Оптималан избор ПДЦ битова за експлоатацију угља

Изградња бушотина је широко коришћена техничка метода за контролу гаса, спречавање оштећења воде и геолошка истраживања у рудницима угља, која игра кључну улогу у обезбеђивању сигурности и ефикасности производње угља. У Кини се годишње у рудницима угља стварају десетине милиона метара рупа за бушење. Процес изградње захтева подршку опреме за бушење као што су бушилице, цеви за бушење и бургије. Међу њима, бушилице су основни алати за директно формирање рупа и разбијање камења.

Поликристални дијамантски композитни лим (ПДЦ) се у великој мери користи у рударским бургијама због своје изузетне отпорности на хабање и хвале вредне ударне жилавости.ПДЦ битовипоказују продужени животни век бушења и повећану ефикасност продирања када се користе у средње тврдим и нижим формацијама стена, чиме се доносе значајне економске користи у операцијама бушења рудника угља. У поређењу са бушењем нафте, бушење угља поседује техничке атрибуте да је исплативо, временски ефикасно, и да су укупни захтеви за густо дизајнирано ДЦ бит. захтевно.

Тренутни изазови са којима се суочава рударствоПДЦ битовиукључују: ①Улазни праг за рударење ПДЦ битова је релативно низак, са мноштвом произвођача који нуде различите нивое квалитета. ②Употребе и захтеви подземног бушења у рудницима угља показују евидентне диспаритете, док је класификација рударских ПДЦ битова замршена и разнолика. Штавише, постоји недостатак систематских и рационалних селекцијских спецификација у накнадном процесу коришћења.③Са све већом заступљеношћу сложених тврдих слојева у рудницима угља, конвенционална рударска ПДЦ сврдла не испуњавају услове конструкције за ефикасно бушење на лицу места, што доводи до случајева спорог напредовања или чак потпуног недостатка снимка.④Због потпуних услова изградње у кооперативном стању, доводи до отежаних услова изградње на лицу места. процедуре бушења од стране грађевинског особља понекад могу бити тешке.

У циљу побољшања оперативне ефикасности рударстваПДЦ битови, овај рад пружа свеобухватну анализу примарних начина квара и истражује основне узроке за сваки облик квара. Поред тога, предложене су практичне препоруке за опрезан избор и пажљиво коришћење ових делова.

1.Анализа облика и узрока квара ПДЦ битова у рударству

Тренутно, компоненте рударских ПДЦ битова се првенствено састоје од тела бита, ПДЦ резача, легура мерача и других делова као што је приказано на слици 1. ПДЦ секачи и легуре за мерење су залемљене на тело бита како би се обезбедило њихово сигурно причвршћивање. Током редовних операција бушења, шипка за бушење преноси обртни момент и притисак довода на дно рупе где се захвата са сврдлом. Процес сечења камена се постиже коришћењем ПДЦ резача на бургији. Поред тога, легуре мерача штите од прекомерног хабања штитећи обимни интегритет тела наставка. Међутим, треба напоменути да различити фактори као што су сложене силе које делују на резач на дну рупе током сечења стене ПДЦ сврдлом, промене у карактеристикама формације, избор грађевинских техника и опреме, оперативна оспособљеност особља укљученог у грађевинске активности, заједно са мерама контроле квалитета самих бургија, могу значајно утицати на ефикасност примене, што доводи до различитих облика квара за ове круне. Кроз истраживање спроведено на локацијама за бушење рудника угља, сумирали смо и анализирали различите начине квара и примарне узроке повезане саПДЦ битови.

1.1 Квар ПДЦ резача настаје када се ПДЦ синтерује под условима високе температуре и високог притиска. Композитни лим се састоји од две главне компоненте: дијамантског слоја и карбидне матрице, као што је илустровано на слици 2.

Примарни начини квара ПДЦ резача укључују нормално хабање, љуштење, колапс сечива и деламинацију.

(1) Редовно хабање

Феномен нормалног хабања је тип типичног оштећења до којег долази код ПДЦ резача током процеса сечења стене, а првенствено карактерише значајни макроскопски губици при млевењу како у дијамантском слоју тако и у цементној карбидној матрици резача, без икаквих очигледних трагова пуцања на површини за млевење.

