Fanitsakitsahana ny fehezan-dalàna momba ny Hard Rock Drilling: The Game-Changing DTH Technology.

Araka ny fepetra ara-jeolojika amin'ny faritra fanorenana, dia misy fomba efatra lehibe fandavahana fampiasa matetika amin'ny fandavahana, araka ny aseho amin'ny sary 1.

a. Ny loha rotary entin'ny pneumatic na hydraulika miaraka amin'ny fitaovana fiatraikany dia mampita angovo mihodina sy miantraika amin'ny tampon'nyfantsona fantsona, manome angovo ho an'ny bitika fandavahana amin'ny alalan'ny onjam-panafintohina ao amin'ny fantsona fandavahana. Ity fomba ity dia voafetra amin'ny savaivony kely sy ny halaliny ary amin'ny ankapobeny dia ampiasaina amin'ny fitrandrahana harena an-kibon'ny tany, toeram-panorenana ary asa fitrandrahana ambanin'ny tany.

b.Hammers Down-The-Hole (DTH). dia eo amin'ny farany ambany amin'ny tady fandavahana. Ny rivotra voaporitra dia miditra ao amin'ny DTH amin'ny alalan'ny tadin-drivotra, mitondra piston amin'ny hetsika mifamadika izay miantraika mivantana amin'ny bitika fandavahana, mamindra angovo miantraika amin'ny vatolampy. Ity rafitra ity dia manana fatiantoka kely indrindra ary mety indrindra amin'ny lavaka lalina, lavaka mahitsy ary vato salantsalany.

c.Fandavahana mivadika (RC).dia mampiasa DTH hanangona sy hitaterana santionan'ny vato avy amin'ny tarehin'ny bitika. Ny tapa-kazo maina sy tsy misy loto dia ampitaina amin'ny alàlan'ny fantsona afovoan'ny DTH ho fitaovana fanangonana santionany, miomana amin'ny fanadihadiana ara-jeolojika.

d. Ny boaty fiompiana entin'ny motera hydraulika na elektrônika dia mamorona lohan'ny herin'aratra mihodinkodina, mampihatra hery famahanana ampy amin'ny bitika fandoroana telo-cone amin'ny alàlan'ny rafitra famahanana izay mihetsika miakatra sy midina eo amin'ny fantsom-birao ary sodina famorian-drivotra matevina. Ity fomba ity dia ampiasaina amin'ny vato malemy kokoa na vato mafy mitambatra.

 

1. Fitsipika sy toetran'ny DTH

Ny firafitry ny DTH dia saika afaka mampiditra ny vato igneous rehetra, ny vato metamorphika ary ny vato sedimentary izay salantsalany na mafy kokoa. Ny DTH dia mahasoa indrindra amin'ny fandavahana vatolampy mafy sy strata henjana satria mora vaky ny vatolampy mafy. Eo ambanin'ny enta-mavesatry ny fiatraikany dia tsy eo amin'ny toerana misy fiatraikany mivantana ihany no mitranga fa miteraka faritra tapaka ihany koa, ka miteraka sombin-bato lehibe kokoa. Noho izany, ny hafainganam-pandehan'ny fandavahana dia tena haingana kokoa raha oharina amin'ny madio rotary fandavahana. Ny maodely mekanika ao amin'ny sary 2 dia maneho ny enta-mavesatra isan-karazany miasa eo amin'ny vatolampy mandritra ny fandavahana rotary fiantraikany.

                                                             

Fanampin'izany, ny fandavahana DTH (Down-the-Hole) dia tena mandaitra amin'ny endrika mora amin'ny fivilian'ny lavaka fantsakana, toy ny strata miaraka amin'ny lambam-pandriana mivoatra tsara sy ny foliation, na ny sosona vatolampy tsy mitovy amin'ny hamafin'ny tsy fitoviana sy ny tapaka maro. Afaka mampihena be ny fivilian'ny lavaka fantsakana izy io ary mandresy ny fahasarotana amin'ny fandavahana amin'ny alàlan'ny sosona vatokely sy fandriana vato.

