Pilihan optimal PDC Bits pikeun Pertambangan Batubara

Konstruksi borehole mangrupikeun metode téknis anu seueur dianggo pikeun kontrol gas, pencegahan karusakan cai, sareng eksplorasi géologis di tambang batubara, anu maénkeun peran anu penting dina mastikeun kasalametan sareng efisiensi produksi batubara. Di Cina, puluhan juta méter liang pangeboran dijieun taunan di tambang batubara. Prosés konstruksi merlukeun rojongan alat pangeboran kayaning drills, pipa bor, sarta bor bit. Di antarana, drills mangrupakeun parabot penting pikeun langsung ngabentuk liang sarta megatkeun batu.

Lembar komposit inten kristal Poli (PDC) dianggo sacara éksténsif dina bor pertambangan kusabab résistansi ngagem luar biasa sareng kateguhan dampak anu dipuji.bit PDCnémbongkeun lifespan pangeboran berkepanjangan sarta efisiensi penetrasi heightened nalika padamelan di formasi batu sedeng-teuas jeung handap, kukituna ngahasilkeun kauntungan ékonomi penting dina tambang batubara operations.In pangeboran di ngabandingkeun kana pangeboran minyak, pangeboran pertambangan batubara mibanda atribut teknis keur ongkos-éféktif, waktos-efisien, sarta densely design.Consequently sarat pikeun PDC sakabéhna teu merlukeun excelently, paménta PDC.

Tantangan ayeuna anu disanghareupan dina pertambanganbit PDCngawengku: ①The ambang asupna pikeun pertambangan PDC bit relatif low, kalawan multitude pabrik nawarkeun varying tingkat kualitas. ②Panggunaan sareng sarat pangeboran jero taneuh di tambang batubara nunjukkeun bédana anu jelas, sedengkeun klasifikasi bit PDC pertambangan rumit sareng rupa-rupa. Saterusna, aya kurangna spésifikasi seleksi sistematis jeung rasional dina prosés utilization saterusna.③Ku ngaronjatna Prévalénsi strata teuas kompléks di tambang batubara, bit PDC pertambangan konvensional gagal pikeun minuhan sarat konstruksi pikeun pangeboran di-situs efisien, hasilna instansi tina kamajuan slow atawa komo kurangna lengkep footage.④Kusabab konstruksi dherence ketat. prosedur ku tanaga konstruksi kadang bisa hésé.

Dina raraga ngaronjatkeun efektivitas operasional pertambanganbit PDC, makalah ieu nyayogikeun analisa komprehensif ngeunaan modeu gagalna primér sareng nalungtik panyabab dasar pikeun unggal bentuk kagagalan. Sajaba ti éta, saran praktis diusulkeun pikeun pilihan prudent tur utilization attentive bit ieu.

1.Analisis Bentuk jeung Cukang lantaranana PDC Bit Gagal dina Pertambangan

Ayeuna, komponén pertambangan PDC bit utamana diwangun ku awak bit, cutters PDC, alloy gauge, sarta bagian séjén salaku digambarkeun dina Gambar 1. The PDC cutters na gauge alloy brazed onto awak bit pikeun mastikeun kantétan aman maranéhanana. Salila operasi pangeboran biasa, rod bor transmits torsi sarta tekanan feed ka handapeun liang dimana eta engages jeung bit bor. Prosés motong batu dilakonan ngaliwatan utilization of PDC cutters dina bit bor. Sajaba ti éta, alloy gauge ngajaga ngalawan maké kaleuleuwihan ku ngajaga integritas circumferential awak bit. Sanajan kitu, eta kudu dicatet yén rupa-rupa faktor kayaning gaya kompléks exerted on cutter di handapeun liang salila motong batu kalawan bit PDC, parobahan karakteristik formasi, Pilihan téhnik konstruksi jeung alat-alat, kamahéran operasional tina tanaga aub dina kagiatan konstruksi babarengan jeung ukuran kadali kualitas pikeun bit sorangan bisa nyata dampak efektivitas aplikasi ngarah kana rupa-rupa bentuk gagalna pikeun bit ieu. Ngaliwatan panalungtikan anu dilakukeun di situs pangeboran tambang batubara, kami parantos nyimpulkeun sareng nganalisis modeu gagalna anu béda sareng panyabab utama anu aya hubunganana sarengbit PDC.

