¿Cómo utilizar martillos DTH y brocas científicamente para lograr operaciones de perforación eficientes?
1. La velocidad del martillo DTH durante la perforación
La velocidad del martillo DTH, durante el proceso de perforación, la función principal de la rotación del martillo DTH es hacer que la aleación de la broca gire un cierto ángulo para impactar la roca la próxima vez. Hay muchas descripciones de la velocidad del martillo DTH en algunos materiales domésticos. Pero según nuestra experiencia, al impactar roca dura, es más razonable que el martillo DTH gire 1/3~1/2 por cada impacto del martillo DTH. Una gran cantidad de pruebas también han demostrado la influencia de la velocidad del martillo DTH en la velocidad de perforación de roca. Demasiado rápido o demasiado lento afectará la eficiencia de perforación.
Fórmula de velocidad de perforación con martillo DTH: n=fd/πD
n------- Velocidad del martillo DTH (rpm)
f-------- Frecuencia de impacto del martillo DTH (veces/min)
d-------- Diámetro del diente lateral de la broca (mm)
π----- pi (3,14)
D-------- diámetro del orificio de perforación (mm)
La velocidad del martillo DTH no solo está relacionada con la frecuencia del martillo, el diámetro del orificio de perforación y el diámetro de la aleación de los dientes laterales de la broca, sino que también tiene una gran relación con las propiedades de la roca.
Las sugerencias de optimización de velocidad para diferentes tipos de rocas son las siguientes:
Roca blanda (como pizarra, lutita, etc.): este tipo de roca tiene una dureza baja y la velocidad se puede aumentar de forma adecuada. Por lo general, se recomienda que sea de 20 a 40 r/min. Una velocidad más alta puede acelerar la eficiencia de trituración y evitar la extrusión excesiva de la broca en la roca blanda, lo que da como resultado una broca pegajosa.
Roca de dureza media (como piedra caliza, arenisca, etc.): la velocidad convencional es más adecuada a 10-30 r/min, lo que puede garantizar que la broca pueda impactar y triturar la roca de manera efectiva y no provocará un desgaste prematuro de la broca debido a una velocidad excesiva.
Roca dura (como granito, basalto, etc.): al impactar rocas duras, la velocidad no debe ser demasiado rápida. Se recomienda que sea de 5 a 15 r/min. La velocidad más lenta permite que la broca utilice por completo la energía del impacto y evita el desgaste excesivo o incluso el agrietamiento de los dientes de aleación debido a la rotación a alta velocidad.
En las operaciones de perforación, la vida útil y el costo de la broca son de gran preocupación para todos los usuarios, por lo que es necesario explorar cómo mejorar la vida útil de la broca. Una selección de velocidad razonable no solo puede aumentar la velocidad de perforación, sino también aumentar la vida útil de la herramienta de perforación y reducir el costo de uso. Dado que la velocidad de perforación está relacionada con muchos factores, ya sea la presión, la dureza de la roca, la frecuencia del martillo en el fondo del pozo o la forma y el tamaño de los dientes de aleación de la broca, tenemos que hacer correcciones de acuerdo con las condiciones reales al perforar rocas. Para la construcción de pozos de agua, la velocidad general de 10 a 30 r/min es más razonable.
2. Presión axial durante la perforación
El objetivo principal de la presión axial (presión de perforación) del martillo de fondo durante la perforación es superar la fuerza de reacción durante el impacto y hacer que la aleación de la broca entre en estrecho contacto con la roca en el fondo del pozo. Está relacionada con el tipo de martillo de fondo, la dureza de la roca y la presión proporcionada al martillo de fondo por el compresor de aire. Cada martillo de fondo tiene su propio rango de presión axial. A medida que aumenta el diámetro del pozo, aumenta la presión axial; a medida que aumenta la presión, aumenta la presión axial; a medida que aumenta la dureza de la roca, aumenta la presión axial. Pero, en general, recomendamos aplicar de 6 kg a 14,6 kg de presión axial por milímetro de diámetro del pozo.