(2) Пад чипа

Феномен пада струготине настаје када се ПДЦ секачи одвоје од тела бита, што доводи до квара бита. Најистакнутија карактеристика је потпуно одвајање ПДЦ резача од тела наставка, без остатка легуре у јами где се одвија заваривање између тела наставка и ПДЦ резача.

Примарни фактори који доприносе опадању филма који пада:

① Повишена температура на дну бушотине доводи до изазова у технологији сувог бушења или формирања воденог чепа током процеса бушења, док такође омета правовремено хлађење ПДЦ глодала на бушотини током ротационог сечења камена великом брзином. Сходно томе, долази до значајног пораста температуре на дну рупе, што може премашити критичну температуру лема и резултирати топљењем лема и накнадним одвајањем ПДЦ резача.

② Контрола процеса заваривања бушилице није довољно строга. У поступку заваривања, постоји недостатак правилног чишћења пре заваривања, неисправни завари или неадекватно управљање издувним гасовима, као и неразумна температура очувања топлоте или недовољно времена након заваривања, што све може довести до одвајања наставка. Осим што произвођачи захтевају да стриктно регулишу процес производње (посебно процес заваривања ПДЦ резачем) како би се обезбедили потпуни и чврсти завари, потребно је и разјаснити процедуру изградње бушења тако што ће се, кад год је то могуће, определити за бушење на воду и избегавати суву конструкцију бушења. За бушење дубоких рупа, треба осигурати да се вода врати пре додавања бушења шипком. Поред тога, сваки пут пре него што убаците бушилицу у дно рупе, неопходно је проверити да ли има препрека како бисте спречили блокаду.

(3) Ломљење сечива

Лом дијамантског слоја у ПДЦ резачима представља преовлађујући начин квара заПДЦ битови. Карактеристична карактеристика овог начина квара је локализована руптура дијамантског слоја, при чему неки случајеви резултирају истовременим ломљењем поред карбидне матрице.

Главни узроци лома ПДЦ битова:

① Секач изабран на основу својствених карактеристика ПДЦ резача показује ниску отпорност на удар. Комбинована чврстоћа волфрам карбида (ВЦ) и дијамантског микро-праха је недовољна, што га чини склоним квару под стресом фрагментације стене;

② Фактори везани за процес изградње указују на то да је притисак изградње на лицу места превисок. Притисак који врши ПДЦ резач на бургију значајно премашује границу притиска резача, што доводи до ломљења дијамантског слоја и накнадног колапса резне ивице.

③ Фактори који се односе на сложене формације указују на то да током изградње тврдих, поломљених формација, ударно оптерећење на ПДЦ глодала премашује њихову ударну жилавост, што може довести до колапса резне ивице.

④ Дизајн угла сечења бургије је неадекватан, јер се не придржава принципа да тврђе формације захтевају већи угао сечења. У конструкцији тврдих формација, мањи угао резања може довести до прекомерне силе на ПДЦ резач, што на крају доводи до колапса резне ивице.

⑤ Други фактори указују на то да распоред потпорних вијака и сидрених каблова у подземним путевима чини веома подложним да се бургија сруши када наиђе на ове елементе. Да бисте спречили квар сврдла, неопходно је не само да се стриктно придржавате параметара процеса који су наведени у упутству за бушење, већ и да дизајнирате и изаберете бушилицу на основу услова формирања. Конкретно, када се буши у тврде формације, препоручљиво је да се на одговарајући начин повећа угао сечења сврдла, смањи његова агресивност и побољша заштита сврдла. Поред тога, препоручује се одабир ПДЦ резача са већом ударном жилавошћу када се буши кроз чврсте пукотине или модификује спољашњи облик дијамантског слоја резача да би се побољшала ударна жилавост; на пример, закривљени ПДЦ секачи генерално показују бољу отпорност на удар од равних типова. Штавише, треба применити разуман распоред рупа током изградње како би се избегло бушење завртња и сидрених каблова.

(4) Деламинација

Деламинација се односи на одвајање дијамантског слоја од цементиране карбидне матрице у ПДЦ композитним плочама, као што је илустровано на слици 3.

