كيف تعمل منصة الحفر DTH: شرح مبدأ تأثير قاع البئر
تُستخدم حفارات الآبار العميقة في الإنشاءات والسكك الحديدية والطرق السريعة ومشاريع المياه والطاقة الكهرومائية والتعدين واستخراج المحاجر. وهي تقوم بحفر ثقوب التثبيت وثقوب مسامير الصخور وثقوب التفجير وثقوب الحقن وغيرها من الفتحات في الصخور الصلبة.
قد تبدو هذه الآلة مثل آلة الحفر الدورانية التقليدية، لكن أهم اختلاف فيها هو مكان توليد طاقة الصدم.
تعمل آلية الصدم داخل الفتحة
في حفارات الصخور التقليدية ذات المطرقة العلوية، تبقى آلية الصدم عند السطح. يجب أن تنتقل طاقة الصدم عبر قضبان الحفر قبل أن تصل إلى رأس الحفر. ومع ازدياد عمق الحفرة، قد تزداد خسائر الطاقة والاهتزازات في سلسلة الحفر.
في جهاز الحفر المطرقي، يوضع المطرقة مباشرة خلف رأس الحفر في قاع البئر. يقوم المكبس بضرب رأس الحفر في قاع البئر، بينما يقوم الهواء المضغوط بتشغيل المطرقة ويساعد في إزالة نواتج الحفر.
نظراً لأن الصدمة تتولد بالقرب من سطح الصخر، فإن الطاقة المفقودة عبر سلسلة الحفر تكون أقل. ولهذا السبب، يمكن لتقنية الحفر بالصدمة الهوائية أن تحافظ على أداء قوي في الآبار العميقة ذات الصخور الصلبة.
تتضمن مجموعة الحفر النموذجية بتقنية DTH ما يلي:
مثقاب
مطرقة DTH
قضبان الحفر
اتصال جوي
خط إمداد الهواء
أسطوانة التحكم بالضغط أو أسطوانة التغذية
إطار الحفر
يجب أن يتناسب المطرقة والريشة مع قطر الحفرة، ونوع التكوين الصخري، وضاغط الهواء، وقدرة جهاز الحفر. لا يمكن للمطرقة القوية أن تعوض عن نقص إمدادات الهواء أو اختيار ريشة غير مناسبة.
المكونات الرئيسية لجهاز استقبال البث المباشر عبر الأقمار الصناعية (DTH) كبير الحجم
تحتوي منصة DTH الكبيرة المثبتة على زاحف على عدة أنظمة تعمل معًا.
إطار الحفر:يعمل إطار الحفر كدليل توجيهي للرأس الدوار ونظام التغذية وسلسلة الحفر. ويجب أن يظل صلباً ومحاذياً أثناء عملية الحفر.
انزلاق أو عربة:عادةً ما يكون المنزلق عبارة عن هيكل صندوقي ملحوم يدعم ويربط إطار الحفر بالآلة الرئيسية.
رأس دوار:يتضمن النظام الدوار عادةً محركًا هيدروليكيًا، ومجموعة مغزل، ووصلة قضيب، ولوحة انزلاق، وممر هواء مركزي. يقوم الرأس الدوار بتدوير سلسلة الحفر بينما يمر الهواء المضغوط عبر القضبان المجوفة.
نظام التغذية:يقوم محرك التغذية الهيدروليكي، والتروس، والسلسلة، ونوابض التخميد بتحريك رأس الحفر الدوار وسلسلة الحفر على طول الإطار. يجب أن تكون قوة التغذية ثابتة. فالتغذية المفرطة أو غير المنتظمة قد تزيد من انحناء قضيب الحفر وتآكل رأس الحفر.
جهاز تغيير أو إزالة القضيب:قد تستخدم منصات الحفر الأكبر حجماً أذرعاً علوية وسفلية لمعالجة القضبان، وملاقط القضبان، والأسطوانات الهيدروليكية لإضافة أو إزالة القضبان بكفاءة أكبر.
نظام التحكم بالغبار:ينتج عن الحفر بتقنية DTH غبار صخري ونفايات حفر. وبحسب الموقع، قد تستخدم الحفارة أنظمة تجميع الغبار الجاف، أو أنظمة كبح الغبار الرطب، أو أنظمة مشتركة، أو أنظمة التحكم بالغبار الرغوي.
نظام حركة الزاحف:يتضمن هيكل الزاحف بشكل عام إطار الحركة، والمحركات الهيدروليكية، ومخفضات السرعة الكوكبية، والمسارات، وعجلات القيادة، والبكرات الوسيطة، ومكونات شد المسار.
الهيكل الرئيسي:يتم تركيب ضاغط الهواء، وجامع الغبار، وخزان الزيت الهيدروليكي، ومجموعة المضخات، ومجموعة الصمامات، وكابينة المشغل على الإطار الرئيسي.
نظام تدوير الآلة:يسمح محرك الدوران والفرامل والمخفض والترس الصغير ومحمل الدوران للهيكل العلوي بالدوران بالنسبة للهيكل السفلي.
آلية تأرجح إطار المثقاب:تسمح الأسطوانات المتأرجحة ودبابيس المحور والأقواس للإطار بالتحرك جانبياً وضبط زاوية الحفر.
نظام الهواء المضغوط والمطرقة:يُستخدم ضاغط الهواء اللولبي عادةً لتزويد مطرقة الحفر العمودي بالهواء المضغوط. وقد يدعم نظام الهواء نفسه وظيفة النفخ العكسي أو التنظيف لجامع الغبار ذي التدفق الصفائحي.