Por ejemplo, al utilizar un martillo de fondo SPM360 con una broca SPM360-152 para perforar un orificio de 152 mm de diámetro a una presión inferior a 1,7 MPa, la presión axial necesaria es de 6 kg × 152 = 912 kg. Pero cuando la roca es más dura, necesitamos aumentar la presión axial de forma adecuada, lo que se puede determinar observando el uso de la herramienta de perforación en el lugar.
Sugerencias de optimización para la presión axial bajo diferentes tipos de rocas:
Roca blanda: la presión axial no debe ser demasiado grande. Se recomienda aplicar una presión axial de 4 a 8 kg por milímetro de diámetro de perforación. Una presión axial excesiva puede hacer que la broca se hunda fácilmente en la roca blanda y provoque un atasco en la perforación.
Roca semidura: Según recomendaciones convencionales, se aplica una presión axial de 6-12 Kg por milímetro de diámetro de perforación para triturar eficazmente la roca.
Roca dura: La presión axial debe aumentarse adecuadamente. Se aplica una presión axial de 8 a 14,6 kg por milímetro de diámetro de perforación para garantizar que la broca pueda impactar eficazmente la roca dura.
Pero cuando realizamos la construcción de agujeros profundos, debemos considerar el peso de la herramienta de perforación, por lo que la presión axial real que obtengamos debe ser:
Presión axial real = presión axial teórica - peso muerto de la varilla de perforación - peso muerto del martillo de fondo - peso muerto de la broca
Los experimentos han demostrado que una presión axial razonable puede mejorar la eficiencia de la perforación. Aumentar la presión axial a ciegas no solo no mejorará la eficiencia del impacto, sino que también agravará el desgaste de la broca. Por lo tanto, la selección razonable de la presión axial debe considerar los siguientes factores: el tipo de martillo DTH y el diámetro del orificio; las propiedades físicas y mecánicas de la roca, principalmente la dureza de la roca; la presión y el volumen de gas proporcionados por el compresor de aire al martillo DTH.
3. Par durante la perforación
El par de torsión necesario para que el martillo DTH perfore agujeros lo proporciona principalmente la plataforma de perforación, que sirve principalmente para permitir que el martillo DTH logre la rotación requerida durante la construcción. Generalmente, el par de torsión de rotación requerido para cada milímetro del diámetro del agujero es de 1,06 N・M, lo cual es más razonable, pero considerando otros factores en el agujero, recomendamos que el par de torsión para cada milímetro (mm) del diámetro del agujero sea de aproximadamente 2,7 N・M. Al mismo tiempo, a medida que aumenta la profundidad del agujero, el par de torsión también debe aumentar; la dureza de la roca se vuelve más dura y el par de torsión también debe aumentarse. Por lo tanto, al perforar, debemos considerar: el diámetro del agujero; la profundidad del agujero; la formación rocosa.
▷ Sugerencias de optimización de torque para diferentes tipos de rocas:
Roca blanda: la demanda de torque es relativamente pequeña, alrededor de 1,5-2,2 N·M por milímetro de diámetro del orificio. Un torque menor puede satisfacer las necesidades de perforación de roca blanda y evitar el colapso del orificio debido a un torque excesivo.
Roca semidura: El torque recomendado por milímetro de diámetro de perforación es de 2 - 2,5 N・M para garantizar que el martillo gire de manera estable en roca semidura.
Roca dura: El torque por milímetro de diámetro de perforación se puede aumentar a 2,5 - 3 N・M para mejorar la capacidad de trituración de roca dura.
El análisis anterior ha llegado a la conclusión de que los tres elementos del martillo y la broca durante la perforación son la velocidad, la presión axial y el par. La selección razonable de los tres elementos durante la perforación puede mejorar eficazmente la eficiencia de la perforación y reducir los costos de uso.
