Optimalus PDC antgalių pasirinkimas anglies kasybai

Gręžinių tiesimas yra plačiai taikomas techninis dujų kontrolės, vandens žalos prevencijos ir geologinių tyrinėjimų anglies kasyklose metodas, kuris atlieka itin svarbų vaidmenį užtikrinant anglies gamybos saugumą ir efektyvumą. Kinijoje anglies kasyklose kasmet sukuriama dešimtys milijonų metrų gręžinių. Statybos procese reikalinga gręžimo įranga, tokia kaip grąžtai, gręžimo vamzdžiai ir grąžtai. Tarp jų grąžtai yra būtini įrankiai, skirti tiesiogiai formuoti skyles ir skaldyti akmenis.

Dėl išskirtinio atsparumo dilimui ir pagirtino atsparumo smūgiams polikristalinis deimantinis kompozitinis lakštas (PDC) plačiai naudojamas kasybos grąžtuose.PDC bitaipailgėja gręžimo tarnavimo laikas ir didesnis įsiskverbimo efektyvumas, kai naudojamas vidutinio kietumo ir žemesnėse uolienose, todėl anglies kasyklų gręžimo operacijos duoda didelę ekonominę naudą. Palyginti su naftos gręžimu, anglies kasybos gręžimo techninės savybės yra ekonomiškos, taupios laiką ir nereikalaujama per daug DC.

Dabartiniai iššūkiai kasybos srityjePDC bitaiapima: ①PDC bitų gavybos įėjimo slenkstis yra palyginti žemas, nes daugybė gamintojų siūlo skirtingą kokybės lygį. ② Požeminio gręžimo panaudojimas ir reikalavimai anglies kasyklose turi akivaizdžių skirtumų, o kasybos PDC antgalių klasifikacija yra sudėtinga ir įvairi. Be to, tolimesniame panaudojimo procese trūksta sistemingų ir racionalių atrankos specifikacijų. ③Didėjant sudėtingų kietų sluoksnių paplitimui anglių kasyklose, įprastiniai kasybos PDC antgaliai neatitinka veiksmingo gręžimo vietoje statybos reikalavimų, todėl vyksta lėta eiga arba netgi visiškai trūksta filmuotos medžiagos. statybos personalo atliekamos gręžimo procedūros kartais gali būti sudėtingos.

Siekiant padidinti kasybos veiklos efektyvumąPDC bitaiŠiame dokumente pateikiama išsami pirminių gedimo režimų analizė ir nagrinėjamos pagrindinės kiekvienos formos gedimo priežastys. Be to, siūlomos praktinės rekomendacijos, kaip protingai pasirinkti ir atidžiai naudoti šiuos bitus.

1. PDC bitų gedimo kasybos srityje formos ir priežasčių analizė

Šiuo metu PDC antgalių kasybos komponentus daugiausia sudaro antgalio korpusas, PDC pjaustytuvai, matuoklio lydiniai ir kitos dalys, kaip pavaizduota 1 paveiksle. PDC pjaustytuvai ir matuoklio lydiniai yra lituojami ant antgalio korpuso, kad būtų užtikrintas saugus jų tvirtinimas. Įprastų gręžimo operacijų metu gręžimo strypas perduoda sukimo momentą ir padavimo slėgį į skylės apačią, kur jis susijungia su grąžtu. Uolienų pjovimo procesas atliekamas naudojant PDC pjaustytuvus ant grąžto. Be to, matuoklio lydiniai apsaugo nuo per didelio susidėvėjimo, nes apsaugo antgalio korpuso perimetrą. Tačiau reikia pažymėti, kad įvairūs veiksniai, tokie kaip sudėtingos jėgos, veikiančios frezą skylės dugne pjaunant uolieną PDC antgaliu, formavimo charakteristikų pokyčiai, statybos technikos ir įrangos parinkimas, statybose dalyvaujančio personalo darbo įgūdžiai ir pačių antgalių kokybės kontrolės priemonės, gali labai paveikti taikymo efektyvumą, dėl kurio gali atsirasti įvairių formų šių antgalių gedimų. Atlikdami tyrimą anglies kasyklų gręžimo vietose, apibendrinome ir išanalizavome skirtingus gedimo būdus ir pagrindines priežastis, susijusias suPDC bitai.

1.1 PDC pjaustytuvo gedimas įvyksta, kai PDC sukepinamas esant aukštai temperatūrai ir aukštam slėgiui. Sudėtinį lakštą sudaro du pagrindiniai komponentai: deimantinis sluoksnis ir karbido matrica, kaip parodyta 2 paveiksle.