1.1 Gagalna cutter PDC lumangsung nalika PDC disinter dina kaayaan suhu sareng tekanan tinggi. Lambaran komposit diwangun ku dua komponén utama: lapisan inten sareng matriks karbida, sapertos anu digambarkeun dina Gambar 2.

Modeu kagagalan utama pemotong PDC kalebet ngagem normal, flaking off, bilah runtuh, sareng delaminasi.

(1) Anggo biasa sareng cimata

Fenomena maké normal mangrupakeun tipe karuksakan has anu lumangsung dina cutters PDC salila prosés motong batu, utamana dicirikeun ku leungitna grinding makroskopis signifikan dina duanana lapisan inten jeung cemented carbide matrix tina cutters, tanpa aya ngambah katempo tina cracking dina permukaan grinding.

(2) Chip serelek

Fenomena serelek chip lumangsung nalika cutters PDC coplokkeun tina awak bit, hasilna gagalna bit. Ciri anu pang menonjol nyaéta pamisahan lengkep pemotong PDC tina awak bit, tanpa résidu alloy anu aya dina liang dimana las antara awak bit sareng pemotong PDC lumangsung.

Faktor primér anu nyumbang kana turunna pilem ragrag:

① Suhu luhur di handapeun borehole ngabalukarkeun tangtangan dina téhnologi konstruksi pangeboran garing atawa formasi colokan cai salila prosés pangeboran, bari ogé impeding cooling timely of cutters PDC on bor salila-speed tinggi motong batu usaha Rotary. Akibatna, aya naékna signifikan dina suhu di handap liang, nu bisa ngaleuwihan suhu kritis solder sarta ngahasilkeun solder lebur sarta detachment saterusna tina cutters PDC.

② Kadali prosés las bor teu cukup stringent. Dina prosedur las, aya kurangna beberesih ditangtoskeun saméméh las, welds faulty atawa manajemén gas knalpot inadequate, sarta suhu pelestarian panas teu wajar atawa waktu cukup sanggeus las, sakabéh nu bisa ngakibatkeun detachment bit. Salian ti nungtut produsén pikeun mastikeun ngatur prosés produksi (utamana prosés las cutter PDC) pikeun mastikeun welds lengkep jeung padet, éta ogé perlu netelakeun prosedur konstruksi pangeboran ku opting pikeun pangeboran cai sabisana jeung Ngahindarkeun konstruksi pangeboran garing. Pikeun pangeboran liang jero, kudu mastikeun yén cai balik saméméh nambahkeun pangeboran rod. Salaku tambahan, unggal waktos sateuacan nyelapkeun bor kana handapeun liang, penting pikeun mariksa naha aya halangan pikeun nyegah sumbatan.

(3) Pegatna sabeulah

The narekahan lapisan inten di cutters PDC ngagambarkeun mode kaprah gagalna pikeunbit PDC. Hiji ciri ciri tina mode gagal ieu nyaeta beubeulahan localized tina lapisan inten, kalawan sababaraha instansi hasilna pegatna simultaneous barengan matrix carbide.

Anu jadi sabab utama pegatna bit PDC:

① The cutter dipilih dumasar kana ciri alamiah tina cutter PDC némbongkeun lalawanan dampak low. Kakuatan gabungan tina tungsten carbide (WC) jeung inten mikro-bubuk teu cukup, sahingga rawan gagal dina stress fragméntasi batu;

② Faktor-faktor anu aya hubunganana sareng prosés konstruksi nunjukkeun yén tekanan konstruksi di tempatna luhur pisan. Tekanan exerted ku cutter PDC on bit nyata ngaleuwihan wates tekanan cutter urang, ngarah kana spalling tina lapisan inten sarta runtuhna saterusna tina ujung motong.

③ Faktor nu patali jeung formasi kompléks nunjukkeun yén salila pangwangunan teuas, formasi bengkahna, beban dampak dina cutters PDC ngaleuwihan kateguhan dampak maranéhanana, nu bisa ngakibatkeun runtuhna ujung motong.

④ Desain sudut motong bit téh inadequate, sabab teu taat kana prinsip yén formasi harder necessitates sudut motong nu leuwih gede. Dina pangwangunan formasi teuas, sudut motong leutik bisa ngahasilkeun gaya kaleuleuwihan dina cutter PDC, pamustunganana ngarah ka runtuhna ujung motong.