 

Ny fandavahana DTH dia novolavolaina tamin'ny faramparan'ny taonjato faha-19 ary manana tantara mihoatra ny taonjato iray. Na dia misy karazana fanazaran-tena DTH maro aza, dia manana endri-javatra iraisana izy ireo: na ny mekanika fiatraikany na ny bitika fandavahana dia miroboka ao anaty lavaka, miaraka amin'ny fihodinana miaraka amin'ny fiatraikany mba hanapahana ny vatolampy. Ny fitaovana ampiasaina amin'ny famokarana ny herin'ny fiantraika dia azo sokajiana amin'ny alàlan'ny fomba familiana azy ireo amin'ny karazana pneumatic, hydraulic, solika, herinaratra ary mekanika.

 

Koa satria ny angovo fiantraika dia mahatsapa fatiantoka lehibe mandritra ny fifindrana ary mety hiteraka fahasimbana lehibe amin'ireo singa voakasika, amin'ny ankapobeny dia ilaina amin'ny asa fandavahana lalina kokoa ny miditra ao amin'ny lavaka fantsakana miaraka amin'ny fitaovana fandavahana, mba hahafahan'ny hery fiantraika mivoaka mivantana eo amin'ny bitika na barika fototra. Manamaivana ny fatiantoka angovo mandritra ny fampitana izany, manatsara ny fahombiazan'ny angovo, ary mampihena ny mety hisian'ny tsy fahombiazan'ny fitaovana ao anaty lavaka.

Pneumatic DTH, fantatra amin'ny anarana hoe DTH entin'ny rivotra, dia tonga amin'ny karazana rafitra sy fomba fanasokajiana maro.

- Amin'ny alàlan'ny fanombanana ny tsindry: karazana tsindry avo, antonony ary ambany.

- Amin'ny rafitra ankapobeny: tsy amin'ny alalan'ny karazany.

- Amin'ny fitsipiky ny fiasan'ny valva: karazana valva fanaraha-maso, karazana valva maimaim-poana, ary karazana valva hybrid.

- Amin'ny firafitry ny piston: piston mitovy savaivony, piston tsy mitovy savaivony, ary karazana piston tandem.

- Amin'ny karazana fitsinjarana rivotra: DTH valva sy DTH tsy misy valva. Valved DTH dia azo zaraina ho lovia valva, kapila valva, ary cylindrical valves karazana, raha valveless DTH azo zaraina ho foibe tsorakazo setroka karazana, piston karazana fizarana rivotra, ary mitambatra rivotra fizarana piston, cylinder, ary afovoany tsorakazo.

- Amin'ny alalan'ny fanasan-davaka sy ny fanalana tavy: fanasan-dava afovoany, fanasan-dava eo anoloana, ary fanasan-davaka.

2. Famaritana ny rafitra ara-drafitra mekanika misy fiantraikany

2.1 Piston Self-Gas Famatsiana Tsy Valve Impact Mechanism

Ity karazana mekanika fiantraika ity dia mampiasa voalohany indrindra ny lalan'ny entona ao amin'ny piston ho famatsiana entona, ka miteraka firafitry ny piston sarotra misy fantsona entona maro, izay mampihena ny tanjaky ny piston sy ny androm-piainany. Na izany aza, ity mekanika fiatraikany ity dia mampiditra ny cylinders anatiny sy ivelany, mampitombo ny faritra miasa mahomby amin'ny piston ary manatsara ny angovo fiantraikan'ny mekanika.

2.2 Piston sy cylinder mitambatra famatsiana entona tsy-valve mekanika fiantraikany

Ity karazana ity dia manana rafitra tsotra izay mora amboarina, manana androm-piainan'ny piston lava kokoa, ary eo amin'ny cylinder sy ny piston no misy ny loaka entona. Ity rafitra ity dia ampiasaina betsaka any ivelany.

2.3 Famatsiana entona entona afovoany tsy misy fiatraikany amin'ny valve

Amin'ity mekanika ity, ny fidiran'ny rivotra ho an'ny efi-trano ambony sy ambany dia apetraka eo amin'ny fantsona boribory misy ny piston. Mitaky fampandehanana avo lenta izy io ary fohy ny androm-piainan'ny fantsona afovoany.

