапан пружинанын жардамы менен башкарылуучу ылай менен суунун соккуга жана бургулоо штангасына киришине жол бербейт. Газ берүүчү штангалуу аба алуучу отургуч цилиндрге кысылган абаны киргизүү милдетин аткарат, бул цилиндр жана поршень менен бирге газ берүү аракетин жеңилдетип, ошону менен бирге газ менен камсыздоого жетишет. Пружинанын коопсуздук шакеги бургучту алмаштырууда поршеньдин цилиндрден чыгып кетишине жол бербейт.
3.4 DTH бургусунун чектүү элементтеринин анализи
DTH бургусу поршенден жана жетектин башынан келген моменттен сокку күчтөргө дуушар болот. Кысылган абанын поршеньге тийгизген күчү төмөнкүчө аныкталат:
F = P × S (5)
мында Р Па системанын басымы; S - поршеньдин м²деги күч аянты.
Ошентип, F = 1,6 × 10^6 × 0,084 = 134400 Н.
Демек, бургулоочу битке таасир тийгизүүчү күч:
F' = kF (6)
мында k – таасир этүүчү коэффициент; F – бургулоочу битке кысылган абанын N менен тийгизген күчү. Ошентип, F' = 20 × 134400 = 2688 кН.
Айдоочу башы менен DTH бургусуна келтирилген момент N = 150 кН. Бургу битинин ылдыйкы четин бекитүүдө F' = 2688 кН жана N = 150 кН бургулоочу битке колдонуу жана 320 МПа ийкемдүүлүктөгү QT500-7 материалын колдонуу менен чектүү элементтердин анализи жүргүзүлөт. Жүктөө жана чектөөнүн өзгөчө шарттары жана тордун бөлүнүшү 4 жана 5-сүрөттө көрсөтүлгөн.
Чектүү элементтерди анализдөөнүн натыйжалары 6-сүрөттө көрсөтүлгөн, бул максималдуу стресс 144,355 МПа, ал QT500-7 (320 МПа) агымдуулугунан аз, ошону менен талаптарга жооп берет.