Hidraulinio ir vandens varomo DTH gręžimo technologijos pažanga.

1. Hidraulinių uolienų grąžtų privalumai

① Aukštas hidraulinis slėgis: paprastai svyruoja nuo 10 iki 25 MPa, linkęs į aukštesnes ribas. Tai nuo kelių iki dešimčių kartų didesnis nei pneumatinis slėgis.

② Didelė išėjimo galia: paprastai nuo 5 iki 20 kW. Kai kurie modeliai, tokie kaip ATLAS COP4050 ir TAMROCK HL2000, pasiekia 40 kW, o HL4000 – iki 70 kW.

③ Greitas gręžimo greitis: paprastai pasiekiamas 1–3 m/min gręžimo greitis.

④ Didelis efektyvumas: pačių hidraulinių uolienų grąžtų efektyvumas gali siekti 50%, o hidrauliniai siurbliai yra efektyvesni nei oro kompresoriai. Todėl bendras energijos panaudojimas yra žymiai didesnis nei pneumatinių uolienų gręžimo sistemų.

2. Hidraulinių uolienų grąžtų trūkumai

① Energijos perdavimo nuostoliai: kadangi uolienų grąžtas yra gręžimo strypo viršuje, energijos perdavimo nuostoliai didėja didėjant skylės gyliui, todėl sumažėja gręžimo greitis.

② Didelis gręžimo strypo susidėvėjimas: didėjant hidraulinių uolienų grąžtų galiai, didėja ir gręžimo strypo apkrova, todėl padidėja žalos tikimybė. Nors tokios technologijos kaip Atlas Copco korpuso gręžimas padeda sumažinti įtampą, jos padidina išlaidas ir negali visiškai išspręsti problemos, todėl apribojama gręžtuvo išėjimo galia. Pavyzdžiui, nors COP4050 vardinė galia yra 40 kW, gręžiant gilias skyles naudojama tik 30 kW, siekiant sumažinti įrangos apkrovą.

③ Gręžinio nuokrypis: gręžimo strypai ištveria ir smūgio jėgas, ir sukimo momentą, todėl lenkimas ir deformacija sumažina gręžinio tikslumą.

3. PrivalumaiSkylė žemyn (DTH)Grąžtai

① Nėra energijos perdavimo nuostolių: plaktukas tiesiogiai veikiagrąžtas, pašalinant smūgio energijos perdavimo per gręžimo strypą poreikį, užtikrinant pastovų gręžimo greitį, nepaisant gylio.

② Tiesūs gręžiniai: gręžimo strypas yra labai tvirtas, nėra veikiamas smūgio jėgų ir perduoda tik sukimo momentą esant minimaliam ašiniam slėgiui. Tai apsaugo nuo lenkimo ir deformacijos, užtikrinant tiesius ir lygius gręžinius. DTH grąžtai geriau veikia įtrūkusiuose dariniuose, pasvirusiuose sluoksniuose arba esant kintamam uolienų kietumui.

③ Efektyvus šiukšlių šalinimas: galios terpė veikia kaip praplovimo terpė, kruopščiai išvalanti gręžinį ir išvengiant per didelio gręžimo.

④ Mažas triukšmas: Kadangi smūgis atsiranda gręžinio apačioje, triukšmas yra žymiai mažesnis neiviršutiniai plaktukiniai grąžtai.

⑤ Platus pritaikymas: Išskyrus labai minkštus darinius, DTH grąžtai optimaliai veikia visų tipų uolienose, pranokdami viršutinio plaktuko grąžtus pasiekiamu gręžinio skersmeniu ir gyliu.

Atsižvelgiant į šiuos pranašumus, DTH gręžimas plačiai laikomas geriausiu pasirinkimu, o 90 % Didžiosios Britanijos karjerų taiko šį metodą.