Pagrindiniai PDC pjaustytuvų gedimo režimai apima normalų susidėvėjimą, pleiskanojimą, ašmenų susitraukimą ir atsisluoksniavimą.

(1) Reguliarus nusidėvėjimas

Įprasto nusidėvėjimo reiškinys yra tipiškas pažeidimas, atsirandantis PDC pjaustytuvuose uolienų pjovimo proceso metu, pirmiausia pasižymintis dideliu makroskopiniu šlifavimo nuostoliu tiek deimantiniame sluoksnyje, tiek pjaustytuvų cementuoto karbido matricoje, be jokių akivaizdžių įtrūkimų pėdsakų ant šlifavimo paviršiaus.

(2) Skiedrų kritimas

Skiedrų kritimo reiškinys atsiranda, kai PDC pjaustytuvai atsiskiria nuo antgalio korpuso ir dėl to sugenda antgalis. Ryškiausia charakteristika yra visiškas PDC pjaustytuvų atskyrimas nuo antgalio korpuso, o duobėje, kurioje vyksta suvirinimas tarp antgalio korpuso ir PDC pjaustytuvų, nerandama lydinio likučių.

Pagrindiniai veiksniai, prisidedantys prie krentančios plėvelės mažėjimo:

① Dėl padidėjusios temperatūros gręžinio apačioje kyla problemų dėl sauso gręžimo statybos technologijos arba vandens kamščių susidarymo gręžimo proceso metu, taip pat trukdo laiku atvėsinti PDC pjaustytuvus ant grąžto greito rotacinio uolienų pjovimo metu. Dėl to angos apačioje labai pakyla temperatūra, kuri gali viršyti kritinę lydmetalio temperatūrą ir sukelti lydmetalio lydymą bei vėliau PDC pjaustytuvų atsijungimą.

② Gręžimo suvirinimo proceso kontrolė nėra pakankamai griežta. Atliekant suvirinimo procedūrą, trūksta tinkamo valymo prieš suvirinimą, suvirintos siūlės arba netinkamas išmetamųjų dujų valdymas, taip pat neprotinga šilumos išsaugojimo temperatūra arba nepakankamas laikas po suvirinimo, o visa tai gali sukelti antgalio atsiskyrimą. Be to, kad gamintojai reikalauja griežtai reguliuoti gamybos procesą (ypač suvirinimo PDC pjaustytuvu procesą), kad suvirinimo siūlės būtų vientisos ir vientisos, taip pat būtina patikslinti gręžimo konstravimo procedūrą, kai tik įmanoma, pasirenkant gręžimą vandenyje ir vengiant sauso gręžimo konstrukcijos. Gręžiant gilias skyles, prieš gręžiant strypą reikia užtikrinti, kad vanduo sugrįžtų. Be to, kiekvieną kartą prieš įkišant grąžtą į skylės apačią, būtina patikrinti, ar nėra kliūčių, kad būtų išvengta užsikimšimo.

(3) Ašmenų lūžimas

Deimantinio sluoksnio lūžis PDC pjaustytuvuose yra vyraujantis gedimo būdasPDC bitai. Būdingas šio gedimo režimo bruožas yra lokalus deimantinio sluoksnio plyšimas, kai kuriais atvejais kartu su karbido matrica lūžta.

Pagrindinės PDC bitų lūžimo priežastys:

① Pjaustytuvas, pasirinktas pagal būdingas PDC pjaustyklės charakteristikas, pasižymi mažu atsparumu smūgiams. Bendras volframo karbido (WC) ir deimantų mikromiltelių stiprumas yra nepakankamas, todėl jis gali sugesti dėl uolienų skilimo įtempių;

② Su statybos procesu susiję veiksniai rodo, kad statybos slėgis vietoje yra per didelis. PDC pjaustytuvo antgalį daromas slėgis gerokai viršija pjaustytuvo slėgio ribą, todėl deimantinis sluoksnis nuskils, o vėliau pjovimo briauna subyrės.

③ Su sudėtingais dariniais susiję veiksniai rodo, kad statant kietus, lūžusius darinius, PDC pjaustytuvų smūginė apkrova viršija jų atsparumą smūgiams, o tai gali lemti pjovimo briaunos griūtį.

④ Grąžto pjovimo kampo konstrukcija yra netinkama, nes ji neatitinka principo, kad dėl kietesnės formos reikia didesnio pjovimo kampo. Statant kietus darinius, mažesnis pjovimo kampas gali sukelti per didelę PDC pjovimo jėgą, o tai galiausiai lems pjovimo briaunos žlugimą.

