Хатуу чулуулгийн өрөмдлөгийн кодыг эвдэх нь: Тоглоомыг өөрчлөх DTH технологи.
Барилгын талбайн геологийн нөхцлийн дагуу өрөмдлөгийн машинд түгээмэл хэрэглэгддэг дөрвөн үндсэн өрөмдлөгийн аргыг Зураг 1-д үзүүлэв.
а. Пневматик эсвэл гидравлик хөдөлгүүртэй эргэдэг толгой нь цохилтын төхөөрөмжтэй хослуулан эргэлтийн болон цохилтын энергийг дээд хэсэгт дамжуулдаг.өрөмдлөгийн хоолой, өрөмдлөгийн хоолой дахь цочролын долгионоор дамжуулан өрмийн хошуунд эрчим хүчийг хүргэх. Энэ арга нь жижиг диаметр, гүехэн гүнд хязгаарлагддаг бөгөөд ихэвчлэн карьер, барилгын талбай, далд уурхайн үйл ажиллагаанд ашиглагддаг.
б.Down-The-Hole (DTH) алх өрөмдлөгийн мөрний доод хэсэгт байрладаг. Шахсан агаар нь өрөмдлөгийн утсаар DTH-д орж, поршений эргэлтийн хөдөлгөөнөөр өрмийн хошуунд шууд нөлөөлж, цохилтын энергийг чулуулаг руу шилжүүлдэг. Энэ систем нь эрчим хүчний алдагдал багатай бөгөөд ялангуяа гүн нүх, шулуун нүх, дунд зэргийн хатуулагтай чулуулагт тохиромжтой.
в.Урвуу эргэлттэй (RC) өрөмдлөгөрмийн хошууны гадаргуугаас чулуулгийн дээжийг цуглуулж тээвэрлэхэд DTH ашигладаг. Хуурай, бохирдоогүй зүслэгийг ДТХ-ийн төв хоолойгоор дамжуулан дээж цуглуулах төхөөрөмж рүү шилжүүлж, геологийн шинжилгээнд бэлтгэдэг.
г. Гидравлик эсвэл цахилгаан мотороор удирддаг хурдны хайрцаг нь өрөмдлөгийн төхөөрөмж болон зузаан ханатай өрөмдлөгийн хоолойгоор дээш доош хөдөлдөг тэжээлийн системээр дамжуулан гурван конусан өрмийн хошуунд хангалттай тэжээлийн хүчийг өгч, эргэдэг цахилгаан толгойг үүсгэдэг. Энэ аргыг зөөлөн чулуулаг эсвэл хүчтэй холбоос бүхий хатуу чулуулагт ашигладаг.
- DTH-ийн зарчим ба шинж чанарууд
DTH-ээр өрөмдсөн тогтоц нь бараг бүхэлдээ бүх магмын чулуулаг, хувирмал чулуулаг, дунд зэргийн хатуулагтай эсвэл илүү хатуу тунамал чулуулгийг багтаах чадвартай. DTH нь хатуу чулуулаг болон хатуу давхаргыг өрөмдөхөд онцгой давуу талтай байдаг, учир нь үндсэн чулуулаг нь хэврэг байх хандлагатай байдаг. Цохилтын ачааллын үед ан цав үүсэх нь зөвхөн шууд нөлөөллийн талбайд үүсэхээс гадна эвдэрсэн бүсийг үүсгэдэг бөгөөд ингэснээр том чулуулгийн хэлтэрхийнүүд үүсдэг. Тиймээс өрөмдлөгийн хурд нь цэвэр эргэлтэт өрөмдлөгтэй харьцуулахад хамаагүй хурдан байдаг. 2-р зурагт үзүүлсэн механик загварт цохилтот эргэлттэй өрөмдлөгийн үед чулуулагт үйлчлэх янз бүрийн ачааллыг харуулсан.
Түүнчлэн цооногийн хазайлтад өртөмтгий тогтоц, тухайлбал, давхарга, навчжилт сайн хөгжсөн давхарга, эсвэл тэгш бус хатуулагтай, олон ан цав бүхий чулуулгийн давхаргад DTH (Down-the-Hole) өрөмдлөг нь өндөр үр дүнтэй байдаг. Энэ нь цооногийн хазайлтыг мэдэгдэхүйц бууруулж, хайрганы давхарга, чулуун ёроолоор өрөмдөхөд тулгарч буй бэрхшээлийг даван туулж чадна.