4. Pneumatinių DTH grąžtų trūkumai

① Žemas slėgis ir galia: Pagrindinis pneumatinių DTH grąžtų trūkumas yra mažas oro slėgis ir išėjimo galia, todėl gręžimo greitis yra mažesnis. Nors dėl pažangos oro slėgis padidėjo iki 2,5 MPa, jis vis dar yra daug mažesnis už uolienų grąžtų hidraulinį slėgį. Be to, aukšto slėgio oro kompresoriai yra brangūs, jiems reikia didelės galios pavarų, jie kelia daugiau triukšmo ir labai praranda efektyvumą dideliame aukštyje.

② Mažas energijos panaudojimo efektyvumas: Pneumatiniai DTH grąžtai sunaudoja tris kartus daugiau energijos vienam išgręžtam metrui nei hidrauliniai uolienų grąžtai.

5. Hidraulikos pritaikymasDTH plaktukai

Siekdama integruoti hidraulinių uolienų grąžtų (aukšto slėgio ir efektyvumo) ir DTH gręžtuvų (tiesių gręžinių) pranašumus, 1990-ųjų pradžioje Vokietijos bendrovė Hausherr sukūrė greitąjį hidraulinį DTH gręžtuvą. Ir jo sukimosi, ir smūgio mechanizmai yra varomi hidrauliškai. Plaktukas turi dvi alyvos tiekimo ir grąžinimo linijas. Rapid grąžtai yra trijų skersmenų: 90 mm, 115 mm ir 150 mm, tinkami atitinkamai 100–125 mm, 127–156 mm ir 168–230 mm skersmens gręžiniams.

Lyginamasis „Rapid“ ir „Hausherr“ pneumatinio DTH gręžimo HBM80S bandymas parodė, kad esant vienodam gręžinio skersmeniui (125 mm) ir gyliui (36 m), „Rapid“ pasižymėjo reikšmingais ekonominiais pranašumais, nes variklio galia, degalų sąnaudos ir tepalinės alyvos sąnaudos buvo atitinkamai 0,46 ir 0,46 0,46.

6. Hidraulinių vandeniu varomų plaktukų pritaikymas

Devintojo dešimtmečio pabaigoje Švedijos LKAB ir jos dukterinė įmonė G-Drill sukūrė „Wassara Water-Powered DTH Hammer“. Kaip terpę naudojant filtruotą kasyklų vandenį, jis veikia esant 18–20 MPa slėgiui ir 200–300 l/min srautui. Su vidutiniu 850 mm/min gręžimo greičiu jis lenkia pneumatinius plaktukus (paprastai 320 mm/min).

Wassara plaktukas pasižymėjo išskirtiniu našumu, pavyzdžiui, perpus sumažino gręžinio nuokrypį ir 86 % padidino našumą LKAB kasyklose. Taikymas apima metro injektavimą Niujorke ir geoterminį gręžimą Šveicarijoje, kur 599,8 m gręžinys buvo baigtas per 5 dienas, palyginti su 3 savaitėmis naudojant tradicinius rotacinius grąžtus.

7. Palyginimas: hidrauliniai vandeniu varomi plaktukai ir hidrauliniai skysčiais varomi plaktukai

Vandeniu varomi plaktukai: naudokite statinį vandens slėgį, kad pasiektumėte didesnį efektyvumą ir gręžimo greitį, tinka kasybos darbams.

Skysčiu varomi plaktukai: naudokite dinaminį vandens slėgį ir paprastai apsiribokite geologiniu gręžimu su mažesniu slėgiu (0,5–4 MPa) ir efektyvumu (

8. Išvada

Hidraulinis ir varomas vandeniuDTH plaktukaiderinkite hidraulinių gręžtuvų su viršutiniu plaktuku ir pneumatinių DTH plaktukų pranašumus, sunaudodami mažas energijos sąnaudas, didelius gręžimo greičius ir tiesius gręžinius. Dėl vieningos maitinimo ir nuplovimo terpės vandeniu varomi plaktukai yra perspektyvesni ateityje.