2.4 Mekanisma fiatraikany amin'ny lafiny setroka

Ilay antsoina hoe setroka sisiny dia midika fa ny lalan'ny entona entona mivoaka avy ao amin'ny vatan'ny cylinder fa tsy mandalo eo afovoan'ny boriborintany mankany amin'ny faran'ny lavaka. Ity karazana mekanika fiantraika ity dia matetika manana lalan'ny fidirana sy fivoahana amin'ny vatan'ny cylinder, mitarika ho amin'ny tanjaky ny rafitra mahantra, ny mety hisian'ny triatra harerahana lava, ary ny fatiantoka lehibe amin'ny fanerena rivotra, ka miteraka fanalana potipoti-javatra tsy tsara indrindra sy fiatraikany mangatsiaka ho an'ny bitika.

2.5 Mekanisma misy fiantraikany amin'ny setroka afovoany

Ity karazana mekanika fiantraika ity dia mamoaka ny potipoti-javatra sy ny entona mivantana avy eo afovoan'ny fandavahana mankany amin'ny faran'ny lavaka. Ny fikorianan'ny rivotra mivantana dia tsy vitan'ny manatsara ny fahombiazan'ny fanesorana potipoti-javatra fa manatsara ny fahombiazan'ny fandavahana sy ny fampangatsiahana, ny fanitarana ny androm-piainan'ny bitro. Ity karazana rafitra ity dia manolo ireo lavaka lava be ao amin'ny cylinder anatiny amin'ny mekanika fiatraikany amin'ny setroka amin'ny alàlan'ny annular groove, izay mampihena be ny fifantohan'ny adin-tsaina ao amin'ny cylinder anatiny. Lasa rafitra neken'ny besinimaro izy io tato anatin'ny taona vitsivitsy.

2.6 Mekanisma fiantraika piston andiany

Ny mekanika fiatraikany piston andian-dahatsoratra, fantatra ihany koa amin'ny hoe mpikatroka piston (loha) roa, dia mizara ny cylinder ho efitrano roa mampiasa peratra mitokana. Ity famolavolana ity dia ahafahan'ny tavan'ny piston roa miasa miaraka ao anatin'ny savaivony mitovy, ka miteraka hery fiatraika bebe kokoa sy fatran'ny fiatraika ambony kokoa. Mifanaraka amin'izany, misy rafitra fandoroana roa izay manala amin'ny fomba mahomby ny vovo-bato ao ambanin'ny lavaka. Na izany aza, ny tena tsy fahampiana dia ny rafitra sarotra sy ny filana mazava tsara amin'ny machining faritra; ohatra, ny piston dia manana velarana dimy mitambatra miaraka amin'ireo singa mifandraika amin'izany, izay mametra ny fampiharana sy ny fampiroboroboana azy. Noho izany, ity famolavolana ity dia mandray ny safidy faharoa, dia ny mekanika fiatraika tsy misy valve miaraka amin'ny famatsiana entona mitambatra piston sy cylinder. Ny firafiny dia aseho amin'ny sary 3.

3. Famakafakana teorika sy kajikajy mifandraika amin'ny DTH

3.1 Fifantenana paramètre miasa**

3.1.1 Hammer sy lanja: Ny endrika voalohany dia mamaritra ny halavan'ny latsaky ny 4500 mm ary ny lanjany latsaky ny 2500 kg.

3.1.2 Savaivony matoa: Ny savaivony matoa mifanentana dia voafaritra amin'ny savaivony fandavahana, napetraka amin'ny 540 mm.

3.1.3 Fandavahana savaivony: Izany dia manondro ny savaivony ny lavaka antontam, matetika eo anelanelan'ny 550 mm sy 600 mm.

3.1.4 Halalin'ny fandavahana: Araka ny fepetra takian'ny famolavolana antontam-bato, matetika dia eo anelanelan'ny ampolony metatra sy zato metatra izany.

3.1.5 Hafainganam-pandrefesana: Ny fandavahana DTH amin'ny ankapobeny dia miasa amin'ny hafainganam-pandehan'ny fihodinana ambany, matetika eo anelanelan'ny 7 sy 25 r/s.