DTH өрөмдлөгийг 19-р зууны сүүлчээр хөгжүүлсэн бөгөөд зуу гаруй жилийн түүхтэй. Хэдийгээр олон төрлийн DTH өрөмдлөгүүд байдаг ч тэдгээр нь нийтлэг онцлогтой: цохилтын механизм болон өрмийн хошуу хоёулаа цооногт живдэг бөгөөд эргэлт нь цохилттой хослуулан чулуулгийг эвддэг. Цохилтын хүчийг бий болгоход ашигладаг төхөөрөмжийг жолоодлогын аргаар хийн, гидравлик, тосны даралт, цахилгаан, механик гэж ангилж болно.
Цохилтын эрчим хүч дамжуулах явцад их хэмжээний алдагдалд орж, нөлөөлөлд өртсөн эд ангиудад их хэмжээний хохирол учруулдаг тул ерөнхийдөө гүний өрөмдлөгийн ажилд тоног төхөөрөмж өрөмдлөгийн хэрэгслээр цооног руу орох шаардлагатай бөгөөд ингэснээр гаралтын цохилтын хүч нь өрмийн хошуу эсвэл гол торхонд шууд үйлчлэх боломжтой болно. Энэ нь дамжуулах явцад эрчим хүчний алдагдлыг багасгаж, эрчим хүчний хэмнэлтийг сайжруулж, нүхний төхөөрөмжийн эвдрэлийн магадлалыг бууруулдаг.
Агаараар ажилладаг DTH гэгддэг хийн DTH нь бүтцийн олон төрөл, ангиллын аргуудтай байдаг.
- Даралтын зэрэглэлээр: өндөр даралтын, дунд даралтын, нам даралтын төрлүүд.
- Ерөнхий бүтцээр: дамжаагүй ба дамжсан төрлөөр.
- Хавхлагын үйл ажиллагааны зарчмаар: хяналтын хавхлагын төрөл, чөлөөт хавхлагын төрөл, эрлийз хавхлагын төрөл.
- Поршений бүтцээр: тэнцүү диаметртэй поршений, тэгш бус диаметртэй поршений, тандем поршений төрлүүд.
- Агаар хуваарилах төрлөөр: хавхлагатай DTH ба хавхлаггүй DTH. Хавхлагатай DTH нь ялтсан хавхлага, дискэн хавхлага, цилиндр хавхлагын төрөлд хуваагддаг бол хавхлагагүй DTH нь төвийн саваа яндангийн төрөл, поршений агаар хуваарилах төрөл, поршений, цилиндр, гол саваагаар агаарын хосолсон хуваарилалт гэж хуваагдана.
- Нүх угаах, шаар гаргах аргаар: төвийн нүх угаах, урд нүх угаах, хажуугийн нүх угаах.
2. Нөлөөллийн механизмын бүтцийн схемийг тодорхойлох
2.1 Поршений өөрөө хий нийлүүлэх хавхлагын бус цохилтын механизм
Энэ төрлийн цохилтын механизм нь голчлон поршений хийн сувгийг хийн хангамжид ашигладаг бөгөөд үр дүнд нь олон тооны хийн суваг бүхий нарийн төвөгтэй поршений бүтцийг бий болгож, поршений хүч чадал, ашиглалтын хугацааг бууруулдаг. Гэсэн хэдий ч энэхүү цохилтын механизм нь дотор болон гадна цилиндрийг нэгтгэж, поршений үр дүнтэй ажиллах талбайг нэмэгдүүлж, механизмын нөлөөллийн энергийг нэмэгдүүлдэг.
2.2 Поршений болон цилиндрийн хосолсон хий нийлүүлэх хавхлагын бус цохилтын механизм
Энэ төрөл нь энгийн бүтэцтэй, үйлдвэрлэхэд хялбар, поршений ашиглалтын хугацаа урт, хийн нүхнүүд нь цилиндр болон поршений аль алинд нь байрладаг. Энэ бүтэц нь гадаадад өргөн хэрэглэгддэг.
2.3 Төвийн хоолойн хийн хангамжийн хавхлагын бус цохилтын механизм
Энэ механизмд поршений гулсдаг дугуй хоолой дээр дээд ба доод танхимд агаар орох сувгууд байрладаг. Энэ нь үйлдвэрлэлийн өндөр нарийвчлал шаарддаг бөгөөд төвийн хоолойн ашиглалтын хугацаа харьцангуй богино байдаг.