⑤ Faktor séjén nunjukkeun yén susunan bolts ngarojong jeung kabel jangkar dina roadways underground ngajadikeun eta kacida rentan pikeun bit bor ambruk kana encountering elemen ieu. Pikeun nyegah gagalna bit, hal anu penting henteu ngan pikeun taat mastikeun ka parameter prosés outlined dina manual instruksi pangeboran tapi ogé pikeun ngarancang jeung milih bor dumasar kana kaayaan formasi. Husus, nalika pangeboran kana formasi teuas, éta sasaena pikeun ngaronjatkeun sudut motong tina bit appropriately, ngurangan aggressiveness na, sarta ningkatkeun panyalindungan pikeun bit. Sajaba ti, milih cutters PDC kalawan kateguhan dampak luhur dianjurkeun nalika pangeboran ngaliwatan formasi fractured teuas atawa ngaropéa bentuk éksternal lapisan inten cutter pikeun ngaronjatkeun kateguhan dampak; misalna, cutters PDC melengkung umumna némbongkeun résistansi dampak hadé ti tipe datar. Saterusna, hiji perenah lumrah liang salila konstruksi kudu dilaksanakeun pikeun nyegah pangeboran kana bolts na kabel jangkar.

(4) Delaminasi

Delamination nujul kana detachment tina lapisan inten tina matriks karbida cemented dina lembar komposit PDC, sakumaha digambarkeun dina Gambar 3.

Panyabab utama delaminasi dina lapisan inten pemotong PDC nyaéta setrés sésa-sésa anu ageung antara lapisan inten sareng matriks karbida anu disemén, ditambah ku béda anu signifikan dina koefisien ékspansi termal. Nalika motong batu, lapisan inten sareng matriks karbida semén ngalaman kontraksi asinkron kusabab setrés termal anu dibangkitkeun ku panas gesekan sareng pendinginan tina cairan cuci. Beban dampak anu dihasilkeun sareng setrés sésa nyababkeun peeling lapisan inten tina matriks karbida, anu pamustunganana nyababkeun gagalna bor. Pikeun ngirangan delaminasi, penting pikeun milih bahan beungkeutan anu cocog sareng téknologi pamrosésan anu ngabéréskeun setrés sésa antara dua komponén ieu salami manufaktur. Salaku tambahan, ngarancang bentuk antarmuka énggal pikeun matriks tiasa ningkatkeun sipat beungkeutan antara lapisan inten sareng matriks karbida semén.

1.2 Kagagalan awak bor utamana dicirikeun ku narekahan sabeulah dina awak bor, sakumaha digambarkeun dina Gambar 4.

 

Narekahan sabeulah awak bit lolobana lumangsung dina bit awak jeung bit awak baja jarang lumangsung. Alesan pikeun narekahan sabeulah awak bit nyaéta kieu: ① Ngahalangan sabeulah awak bit nalika unscrewing awak bit sabab makuta awak bit disintered ku prosés metallurgy bubuk dina hiji waktu. dibandingkeun jeung bit awak baja biasa. bit awak bit boga résistansi maké luhur. tapi kateguhan bahan awakna sasuai dikirangan sareng gampang ngarecah sabeulah awak bit nalika ngabongkar awak bit; ② Kadali prosés sintering bit henteu ketat. jeung awak bit sintered nyaeta entrainment jeung bubuk logam gagal pikeun ngabentuk alloy.In urutan ulah agul megatkeun. pamaké éta hadé ngagunakeun parabot kayaning tang dental pikeun mantuan shackle nalika unscrewing bor nu. sangkan ulah ketukan sabeulah; Bréh. produsén kedah mastikeun ngadalikeun kualitas awak sintered. teu ngan pikeun mastikeun ngadalikeun prosés sintering. tapi ogé pikeun ngawas bubuk logam ti jaman ka jaman pikeun mastikeun yén bubuk meets sarat prosés.