⑤ Kiti veiksniai rodo, kad dėl atraminių varžtų ir inkaro kabelių išdėstymo požeminiuose keliuose grąžtas gali sugriūti susidūrus su šiais elementais. Norint išvengti grąžto gedimo, labai svarbu ne tik griežtai laikytis gręžimo instrukcijoje nurodytų proceso parametrų, bet ir suprojektuoti bei parinkti grąžtą pagal formavimo sąlygas. Konkrečiai, gręžiant į kietus darinius, patartina atitinkamai padidinti grąžto pjovimo kampą, sumažinti jo agresyvumą ir sustiprinti grąžto apsaugą. Be to, gręžiant kietus įtrūkusius darinius arba modifikuojant išorinę pjaustytuvo deimantinio sluoksnio formą, siekiant pagerinti atsparumą smūgiams, rekomenduojama pasirinkti didesnio atsparumo smūgiams PDC pjaustytuvus; Pavyzdžiui, lenktos PDC pjaustyklės paprastai pasižymi geresniu atsparumu smūgiams nei plokščios. Be to, statybos metu turėtų būti įgyvendintas pagrįstas skylių išdėstymas, kad būtų išvengta varžtų ir inkaro trosų gręžimo.

(4) Delaminacija

Delaminacija reiškia deimantinio sluoksnio atsiskyrimą nuo cementuoto karbido matricos PDC kompoziciniuose lakštuose, kaip parodyta 3 paveiksle.

Pagrindinė PDC pjaustytuvų deimantinio sluoksnio delaminacijos priežastis yra didelis liekamasis įtempis tarp deimantinio sluoksnio ir cementuoto karbido matricos, kartu su dideliu jų šiluminio plėtimosi koeficientų skirtumu. Pjovimo metu deimantinis sluoksnis ir cementuoto karbido matrica susitraukia asinchroniškai dėl šiluminių įtempių, atsirandančių dėl trinties šilumos ir aušinimo iš plovimo skysčių. Dėl susidariusios smūginės apkrovos ir liekamojo įtempio deimantinis sluoksnis atsilupa nuo karbido matricos, o tai galiausiai sukelia grąžto gedimą. Siekiant sumažinti delaminaciją, labai svarbu pasirinkti tinkamas klijavimo medžiagas ir apdorojimo technologijas, kurios sumažintų liekamąjį įtempį tarp šių dviejų komponentų gamybos metu. Be to, sukūrus naują matricos sąsajos formą, galima pagerinti deimantinio sluoksnio ir cementuoto karbido matricos sukibimo savybes.

1.2 Grąžto korpuso gedimas visų pirma apibūdinamas gręžimo korpuso ašmenų lūžimu, kaip parodyta 4 paveiksle.

 

Antgalio korpuso ašmenų lūžimas dažniausiai įvyksta korpuso antgalyje, o plieninis antgalis – retai. Antgalio korpuso ašmenų lūžimo priežastys yra šios: ① Atsitrenkimas į antgalio korpuso geležtę atsukant antgalio korpusą, nes antgalio korpuso vainikas vienu metu sukepinamas miltelinės metalurgijos būdu. palyginti su įprastu plieniniu korpusu. antgalio korpuso antgalis turi didesnį atsparumą dilimui. tačiau atitinkamai sumažėja korpuso medžiagos kietumas ir atsukant antgalio korpusą lengva nulaužti antgalio korpuso ašmenis; ② Bitelių sukepinimo proceso kontrolė nėra griežta. o sukepintas antgalio korpusas yra įtraukimas, o metalo milteliai nesudaro lydinio.Siekiant išvengti ašmenų lūžimo. vartotojas turėjo geriau naudoti įrankius, pvz., dantų reples, kad padėtų pančiai atsukti grąžtą. kad ašmenys nenutrenktų; Antra. gamintojai turėtų griežtai kontroliuoti sukepinto korpuso kokybę. ne tik griežtai kontroliuoti sukepinimo procesą. bet taip pat retkarčiais stebėti metalo miltelius, kad įsitikintumėte, jog milteliai atitinka proceso reikalavimus.