2.4 Хажуугийн яндангийн нөлөөллийн механизм
Хажуугийн яндан гэж нэрлэгддэг яндангийн хийн зам нь өрөмдлөгийн төвөөр дамжин нүхний ёроолд хүрэхээс илүү цилиндрийн их биеээс гардаг гэсэн үг юм. Энэ төрлийн цохилтын механизм нь ихэвчлэн цилиндрийн их биен дээр олон тооны оролт, яндангийн замтай байдаг бөгөөд энэ нь бүтцийн бат бөх чанар муутай, уртааш ядаргааны хагарал үүсэх, агаарын даралтыг их хэмжээгээр алдахад хүргэдэг бөгөөд энэ нь өрмийн хошууны хог хаягдлыг арилгах, хөргөх нөлөөг оновчтой бус болгодог.
2.5 Төвийн яндангийн нөлөөллийн механизм
Энэ төрлийн цохилтын механизм нь өрмийн хошууны төвөөс нүхний ёроол руу шууд хог хаягдал, хий ялгаруулдаг. Шууд агаарын урсгал нь хог хаягдлыг арилгах үр ашгийг дээшлүүлэхээс гадна өрөмдлөгийн үр ашиг, хөргөлтийг сайжруулж, өрмийн хошууны ашиглалтын хугацааг уртасгадаг. Энэхүү бүтцийн төрөл нь хажуугийн яндангийн цохилтын механизмын дотоод цилиндр дэх олон тооны уртааш ховилыг дугуй хэлбэртэй ховилоор сольж, дотоод цилиндр дэх стрессийн концентрацийг ихээхэн бууруулдаг. Энэ нь сүүлийн жилүүдэд өргөн хэрэглэгддэг бүтэц болсон.
2.6 Цуврал поршений цохилтын механизм
Цуврал поршений цохилтын механизм нь хос поршений (толгой) цохилтот гэгддэг бөгөөд тусгаарлах цагираг ашиглан цилиндрийг хоёр камерт хуваадаг. Энэхүү загвар нь поршений нүүрийг хоёуланг нь ижил цооногийн диаметр дотор нэгэн зэрэг ажиллуулах боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр илүү их цохилтын хүч, өндөр давтамжтай болно. Үүний дагуу нүхний ёроолоос чулуулгийн нунтагыг үр дүнтэй арилгадаг давхар яндангийн систем байдаг. Гэсэн хэдий ч түүний гол дутагдал нь нарийн төвөгтэй бүтэцтэй бөгөөд эд ангиудыг боловсруулахад өндөр нарийвчлалтай байх шаардлагатай; жишээлбэл, бүлүүр нь холбогдох бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй тав хүртэлх хосолсон гадаргуутай бөгөөд энэ нь түүний хэрэглээ, сурталчилгааг хязгаарладаг. Тиймээс энэ загвар нь поршений болон цилиндрийн хосолсон хийн хангамжтай хавхлагын бус цохилтын механизм болох хоёр дахь хувилбарыг ашигладаг. Түүний бүтцийг Зураг 3-т үзүүлэв.
3. DTH-ийн онолын шинжилгээ ба холбогдох тооцоолол
3.1 Үйлдлийн параметрүүдийн сонголт**
3.1.1 Алхны урт ба жин: Урьдчилсан загварт 4500 мм-ээс бага урт, 2500 кг-аас бага жинтэй байхаар заасан.
3.1.2 Алхны диаметр: 540 мм-ээр тогтоосон өрөмдлөгийн диаметр дээр үндэслэн алхны тохирох диаметрийг тодорхойлно.
3.1.3 Өрөмдлөгийн диаметр: Энэ нь гадасны нүхний голчийг хэлнэ, ерөнхийдөө 550 мм-ээс 600 мм-ийн хооронд байна.
3.1.4 Өрөмдлөгийн гүн: Гадасны дизайны шаардлагын дагуу энэ нь ихэвчлэн хэдэн арван метрээс нэг зуун метрийн хооронд байдаг.
3.1.5 Өрөмдлөгийн хурд: DTH өрөмдлөг нь ерөнхийдөө 7-25 р/с-ийн хооронд бага эргэлтийн хурдаар ажилладаг.
3.1.6 Эргэлтийн момент: Энэ загварын хамгийн их эргүүлэх хүчийг 150 kN·m гэж тогтоосон.