Примарни узрок раслојавања у дијамантском слоју ПДЦ резача је значајно заостало напрезање између дијамантског слоја и цементиране карбидне матрице, заједно са значајном разликом у њиховим коефицијентима термичког ширења. Током сечења камена, дијамантски слој и цементирана карбидна матрица доживљавају асинхрону контракцију услед топлотних напрезања изазваних топлотом трења и хлађењем од течности за прање. Резултирајуће ударно оптерећење и заостало напрезање доводе до љуштења дијамантског слоја од карбидне матрице, што на крају доводи до квара бургије. Да би се ублажило раслојавање, неопходно је одабрати одговарајуће везивне материјале и технологије обраде које се баве заосталим напоном између ове две компоненте током производње. Поред тога, дизајнирање новог облика интерфејса за матрицу може побољшати својства везивања између дијамантског слоја и цементне карбидне матрице.

1.2 Отказивање тела бушилице првенствено карактеришу ломови сечива у телу бушилице, као што је илустровано на слици 4.

 

Лом оштрице тела бита се углавном дешава у трупу, а челично тело се ретко дешава. Разлози лома сечива тела бита су следећи: ① Ударање сечива тела наставка приликом одвртања тела наставка јер се круна тела наставка синтерује процесом металургије праха у једном тренутку. у поређењу са обичним челичним трупом. наставак за тело наставка има већу отпорност на хабање. али је жилавост материјала тела сходно томе смањена и лако је сломити сечиво тела наставка приликом одвртања тела наставка; ② Контрола процеса синтеровања битова није строга. а тело синтерованог бита је увучено и метални прах не успева да формира легуру. Да би се избегло ломљење сечива. корисник је боље користио алате као што су зубна клијешта да би помогао окову при одвртању бушилице. тако да се избегне куцање сечива; Друго. произвођачи треба да стриктно контролишу квалитет синтерованог тела. не само да стриктно контролише процес синтеровања. али и за праћење металног праха с времена на време како би се осигурало да прах испуњава захтеве процеса.

2. Оптимизован дизајн и разуман избор рударског ПДЦ бита

2.1 Оптимизација дизајна бургије

(1) За облик квара сврдла, потребно је оптимизовати његову структуру према пројекту бушилице. Главни параметри дизајна ПДЦ бита укључују угао резања α. бочни угао β. азимут Угао γ. итд. γ се односи на угао између оријентацијске референтне линије ПДЦ зубаца и средишње линије бургије. α се односи на угао између оријентацијске референтне линије ПДЦ зуба и радне равни резача. као што је приказано на слици 5. β се односи на угао између равни кроз централну тачку и средишње линије бургије и радне равни резача. као што је приказано на слици 6. Прелиминарно истраживање и свеобухватна анализа примене показују да угао резања и бочни угао ПДЦ резача могу директно утицати на век трајања и ефикасност сврдла. и потребно је оптимизовати дизајн сврдла према различитим формацијама бушења. Дизајн угла сечења ће у великој мери утицати на ефикасност бушења. или чак без снимка; Ако је угао сечења премали. ПДЦ резна ивица је склона ломљењу и другим појавама. Стога. дизајн бургије треба свеобухватно размотрити када се бира параметарска шема, бирајући умерени угао сечења и бочни угао, а не случајни дизајн.

(2) Поред оптимизације угла сечења бургије, од суштинског је значаја и оптимизација ПДЦ резача. Квалитет ПДЦ резача значајно утиче на рударске ПДЦ битове, јер директно одређује њихов учинак сечења и животни век. Критични фактор у побољшању квалитета ПДЦ-а је елиминација заосталог напрезања на везној површини између слоја дијаманта и матрице цементног карбида. Истраживања показују да је максимални напон у ПДЦ резачима са планарном структуром интерфејса концентрисан близу обе стране овог интерфејса, са вршним затезним и смичним напоном који се јавља на ивици дијамантског слоја. Присуство затезног напрезања може довести до абнормалних прелома у ПДЦ, док напон смицања служи као примарни узрок деламинације у ПДЦ резачима.

(3) Поред елиминисања резидуалног напрезања у ПДЦ резачима, секундарни третмани могу додатно побољшати њихов квалитет. Тренутно, примарне методе површинске обраде укључују брушење дијамантске површине, скошење ивица и машинску обраду у облику. Избор ПДЦ резача може бити оптимизован на основу стварних услова рада.

2.2 Разуман избор бургија

Тренутно, ПДЦ битови који се користе у операцијама бушења у већини рударских области углавном имају конкавни дизајн са три крила. Међутим, избор ових битова је често ограничен и недостаје им класификација, што резултира приступом који одговара свима који не задовољава на адекватан начин специфичне захтеве различитих слојева. Ово је посебно проблематично у сложеним условима формирања, где се конвенционална конкавна сврдла боре да испоруче задовољавајуће перформансе, што доводи до скраћеног века трајања сврдла и смањене ефикасности бушења. Таква неефикасност не само да повећава трошкове производње, већ може и пореметити распореде изградње и изазвати значајне економске губитке. Због тога је неопходно одабрати одговарајућа бургија прилагођена различитим условима формирања.