2. Desain dioptimalkeun sarta Pamilihan Wajar Pertambangan PDC Bit

2.1 Desain Optimasi tina bor bit

(1) Pikeun bentuk gagalna bit, perlu pikeun ngaoptimalkeun strukturna tina desain bor. Parameter desain utama bit PDC kalebet motong Angle α. Sudut samping β. Sudut azimuth γ. jsb γ nujul kana Angle antara garis rujukan orientasi tina huntu PDC jeung garis puseur bit. α nujul kana Angle antara garis rujukan orientasi tina huntu PDC jeung pesawat kerja tina cutter nu. ditémbongkeun saperti dina Gambar 5. β nujul kana Angle antara pesawat ngaliwatan titik puseur jeung garis puseur bit jeung pesawat kerja tina cutter nu. ditémbongkeun saperti dina Gambar 6. Panalungtikan awal jeung analisis aplikasi komprehensif némbongkeun yén Angle motong jeung sisi Angle of cutters PDC bisa langsung mangaruhan hirup jeung efisiensi pangeboran bit. sarta perlu ngaoptimalkeun desain bit nurutkeun formasi pangeboran béda. Desain Angle motong bakal greatly mangaruhan efisiensi pangeboran. atawa malah euweuh footage pisan; Lamun sudut motong teuing leutik. ujung motong PDC rawan pegatna jeung fenomena séjén. Ku kituna. desain bor kudu dianggap comprehensively lamun milih skéma parameter milih hiji motong sedeng Angle jeung samping Angle tinimbang desain acak.

(2) Salian optimizing sudut motong tina bit, éta penting pikeun ogé ngaoptimalkeun cutters PDC. Kualitas cutters PDC nyata pangaruh pertambangan PDC bit, sabab langsung nangtukeun kinerja motong maranéhanana sarta umur. Faktor kritis dina ningkatkeun kualitas PDC nyaéta ngaleungitkeun setrés sésa-sésa dina antarmuka beungkeutan antara lapisan inten sareng matriks karbida semén. Panalungtikan nunjukkeun yén tegangan maksimum dina cutters PDC kalawan struktur panganteur planar ieu ngumpul deukeut kadua sisi panganteur ieu, kalawan tensile puncak jeung stresses geser lumangsung di tepi lapisan inten. Ayana tegangan tensile bisa ngakibatkeun fractures abnormal di PDC, bari stress geser boga fungsi minangka sabab primér pikeun delamination dina cutters PDC.

(3) Salian ngaleungitkeun setrés residual dina cutters PDC, perlakuan sekundér salajengna tiasa ningkatkeun kualitas maranéhanana. Ayeuna, métode perlakuan permukaan primér kaasup grinding permukaan inten, chamfering ujung, sarta machining ngawangun. Pamilihan pemotong PDC tiasa dioptimalkeun dumasar kana kaayaan kerja anu saleresna.

2.2 Pilihan lumrah tina bor bit

Ayeuna, bit PDC garapan dina operasi pangeboran liang handap sakuliah paling wewengkon pertambangan utamana ciri desain kerung tilu jangjang. Sanajan kitu, pilihan bit ieu mindeng kawates sarta lacks klasifikasi, hasilna hiji-ukuran-fits-kabeh pendekatan nu teu adequately alamat sarat husus tina strata béda. Ieu utamana masalah dina kaayaan formasi kompléks, dimana bit kerung konvensional bajoang pikeun nganteurkeun kinerja nyugemakeun, ngarah ka hirup bit disingget tur efisiensi pangeboran ngurangan. Inefficiencies sapertos henteu ngan nambahan biaya produksi tapi ogé tiasa ngaganggu jadwal konstruksi sareng nyababkeun karugian ékonomi anu signifikan. Ku alatan éta, hal anu penting pikeun milih bit bor luyu tailored ka varying kaayaan formasi.