3.2 Дизайн параметрийн тооцоо
DTH-ийн дизайны параметрүүд, ялангуяа DTH цохилтын төхөөрөмжийн гүйцэтгэлийн параметрүүд нь машиныг зохион бүтээх үндэс суурь болж, үйлдвэрлэсэн тоног төхөөрөмжийн гүйцэтгэлийг тодорхойлдог.
3.2.1 Цохилтот төхөөрөмжийн P даралт
Хятадад 0.49 МПа (ойролцоогоор 5 × 10 ^ 5 Па) даралтыг пневматик цохилтын төхөөрөмжийн дизайны стандарт болгон өргөнөөр сонгосон. Энэхүү загварт зориулсан DTH нь том өрөмдлөгийн голчтой, хүнд поршений хавхлагын бус цохилтот төхөөрөмж тул агаарын өндөр даралт нь гүйцэтгэлийг улам сайжруулах болно. Нэмж дурдахад өндөр даралтын агаарын компрессорууд улам бүр түгээмэл болж, олон улсын ISO 5941-1979 стандартын дагуу 1.6 МПа дизайн даралтыг сонгосон.
3.2.2 Нөлөөллийн хүч
Том диаметртэй цооног өрөмдөхөд ашигладаг DTH-ийн хувьд дизайны нөлөөллийн энерги ихээхэн хэлбэлзэлтэй байдаг. Энэхүү дизайны нөлөөллийн энергийг дараах байдлаар тооцоолно.
3.2.3 Нөлөөллийн давтамж
Ерөнхийдөө тогтмол цохилтын энергийн үед цохилтын давтамж нь цохилтын гаралтын чадалтай пропорциональ байна. Гэсэн хэдий ч цилиндрийн диаметрийг засах үед цохилтын давтамжийг нэмэгдүүлэх нь поршений цохилтыг багасгах шаардлагатай бөгөөд энэ нь нэг удаагийн цохилтын хүчийг бууруулдаг. Нэг удаагийн цохилтын хүч нь тодорхой босгоос доош унавал давтамжийг нэмэгдүүлэх нь чулуулаг эвдэх хангалттай үр дүнд хүрэхгүй. Тиймээс цохилтын давтамжийг сонгох нь нөлөөллийн хүчээр хязгаарлагддаг.
0.5 МПа тооцооны даралттай ажилладаг хийн DTH-ийн хувьд давтамж нь 16.8 Гц-ээс хэтрэхгүй байх ёстой. DTH нь 0.5-аас 2.5 МПа-ын хоорондох дизайн даралтад ажилладаг тул нөлөөллийн давтамж нь ихээхэн ялгаатай байж болно. Цохилтын давтамжийн анхны сонголтыг дараах байдлаар тооцоолж болно.
f = 10.4 + 7.6P
(2) P нь системийн хангамжийн даралт. Энэ дизайны хувьд P = 1.6 МПа, тиймээс:
f = 10.4 + 7.6 × 1.6 = 22.5 Гц.
3.3 Бүтцийн параметрийн зураг төсөл
DTH-ийн бүтцийн үндсэн үзүүлэлтүүд нь цилиндрийн цооногийн диаметр, поршений цус харвалт, поршений хэмжээс юм. Цилиндрийн диаметрийг нэмэгдүүлэх нь нөлөөллийн хүч болон давтамжийг хоёуланг нь нэмэгдүүлэх боломжтой тул диаметрийг бүтцийн хэмжээсийн хүрээнд хамгийн их байлгах хэрэгтэй. Ерөнхийдөө DTH-ийн гаднах диаметр ба цооногийн диаметр хоорондын ялгаа нь 15-20 мм-ээс багагүй байх ёстой бөгөөд DTH-ийн гаднах бүрхүүл нь хэт нимгэн байх ёсгүй. Иймээс DTH цилиндрийн диаметр ба өрөмдлөгийн диаметрийн харьцаа ерөнхийдөө 0.5-аас дээш байна.
3.3.1 Цилиндр ба бүтцийн цохилтын ажлын диаметр
Цилиндрийн ажлын диаметр D-ийг дараах байдлаар тооцоолж болно.
D = K × D (нүх) = (0.57 - 0.68) × D (цооног) (3)
Энэ дизайны хувьд D (нүх) = 600 мм тул D-ийг 360 мм гэж авна. Бүтцийн харвалт S-ийг эмпирик байдлаар S = 500 мм гэж авдаг.