Рударски ПДЦ битови се могу категорисати у два главна типа на основу материјала трупа: тип челика и тип гуме. Тела битова челичног типа се првенствено обрађују механичким методама, обезбеђујући добру жилавост што их чини погодним за конвенционалне операције бушења у формацији. Насупрот томе, тела битова типа гума се синтерују коришћењем процеса металургије праха, нудећи високу отпорност на хабање идеалну за бушење тврдог камена или продужене задатке бушења. Поред тога, бургије се могу класификовати у различите структуре, укључујући унутрашње удубљење, лучни угао, равно дно, стругач и друге као што је илустровано на слици 7. ① Дизајн конкавне структуре конкавног бурга побољшава ефекте исправљања током конвенционалне конструкције формације; ②Распоређени распоред зубаца лучног сврдла доводи до веће густине зуба и побољшане ефикасности бушења при раду са слојевима средње тврдоће и више; ③ Облик усана бургије са равним дном је скоро раван, што изоштрава његове бочне ивице како би се олакшало искошење—овај дизајн се претежно користи за апликације усмереног бушења; ④Стругалица обично има конусну структуру која обезбеђује већу агресивност и углавном се користи у конструкцијама меких слојева или слојева угља.

Тренутни рударски ПДЦ битови су сумирани и организовани, заједно са критеријумима одабира за ПДЦ битове под различитим условима рада и формирања, као што је представљено у Табели 1 за референцу.

3. Мере предострожности за рударење ПДЦ битова

Поред пажљивог одабира бургија, подједнако је важно правилно користити ове алате. Имајући у виду изазовне услове изградње у рудницима угља, радници се често боре да се стриктно придржавају оперативних смерница ПДЦ битова, што доводи до честих случајева квара круна услед неправилног руковања. У настојању да се побољша ефикасност бушења, неке области рударства могу неселективно повећати тежину битова током рада, што доводи до прераног квара битова. Правилно коришћење ПДЦ битова може оптимизовати њихове перформансе и смањити трошкове производње. Треба обратити пажњу на следећа разматрања када користите ПДЦ бите:

(1) Обратите пажњу на однос оцењивања између ПДЦ сврдла и алата за бушење, обезбеђујући да се бушаћа цев великог пречника не поклапа са цевима за бушење премалог пречника, а цев за бушење малог пречника не буде усклађена са бургијом великог пречника.

(2) Оптималан приступ је коришћење специјализоване бушилице за рупе или старе бургије за изградњу гнезда, уз обезбеђивање да процес бушења избегава близину бочних вијака, сидрених каблова и сличних препрека.

(3) Приликом извођења операција бушења, неопходно је регулисати доводни притисак како би се спречиле незгоде изазване превеликим притиском унутар бушотине.

(4) Молимо вас да користите технику бушења чисте воде, уздржавајући се од сувог бушења или бушења под притиском. Пре започињања операција бушења под притиском, обезбедите правилну циркулацију воде унутар рупе како бисте спречили потенцијалне инциденте сагоревања у њеном дну.

(5) Када уклањате бит, водите рачуна да избегнете стезање или ударце у ПДЦ резач. Поред тога, будите опрезни да не ударите оштрицу бургије.

4. Закључак

Безбедна и ефикасна зелена експлоатација угља је стално била централна тема коју заговара индустрија угља. Ефикасно коришћење ПДЦ сврдла за операције подземног бушења у рудницима угља има значајан значај. Овај рад анализира начине отказа рударења ПДЦ битова, разјашњавајући примарне узроке различитих облика отказа. Предлаже оптималне стратегије дизајна и одабира за битове под различитим радним условима и геолошким формацијама, уз сумирање мера предострожности за њихову употребу, пружајући на тај начин референцу за бољи избор и примену рударских ПДЦ битова. Разборит избор и правилно коришћење рударских ПДЦ битова може максимизирати њихову ефикасност, минимизирати губитак ресурса и побољшати сигурност, ефикасност и еколошки прихватљиве праксе у рударству угља.