Pertambangan PDC bit bisa categorized kana dua jenis utama dumasar kana bahan awak bit: tipe baja jeung tipe ban. Awak bit baja-tipe utamana diolah ngaliwatan métode mékanis, nyadiakeun kateguhan alus nu ngajadikeun eta cocog pikeun operasi pangeboran formasi konvensional. Sabalikna, awak bit tipe ban disinter nganggo prosés metalurgi bubuk, nawiskeun résistansi ngagem anu idéal pikeun pangeboran batu keras atanapi tugas pangeboran anu diperpanjang. Sajaba ti, bor bit bisa digolongkeun kana rupa-rupa struktur, kaasup kerung internal, sudut arc, handap datar, scraper, jeung sajabana sakumaha digambarkeun dina Gambar 7. ①Desain struktur kerung bit kerung ngaronjatkeun épék straightening salila konstruksi formasi konvensional; ②The susunan huntu dispersed tina bit busur hasil dina dénsitas huntu luhur jeung ningkat efisiensi pangeboran nalika gawé bareng strata sedeng-teuas jeung luhur; ③ Bentuk biwir tina bit datar-handap ampir datar, nu sharpens edges samping na pikeun mempermudah skewing-desain ieu utamana dipaké pikeun aplikasi pangeboran arah; ④Bit scraper ilaharna ciri struktur kerucut nu nyadiakeun aggressiveness gede tur utamana padamelan di strata lemes atawa constructions kelim batubara.

Pertambangan bit PDC ayeuna geus diringkeskeun tur diatur, babarengan jeung kriteria Pilihan pikeun bit PDC dina sagala rupa kaayaan gawé jeung formasi, sakumaha dibere dina Table 1 pikeun rujukan.

3. Mangpaat Pertambangan PDC Bit precautions

Salian taliti milih bor bit, éta sarua krusial ngagunakeun bener parabot ieu. Dibikeun kaayaan konstruksi nangtang di tambang batubara, pagawe mindeng bajoang pikeun mastikeun taat kana tungtunan operasional bit PDC, hasilna sering instansi bit gagal alatan penanganan teu bener. Dina usaha pikeun ngaronjatkeun efisiensi pangeboran, sababaraha wewengkon pertambangan bisa indiscriminately nambahan beurat bit salila operasi, ngarah kana gagalna bit prématur. Ngamangpaatkeun bit PDC anu leres tiasa ngaoptimalkeun kinerjana sareng ngirangan biaya produksi. Perhatian kedah diperhatoskeun kana pertimbangan ieu nalika nganggo bit PDC:

(1) Nengetan hubungan grading antara PDC bit jeung alat bor, mastikeun yén pipe bor diaméterna badag teu loyog jeung pipe bor diaméterna leutik teuing, sarta pipe bor diaméterna leutik teu loyog jeung bit bor diaméterna badag.

(2) Pendekatan optimal nyaéta ngagunakeun bor liang husus atawa bor heubeul pikeun pangwangunan sayang, bari mastikeun yén prosés pangeboran avoids sabudeureun bolts sisi jalur, kabel jangkar, sarta halangan sarupa.

(3) Nalika ngalaksanakeun operasi pangeboran, penting pisan pikeun ngatur tekanan feed pikeun nyegah kacilakaan anu disababkeun ku tekanan kaleuleuwihan dina liang bor.

(4) Mangga ngamangpaatkeun téknik pangeboran cai bersih, refraining tina pangeboran garing atawa tekanan pangeboran hawa. Sateuacan ngamimitian operasi pangeboran tekanan, pastikeun sirkulasi cai anu leres dina liang pikeun nyegah kajadian durukan dina dasarna.

(5) Nalika miceun bit, pastikeun ulah clamping atawa ngahalangan nu cutter PDC. Salaku tambahan, ati-ati henteu pencét sabeulah awak bit.

4. Kacindekan

Pertambangan batubara héjo anu aman sareng épisién sacara konsisten janten téma sentral anu diajengkeun ku industri batubara. Éféktif ngamangpaatkeun bit PDC pikeun operasi pangeboran jero taneuh di tambang batubara nahan pentingna signifikan. Tulisan ieu nganalisa modeu gagalna pertambangan bit PDC, ngajelaskeun panyabab utama dina sababaraha bentuk gagalna. Ieu proposes desain optimal sarta strategi Pilihan pikeun bit dina kaayaan kerja béda jeung formasi géologis, bari nyimpulkeun precautions pikeun pamakéan maranéhna, kukituna nyadiakeun rujukan pikeun ningkat Pilihan sarta aplikasi tina bit PDC pertambangan. Pilihan anu bijaksana sareng pamanfaatan anu leres tina bit PDC pertambangan tiasa maksimalkeun efektivitasna, ngaminimalkeun limbah sumber daya, sareng ningkatkeun kaamanan, efisiensi, sareng prakték ramah lingkungan dina pertambangan batubara.