Como usar martelos e brocas DTH cientificamente para obter operações de perfuração eficientes?

1. A velocidade do martelo DTH durante a perfuração

A velocidade do martelo DTH, durante o processo de perfuração, a principal função da rotação do martelo DTH é fazer a liga da broca girar um certo ângulo para impactar a rocha na próxima vez. Existem muitas descrições da velocidade do martelo DTH em alguns materiais domésticos. Mas de acordo com nossa experiência, ao impactar rocha dura, é mais razoável que o martelo DTH gire 1/3~1/2 para cada impacto do martelo DTH. Um grande número de testes também provou a influência da velocidade do martelo DTH na velocidade de perfuração da rocha. Muito rápido ou muito lento afetará a eficiência da perfuração.

Fórmula de velocidade de perfuração de martelo DTH: n=fd/πD

n------- Velocidade do martelo DTH (r/min)

f-------- Frequência de impacto do martelo DTH (vezes/min)

d-------- diâmetro da liga do dente lateral da broca (mm)

π----- pi (3,14)

D-------- diâmetro do furo de perfuração (mm)

A velocidade do martelo DTH não está relacionada apenas à frequência do martelo, ao diâmetro do furo de perfuração, ao diâmetro da liga do dente lateral da broca, mas também tem uma ótima relação com as propriedades da rocha.

As sugestões de otimização de velocidade para diferentes tipos de rochas são as seguintes:

Rocha macia (como xisto, lamito, etc.): Este tipo de rocha tem baixa dureza e a velocidade pode ser aumentada apropriadamente. Geralmente, é recomendado ser de 20-40r/min. Uma velocidade mais alta pode acelerar a eficiência de britagem e evitar a extrusão excessiva da broca na rocha macia, resultando em broca pegajosa.

Rochas de dureza média (como calcário, arenito, etc.): A velocidade convencional é mais adequada, de 10 a 30 rpm, o que pode garantir que a broca possa impactar e esmagar a rocha de forma eficaz, sem causar desgaste prematuro da broca devido à velocidade excessiva.

Rocha dura (como granito, basalto, etc.): Ao impactar rocha dura, a velocidade não deve ser muito rápida. É recomendado ser de 5-15r/min. A velocidade mais lenta permite que a broca utilize totalmente a energia do impacto e evite desgaste excessivo ou mesmo rachaduras nos dentes da liga devido à rotação de alta velocidade.

Em operações de perfuração, a vida útil e o custo da broca são de grande preocupação para cada usuário, então como melhorar a vida útil da broca precisa ser explorado. Uma seleção de velocidade razoável pode não apenas aumentar a velocidade de perfuração, mas também aumentar a vida útil da ferramenta de perfuração e reduzir o custo de uso. Como a velocidade de perfuração está relacionada a muitos fatores, seja pressão, dureza da rocha, frequência do martelo no fundo do furo ou o formato e tamanho dos dentes de liga da broca, temos que fazer correções de acordo com as condições reais ao perfurar rochas. Para construção de poços de água, a velocidade geral de 10~30 r/min é mais razoável.

2. Pressão axial durante a perfuração

O principal objetivo da pressão axial (pressão de perfuração) do martelo de fundo de poço durante a perfuração é superar a força de reação durante o impacto e fazer com que a liga da broca fique em contato próximo com a rocha no fundo do poço. Está relacionado ao tipo de martelo de fundo de poço, à dureza da rocha e à pressão fornecida ao martelo de fundo de poço pelo compressor de ar. Cada martelo de fundo de poço tem sua própria faixa de pressão axial. À medida que o diâmetro do furo aumenta, a pressão axial aumenta; à medida que a pressão aumenta, a pressão axial aumenta; à medida que a dureza da rocha aumenta, a pressão axial aumenta. Mas, geralmente, recomendamos aplicar 6 kg a 14,6 kg de pressão axial por milímetro do diâmetro do furo.

Por exemplo, ao usar um martelo de fundo de poço SPM360 com uma broca SPM360-152 para perfurar um furo de 152 mm de diâmetro a uma pressão menor que 1,7 Mpa, a pressão axial necessária é 6 Kg × 152 = 912 Kg. Mas quando a rocha é mais dura, precisamos aumentar a pressão axial adequadamente, o que pode ser determinado observando o uso da ferramenta de perfuração no local.

Sugestões de otimização para pressão axial sob diferentes tipos de rochas:

Rocha macia: A pressão axial não deve ser muito grande. É recomendado aplicar 4-8 kg de pressão axial por milímetro de diâmetro de perfuração. Pressão axial excessiva pode facilmente fazer com que a broca afunde em rocha macia e cause travamento da broca.

Rocha média-dura: De acordo com recomendações convencionais, é aplicada uma pressão axial de 6-12 kg por milímetro de diâmetro de perfuração para esmagar efetivamente a rocha.

Rocha dura: A pressão axial precisa ser aumentada adequadamente. 8-14,6 kg de pressão axial é aplicada por milímetro de diâmetro de perfuração para garantir que a broca possa impactar efetivamente a rocha dura.

Mas quando realizamos a construção de furos profundos, devemos considerar o peso da ferramenta de perfuração, então a pressão axial real que obtemos deve ser:

Pressão axial real = pressão axial teórica - peso morto da haste de perfuração - peso morto do martelo no fundo do furo - peso morto da broca de perfuração

Experimentos mostraram que uma pressão axial razoável pode melhorar a eficiência da perfuração. Aumentar cegamente a pressão axial não só deixará de melhorar a eficiência do impacto, mas também agravará o desgaste da broca. Portanto, a seleção razoável da pressão axial deve considerar os seguintes fatores: o tipo de martelo DTH e o diâmetro do furo; as propriedades físicas e mecânicas da rocha, principalmente a dureza da rocha; a pressão e o volume de gás fornecidos pelo compressor de ar ao martelo DTH.

3. Torque durante a perfuração

O torque necessário para o martelo DTH perfurar furos é fornecido principalmente pelo equipamento de perfuração, que serve principalmente para permitir que o martelo DTH atinja a rotação necessária durante a construção. Geralmente, o torque de rotação necessário para cada milímetro do diâmetro do furo é de 1,06 N・M, o que é mais razoável, mas considerando outros fatores no furo, recomendamos que o torque para cada milímetro (mm) do diâmetro do furo seja de cerca de 2,7 N・M. Ao mesmo tempo, conforme a profundidade do furo aumenta, o torque também precisa aumentar; a dureza da rocha se torna mais dura e o torque também precisa ser aumentado. Portanto, ao perfurar, devemos considerar: o diâmetro do furo; a profundidade do furo; a formação rochosa.

▷ Sugestões de otimização de torque para diferentes tipos de rochas:

Rocha macia: A demanda de torque é relativamente pequena, cerca de 1,5-2,2 N・M por milímetro do diâmetro do furo. Um torque menor pode atender às necessidades de perfuração de rocha macia e evitar o colapso do furo devido ao torque excessivo.

Rocha média-dura: O torque recomendado por milímetro de diâmetro de perfuração é de 2 - 2,5 N・M para garantir que o martelo gire de forma estável em rocha média-dura.

Rocha dura: O torque por milímetro de diâmetro de perfuração pode ser aumentado para 2,5 - 3 N・M para melhorar a capacidade de britagem de rocha dura.

A análise acima concluiu os "três elementos" do martelo de fundo de poço e da broca durante a perfuração, a saber, velocidade, pressão axial e torque. A seleção razoável dos três elementos da perfuração durante a perfuração pode efetivamente melhorar a eficiência da perfuração e reduzir os custos de uso.