2. Optimizuotas dizainas ir pagrįstas kasybos PDC bitų pasirinkimas

2.1 Grąžto optimizavimo konstrukcija

(1) Dėl grąžto gedimo formos reikia optimizuoti jo struktūrą pagal gręžimo konstrukciją. Pagrindiniai PDC antgalio konstrukcijos parametrai apima pjovimo kampą α. šoninis kampas β. azimutas Kampas γ. tt γ reiškia kampą tarp PDC dantų orientacijos atskaitos linijos ir antgalio vidurio linijos. α reiškia kampą tarp PDC danties orientacijos atskaitos linijos ir pjaustytuvo apdirbimo plokštumos. kaip parodyta 5 paveiksle. β reiškia kampą tarp plokštumos, einančios per vidurio tašką, ir grąžto vidurio linijos bei frezos apdirbimo plokštumos. Kaip parodyta 6 paveiksle. Preliminarūs tyrimai ir išsami taikymo analizė rodo, kad PDC pjaustytuvų pjovimo kampas ir šoninis kampas gali tiesiogiai paveikti antgalio tarnavimo laiką ir gręžimo efektyvumą. ir būtina optimizuoti antgalio konstrukciją pagal skirtingas gręžimo formas. Pjovimo kampo dizainas labai paveiks gręžimo efektyvumą. arba visai nėra filmuotos medžiagos; Jei pjovimo kampas per mažas. PDC pjovimo briauna yra linkusi lūžti ir kitus reiškinius. Todėl. Renkantis parametrų schemą reikia visapusiškai apsvarstyti grąžto konstrukciją, pasirenkant vidutinį pjovimo kampą ir šoninį kampą, o ne atsitiktinį dizainą.

(2) Be antgalio pjovimo kampo optimizavimo, labai svarbu optimizuoti ir PDC pjaustytuvus. PDC pjaustytuvų kokybė daro didelę įtaką PDC antgalių kasybai, nes tai tiesiogiai lemia jų pjovimo našumą ir tarnavimo laiką. Svarbus veiksnys, gerinant PDC kokybę, yra liekamojo įtempio pašalinimas deimantinio sluoksnio ir cementuoto karbido matricos sąsajoje. Tyrimai rodo, kad didžiausias įtempis PDC pjaustytuvuose su plokščia sąsajos struktūra yra sutelktas šalia abiejų šios sąsajos pusių, o didžiausi tempimo ir šlyties įtempiai atsiranda deimantinio sluoksnio krašte. Tempimo įtempis gali sukelti nenormalius PDC lūžius, o šlyties įtempis yra pagrindinė PDC pjaustytuvų delaminacijos priežastis.

(3) Antrinis apdorojimas gali ne tik pašalinti liekamąjį įtempį PDC pjaustytuvuose, bet ir dar labiau pagerinti jų kokybę. Šiuo metu pagrindiniai paviršiaus apdorojimo metodai apima deimantinį paviršiaus šlifavimą, briaunų nuožulinimą ir forminį apdirbimą. PDC pjaustytuvų pasirinkimas gali būti optimizuotas atsižvelgiant į faktines darbo sąlygas.

2.2 Protingas grąžtų pasirinkimas

Šiuo metu PDC antgaliai, naudojami gręžiant skyles daugumoje kasybos vietovių, yra trijų sparnų įgaubtos konstrukcijos. Tačiau šių bitų pasirinkimas dažnai yra ribotas ir jiems trūksta klasifikacijos, todėl taikomas visiems tinkamas metodas, kuris tinkamai neatitinka specifinių skirtingų sluoksnių reikalavimų. Tai ypač problematiška sudėtingomis formavimo sąlygomis, kai įprastiniai įgaubti antgaliai stengiasi užtikrinti patenkinamą našumą, todėl sutrumpėja antgalių tarnavimo laikas ir sumažėja gręžimo efektyvumas. Toks neefektyvumas ne tik padidina gamybos sąnaudas, bet ir gali sutrikdyti statybų grafikus bei patirti didelių ekonominių nuostolių. Todėl labai svarbu pasirinkti tinkamus grąžtus, pritaikytus įvairioms formavimo sąlygoms.