3.1.6 Torque rotational: Ny torque ambony indrindra ho an'ity famolavolana ity dia napetraka amin'ny 150 kN·m.

 

3.2 Kajy ny mari-pamantarana famolavolana

Ny mari-pamantarana famolavolana ho an'ny DTH, indrindra ny mari-pandrefesana ny fitaovana misy fiantraikany amin'ny DTH, no fototry ny famolavolana milina ary mamaritra ny fahombiazan'ny fitaovana vita.

3.2.1 Fanerena P design ho an'ny fitaovana fiantraika

Ao Shina, ny tsindry 0.49 MPa (manodidina ny 5 × 10 ^ 5 Pa) dia nofidina be ho toy ny fenitra famolavolana ho an'ny fitaovana fiatraikany pneumatic. Raha jerena fa ny DTH ho an'ity famolavolana ity dia fitaovana tsy misy fiantraikany amin'ny valve miaraka amin'ny savaivony fandavahana lehibe sy piston mavesatra, ny fanerena rivotra avo kokoa dia hanatsara ny fahombiazany. Fanampin'izany, miha-mitombo ny compressor rivotra mahery vaika, ary mifanaraka amin'ny fenitra iraisam-pirenena ISO 5941-1979, ny fanerena famolavolana 1.6 MPa no voafantina.

3.2.2 Herin'ny fiantraika

Ho an'ny DTH ampiasaina amin'ny fandavahana lavaka lehibe dia mety hiovaova be ny angovo azo avy amin'ny famolavolana. Ny angovo fiantraika ho an'ity famolavolana ity dia kajy toy izao manaraka izao:

                                                 

3.2.3 Fahabetsahan'ny fiantraikany

Amin'ny ankapobeny, eo ambanin'ny herin'ny fiantraika tsy tapaka, ny fatran'ny fiatraika dia mifanandrify amin'ny herin'ny fiantraika. Na izany aza, rehefa raikitra ny savaivony cylinder, ny fampitomboana ny fatran'ny fiantraika dia mitaky ny fampihenana ny famelezana piston, izay mampihena ny herin'ny fiantraika tokana. Raha vao latsaka ambanin'ny tokonam-baravarana iray ny herin'ny fiatraikany tokana, ny fampitomboana ny fatrany dia tsy hitondra vokatra mahafa-po amin'ny fanapotehana vato. Noho izany, ny fifantenana ny fatran'ny fiantraika dia voafehin'ny herin'ny fiantraika.

Ho an'ny DTH pneumatic miasa amin'ny fanerena famolavolana 0.5 MPa, ny matetika dia tsy tokony hihoatra ny 16.8 Hz. Koa satria ny DTH dia miasa amin'ny fanerena famolavolana eo anelanelan'ny 0.5 sy 2.5 MPa, dia mety miovaova be ny fiatraikany. Ny fifantenana voalohany amin'ny fatran'ny impactor dia azo kajy toy izao manaraka izao:

f = 10.4 + 7.6P

(2) izay P no fanerena famatsiana rafitra. Ho an'ity famolavolana ity, P = 1.6 MPa, noho izany:

f = 10,4 + 7,6 × 1,6 = 22,5 Hz.

 

3.3 Famolavolana paramètre ara-drafitra

Ny mari-pamantarana ara-drafitra lehibe amin'ny DTH dia ahitana ny savaivony cylinder bore, piston stroke ary ny refy piston. Ny fampitomboana ny savaivony cylinder dia mety hampitombo ny herin'ny fiatraikany sy ny matetika, noho izany dia tokony ho ambony indrindra ao anatin'ny fetran'ny haben'ny rafitra ny savaivony. Amin'ny ankapobeny, ny fahasamihafana eo amin'ny savaivony ivelany amin'ny DTH sy ny savaivony dia tsy tokony ho latsaky ny 15 ka hatramin'ny 20 mm, ary ny casing ivelany amin'ny DTH dia tsy tokony ho manify loatra. Noho izany, ny tahan'ny DTH cylinder savaivony ny fandavahana savaivony dia amin'ny ankapobeny mihoatra ny 0.5.

3.3.1 Ny savaivony miasa amin'ny cylinder sy ny dingan'ny rafitra

Ny savaivony miasa D ny cylinder azo kajy toy izao manaraka izao:

D = K × D(bora) = (0,57 - 0,68) × D(bora) (3)

Ho an'ity famolavolana ity, D (bore) = 600 mm, ka ny D dia raisina ho 360 mm. Ny famelezana ara-drafitra S dia raisina ho S = 500 mm.