3.3.2 Поршений масс
Поршений радиаль хэмжээсүүд нь цилиндрийн хэмжээ, бүтцээр хязгаарлагддаг бөгөөд энэ нь тэнцүү эсвэл өөр диаметртэй поршений аль нэгийг зөвшөөрдөг. Шугаман хэмжээсүүд нь поршений жингээс хамаардаг бөгөөд энэ нь өрмийн хошууг цохих үед хурдтай холбоотой байдаг. Тиймээс поршений бүтцийн хэмжээсийг тодорхойлох нь DTH дизайны нарийн төвөгтэй тал юм. DTH поршений массыг дараах байдлаар тооцоолж болно.
м = 0.0205D^2.84 (4)
энд m нь поршений массыг кг; D нь цилиндрийн ажлын диаметрийг см-ээр илэрхийлнэ.
D = 36-г орлуулах нь: м = 540 кг.
DTH нь голчлон эргүүлэх хүч дамжуулах бүтэц ба пневматик цохилтын механизмаас бүрдэнэ. Эргэлтийн хүчийг дамжуулах бүтэц нь өрөмдлөгийн саваа ба DTH-ийг холбож, эргэлтийн зүсэх, татах хүчийг дамжуулдаг; пневматик цохилтын механизм нь цохилтыг үүсгэж, цохилтот өрмийн хошуунд тэнхлэгийн хүчийг өгдөг. Бүтцийн тодорхой мэдээллийг Зураг 3-т үзүүлэв.
Момент дамжуулах бүтэц нь өрөмдлөгийн саваа болон цохилтотыг холбодог. Дээд талын холбоос нь өрөмдлөгийн саваа ба цохилтот төхөөрөмжтэй хоолойн утаснуудаар холбогддог бөгөөд энэ нь хийн битүүмжлэлийг хангахын зэрэгцээ эргүүлэх хүч болон татах хүчийг дамжуулдаг. Шалгах хавхлага нь пүршээр удирддаг цохилт ба өрөмдлөгийн саваа руу шавар, ус орохоос сэргийлдэг. Хийн хангамжийн саваа бүхий агаарын хэрэглээний суудал нь шахсан агаарыг цилиндрт оруулах үүрэгтэй бөгөөд цилиндр ба поршений хамт хийн нийлүүлэлтийг хөнгөвчлөх, улмаар хийн нийлүүлэлтийг хослуулах боломжийг олгодог. Пүршний аюулгүйн бөгж нь өрмийн хошууг солих үед поршений цилиндрээс гулсахаас сэргийлдэг.
3.4 DTH өрмийн хошууны төгсгөлийн элементийн шинжилгээ
DTH өрмийн хошуу нь поршений цохилтын хүч ба хөтчийн толгойноос эргүүлэх моментоор ажилладаг. Шахсан агаарын поршенд үзүүлэх хүчийг дараахь томъёогоор тодорхойлно.
F = P × S (5)
энд P нь Па дахь системийн даралт; S нь поршений хүчний талбайн м².
Тиймээс F = 1.6 × 10^6 × 0.084 = 134400 Н.
Тиймээс өрмийн хошуунд үзүүлэх нөлөөллийн хүч нь:
F' = kF (6)
Энд k нь нөлөөллийн коэффициент; F нь N дахь шахсан агаараар өрмийн хошуунд үзүүлэх хүч юм. Тиймээс F' = 20 × 134400 = 2688 кН.
DTH өрмийн хошуунд хөтчийн толгойноос өгөх эргэлт нь N = 150 кН байна. Өрөмдлөгийн доод үзүүрийг бэхлэхдээ F' = 2688 кН, N = 150 кН өрөмдлөгийг хийж, 320 МПа ундаргатай QT500-7 материалыг ашиглан төгсгөлийн элементийн шинжилгээг хийнэ. Ачаалал ба хязгаарлалтын тодорхой нөхцөл ба торны хуваалтыг Зураг 4 ба 5-д үзүүлэв.
Хязгаарлагдмал элементийн шинжилгээний үр дүнг Зураг 6-д үзүүлснээр хамгийн их хүчдэл нь 144,355 МПа буюу QT500-7 (320 МПа)-ийн уналтын бат бэхээс бага, ингэснээр шаардлагыг хангаж байна.