Kasybos PDC antgaliai gali būti suskirstyti į du pagrindinius tipus pagal antgalio korpuso medžiagą: plieno tipą ir padangos tipą. Plieniniai grąžtų korpusai pirmiausia apdorojami mechaniniais metodais, todėl užtikrinamas geras tvirtumas, todėl jie tinka įprastiniam formų gręžimo operacijoms. Priešingai, padangos tipo antgalių korpusai sukepinami naudojant miltelinės metalurgijos procesus, todėl jie pasižymi dideliu atsparumu dilimui, idealiai tinka gręžiant kietas uolienas arba ilgesnius gręžimo darbus. Be to, grąžtai gali būti klasifikuojami į įvairias konstrukcijas, įskaitant vidinį įgaubtą, lankinį kampą, plokščią dugną, grandiklį ir kitas, kaip parodyta 7 paveiksle. ①Įgaubta įgaubto grąžto konstrukcija sustiprina tiesinimo efektus įprastos formavimo konstrukcijos metu; ② Išsklaidytas lankinio antgalio dantų išdėstymas lemia didesnį dantų tankį ir geresnį gręžimo efektyvumą dirbant su vidutinio kietumo ir aukštesniais sluoksniais; ③ Plokščiadugnio grąžto lūpų forma yra beveik plokščia, todėl jo šoniniai kraštai paaštrina, kad būtų lengviau iškreipti – ši konstrukcija daugiausia naudojama kryptiniam gręžimui; ④ Grandiklio antgalis paprastai turi kūginę struktūrą, kuri užtikrina didesnį agresyvumą ir daugiausia naudojama minkštuose sluoksniuose arba anglies siūlių konstrukcijose.

Dabartiniai kasybos PDC bitai buvo apibendrinti ir sutvarkyti kartu su PDC bitų pasirinkimo kriterijais įvairiomis darbo ir formavimo sąlygomis, kaip nurodyta 1 lentelėje.

3. Kasybos PDC bitų atsargumo priemonių naudojimas

Be kruopštaus grąžtų pasirinkimo, taip pat labai svarbu tinkamai naudoti šiuos įrankius. Atsižvelgiant į sudėtingas anglies kasyklų statybos sąlygas, darbuotojams dažnai sunku griežtai laikytis PDC bitų naudojimo gairių, todėl dažnai sugenda bitai dėl netinkamo tvarkymo. Siekiant padidinti gręžimo efektyvumą, kai kurios kasybos zonos gali be atodairos padidinti grąžto svorį operacijų metu, o tai gali sukelti ankstyvą grąžto gedimą. Teisingai naudojant PDC bitus galima optimizuoti jų veikimą ir sumažinti gamybos sąnaudas. Naudojant PDC bitus, reikia atkreipti dėmesį į šiuos aspektus:

(1) Atkreipkite dėmesį į klasifikavimo ryšį tarp PDC antgalio ir gręžimo įrankio, užtikrindami, kad didelio skersmens gręžimo vamzdis nebūtų suderintas su per mažo skersmens gręžimo vamzdžiu, o mažo skersmens gręžimo vamzdis nebūtų suderintas su didelio skersmens grąžtu.

(2) Optimalus būdas yra naudoti specializuotą skylių grąžtą arba pasenusį grąžtą lizdui statyti, tuo pačiu užtikrinant, kad gręžimo metu būtų išvengta juostos šoninių varžtų, inkaro trosų ir panašių kliūčių.

(3) Atliekant gręžimo darbus, būtina reguliuoti padavimo slėgį, kad būtų išvengta nelaimingų atsitikimų, kuriuos sukelia per didelis slėgis gręžinyje.

(4) Naudokite švaraus vandens gręžimo techniką, susilaikykite nuo gręžimo sausuoju ar slėginiu oru. Prieš pradėdami slėginio gręžimo darbus, užtikrinkite tinkamą vandens cirkuliaciją skylėje, kad išvengtumėte galimo degimo incidento jos apačioje.

(5) Nuimdami antgalį įsitikinkite, kad PDC pjaustytuvas neužspaustų arba neatsitrenktų. Be to, būkite atsargūs ir nepataikykite į antgalio korpuso ašmenis.

4. Išvada

Saugi ir efektyvi ekologiška anglių kasyba nuolat buvo pagrindinė anglies pramonės tema. Labai svarbu efektyviai panaudoti PDC antgalius požeminėms gręžimo operacijoms anglių kasyklose. Šiame darbe analizuojami PDC bitų gavybos gedimų režimai, išaiškinamos pagrindinės įvairių gedimų formų priežastys. Jame siūlomos optimalios bitų projektavimo ir atrankos strategijos skirtingomis darbo sąlygomis ir geologinėmis formomis, kartu apibendrinamos jų naudojimo atsargumo priemonės, taip pateikiant nuorodą, kaip geriau pasirinkti ir pritaikyti kasybos PDC bitus. Protingas kasybos PDC bitų pasirinkimas ir tinkamas panaudojimas gali padidinti jų efektyvumą, sumažinti išteklių švaistymą ir padidinti saugą, efektyvumą ir aplinkai nekenksmingą anglių kasybos praktiką.