كيفية التحكم في دورة الحفر
أثناء عملية الحفر، يقوم رأس الدوران بتدوير القضبان والمثقاب بينما يقوم نظام التغذية بتطبيق قوة مضبوطة. يقوم مكبس مطرقة الحفر العمودية بضرب المثقاب بشكل متكرر، مما يؤدي إلى تكسير الصخور في قاع البئر.
يؤدي الهواء المضغوط وظيفتين:
إنه يحرك مكبس المطرقة.
إنها تحمل الصخور المتكسرة والغبار خارج الحفرة.
إذا كان حجم الهواء منخفضًا جدًا، فقد يفقد المطرقة تردد الطرق، وقد لا يتم تنظيف الثقب بشكل صحيح. يمكن أن تتراكم النشارة حول رأس المثقاب، مما يؤدي إلى إعادة الشحذ، وانخفاض الاختراق، وزيادة التآكل، واحتمالية الانحشار.
يُعد نظام التغذية عاملاً مهماً أيضاً. يجب أن يتقدم المثقاب بمعدل يتناسب مع قدرة رأس الحفر على تكسير الصخور وإزالتها. قد تؤدي قوة التغذية الزائدة إلى تحميل زائد على رأس الحفر وقضبان التثبيت، بينما قد تؤدي القوة المنخفضة إلى عدم كفاءة التلامس واهتزازات غير ضرورية.
كيفية ترتيب جهاز استقبال البث الفضائي المباشر للأغراض العامة
يتكون جهاز الحفر القياسي DTH بشكل عام من سلسلة الحفر، وريشة الحفر، ومطرقة DTH، بالإضافة إلى أنظمة الدوران والهواء والرفع والتحكم في الضغط.
قد يشتمل نظام تزويد الهواء الدوار على محرك دوار، وعلبة تروس دوارة، ومفصل هوائي. يستخدم المفصل الهوائي جسمًا، وأختامًا، ومحورًا مجوفًا، ووصلة قضيب لتوصيل الهواء المضغوط عبر سلسلة الحفر الدوارة.
يمكن أن يساعد مشبك القضيب الهوائي في توصيل القضيب وإزالته.
يستخدم نظام الرفع والتحكم بالضغط محرك رفع، وعلبة تروس، وسلسلة رفع، وأسطوانة ضغط، ونظام بكرات. أثناء العمل العادي، تعمل أسطوانة الضغط من خلال نظام البكرات لتوفير تغذية متحكم بها وحفر لتخفيف الضغط.
يسمح هذا الترتيب للمشغل بإدارة الدوران والتغذية والرفع والضغط السفلي كعملية واحدة منسقة.
لماذا يُعدّ تطابق المكونات أمراً مهماً؟
يعتمد أداء الحفر بتقنية DTH على تفاعل جميع المكونات الرئيسية.
قبل اختيار جهاز الحفر أو استبدال المطرقة، راجع ما يلي:
قطر الثقب المطلوب
عمق الثقب وزاويته
صلابة الصخور وقدرتها على التآكل
معدل الاختراق المتوقع
ضغط الضاغط وحجم الهواء
قطر قضيب الحفر والسن اللولبي
تخطيط زر البت
طريقة إزالة الغبار والقصاصات
قوة التغذية المتاحة
الوصول إلى الموقع والتنقل
ينبغي اختيار المطرقة، والريشة، وقضيب الحفر، ووصلة الساق، والضاغط، ونظام التحكم بالغبار كحزمة واحدة.
على سبيل المثال، قد لا يكون المثقاب المصمم للجرانيت الكاشط الخيار الأمثل للحجر الجيري المتشقق. كما أن سلسلة الحفر الطويلة ذات المحاذاة غير الدقيقة قد تفقد الطاقة وتُحدث انحرافًا حتى عندما يكون المطرقة نفسها تعمل بشكل صحيح.
تبدأ الصيانة بالهواء والمحاذاة والتآكل
يجب فحص جهاز استقبال البث الفضائي بانتظام للتأكد من:
تسرب الهواء عند المفاصل والوصلات
خيوط قضيب مهترئة
قضبان حفر مثنية
مكونات التوجيه السائبة
صوت مطرقة غير طبيعي
انخفاض معدل الاختراق
ضعف نظام تجميع الغبار
تآكل المسار أو نظام التغذية
يجب فحص رأس الحفر بعد الانتهاء من عملية الحفر. قد يشير تآكل الزر، وفقدان قياس القطر، وتلف جسم رأس الحفر، ونمط التآكل غير المتساوي إلى أن تصميم رأس الحفر أو معايير الحفر لا تتناسب مع التكوين الجيولوجي.
حفر DTH لمشاريع الصخور الحديثة
لا تزال حفارات DTH مهمة لأنها تجمع بين الحفر عالي التأثير وزوايا الثقوب المرنة، والقدرة الجيدة على الحركة، وإزالة القطع بكفاءة.
تُستخدم هذه الأدوات في التعدين واستخراج المحاجر، وأساسات الركائز، وتثبيت المنحدرات، وحفر الأنفاق، وحفر آبار المياه، وبناء الطرق، وأعمال البنية التحتية. وفي كل تطبيق، تتحقق أفضل النتائج من خلال مطابقة جهاز الحفر ومجموعة الأدوات مع نوع الصخر، بدلاً من اختيار المكونات بناءً على الحجم أو السعر فقط.