3.3.2 Piston Mass

Ny refin'ny radial amin'ny piston dia voafehin'ny habeny sy ny firafitry ny cylinder, mamela ny piston mitovy na tsy mitovy. Ny haben'ny tsipika dia miankina amin'ny lanjan'ny piston, izay mifandraika amin'ny hafainganam-pandehany rehefa mamely ny bitika. Noho izany, ny famaritana ny habe ara-drafitra amin'ny piston dia lafiny sarotra amin'ny famolavolana DTH. Ny lanjan'ny piston DTH dia azo tombanana toy izao manaraka izao:

m = 0,0205D^2,84 (4)

aiza ny m ny lanjan'ny piston amin'ny kg; D dia ny savaivony miasa ny cylinder in cm.

Ny fanoloana D = 36 vokatra: m = 540 kg.

Ny DTH dia ahitana rafitra fifindran'ny torque sy mekanika fiantraikany pneumatic. Ny firafitry ny fifindran'ny torque dia mampifandray ny tsora-kazo sy ny DTH, mamindra ny fihodinana sy ny fisintonana hery; Ny mekanika fiantraika pneumatic dia miteraka fiatraikany, manome hery axial amin'ny bitika fandoroana fiantraika. Ny antsipirian'ny rafitra manokana dia aseho amin'ny sary 3.

Ny rafitra fifindran'ny torque dia mampifandray ny tsora-kazo sy ny impactor. Ny fifandraisana ambony dia mifandray amin'ny tsora-kazo sy ny impactor amin'ny alalan'ny kofehy sodina, indrindra indrindra mba hiantohana ny entona henjana sady mamindra torque sy misintona hery. Ny valva fanaraha-maso dia manakana ny fotaka sy ny rano tsy hiditra ao amin'ny tsorakazo sy tsorakazo, fehezin'ny loharano. Ny seza fidiran'ny rivotra miaraka amin'ny tsorakazo famatsiana entona dia miasa hampiditra rivotra voatsindry ao anaty cylinder, manamora ny hetsika famatsiana entona miaraka amin'ny cylinder sy piston, ka hahatratrarana ny famatsiana entona mitambatra. Ny peratra fiarovana amin'ny lohataona dia manakana ny piston tsy hivoaka ny cylinder rehefa manolo ny bitika.

3.4 Famakafakana singa voafetra ny DTH Drill Bit

Ny borosy DTH dia iharan'ny hery fiatraikany avy amin'ny piston sy ny torque avy amin'ny lohan'ny fiara. Ny hery miasa amin'ny piston amin'ny rivotra voaporitra dia omena amin'ny:

F = P × S (5)

izay P dia ny tsindry rafitra ao Pa; S dia ny faritry ny herin'ny piston amin'ny m².

Noho izany, F = 1,6 × 10^6 × 0,084 = 134400 N.

Noho izany, ny hery fiantraikany amin'ny drill bit dia:

F' = kF (6)

izay k ny fiantraika; F dia ny hery ampiasaina amin'ny bitika fandavahana amin'ny rivotra mipoitra ao amin'ny N. Noho izany, F' = 20 × 134400 = 2688 kN.

Ny torque ampiharina amin'ny DTH drill bit amin'ny lohan'ny fiara dia N = 150 kN. Fampiharana F' = 2688 kN sy N = 150 kN amin'ny drill bit raha manamboatra ny faran'ny farany ambany amin'ny drill bit, ary mampiasa QT500-7 fitaovana amin'ny tanjaka 320 MPa, dia vita ny fanadihadiana singa voafetra. Ny fepetra mavesatra sy faneriterena manokana ary ny fizarana harato dia aseho amin'ny sary 4 sy 5.

Ny valin'ny famakafakana singa voafetra dia aseho amin'ny sary 6, izay manondro fa ny adin-tsaina ambony indrindra dia 144.355 MPa, izay latsaky ny tanjaky ny QT500-7 (320 MPa), ka mahafeno ny fepetra takiana.