إدخال قضيب الحفر التأثيري
عند اختيار قضيب الحفر لحفر الصخور الصدمي، يواجه مهندسو التعدين العديد من العوامل التي يجب مراعاتها، بما في ذلك قطر القضيب، وشكل المقطع العرضي، ونوع فولاذ الحفر وعملية المعالجة الحرارية. ولا يتأثر الاختيار بالشروط الفنية فحسب، بل أيضًا بالتفضيلات الإقليمية ومدى التوفر في السوق.
هناك نوعان أساسيان من قضبان الحفر المنتجة حاليًا: الأول ذو ذيل حفر مطروق، والثاني مزود بخيوط في كل طرف. الأول مناسب لرؤوس الحفر المتكاملة أو المدببة أو الملولبة. يتم استخدام الثاني في حالة ذيل الحفر، مثل قضيب حفر واحد لحفر الصخور من نوع السكك الحديدية، أو قضيب حفر تجميع قضيب متصل بجلبة قضيب ملولبة.
أنواع الصلب الحفر
يتم دحرجة فولاذ الحفر المجوف على الساخن من كتلة فولاذية ذات قلب معدني كامل دائري إلى مقطع عرضي دائري أو سداسي وأطوال مختلفة. يجب اختيار التركيب الكيميائي للصلب بشكل جيد والتحكم فيه بدقة لجعله مناسبًا لنوع قضيب الحفر المطلوب وطريقة المعالجة الحرارية المستخدمة. بعد درفلته إلى الحجم المطلوب، يتم تمديده لتقليل القطر ثم تتم إزالة اللب المعدني.
الفولاذ عالي الكربون الذي يحتوي على 1% كربون و1% كروم، وكمية صغيرة من المنغنيز والموليبدينوم، يتمتع بمقاومة قوية للتعب ويمكن معالجته بالحرارة ولحامه محليًا. يتم استخدامها لصنع قضبان الحفر ذات ذيول الحفر، بما في ذلك قضبان الحفر المتكاملة.
تتضمن عملية التبريد عالية التردد تسخين قطعة العمل بسرعة إلى 900 درجة مئوية ثم تبريدها بسرعة في الماء. يؤدي هذا إلى تغيير الهيكل المعدني ويسبب أيضًا ضغطًا ضاغطًا على السطح. يمكن استخدام طريقة التردد العالي للمعالجة الحرارية المحلية للمخروط وذيل الحفر والخيط، مما يجعل قضيب الحفر مرنًا وقادرًا على تحمل عمليات الانحناء الكبيرة والعمليات الخشنة. السفع الرملي عبارة عن عملية تصلب تعمل على البارد وتزيل عيوب السطح وتطيل عمر الخدمة.
يتم استخدام الفولاذ الكربوني المنخفض والمتوسط الذي يحتوي على 0.2 ~ 0.27٪ كربون، 2 ~ 3٪ كروم أو نيكل، والمنغنيز أو الموليبدينوم لصنع قضبان التمديد، وذيول قضبان التمديد، وأكمام قضبان التمديد وأجسام مثقاب الحفر. وهي بشكل عام مكربنة بالكامل. أثناء عملية الكربنة، يتم تعليق مجموعة من 200 إلى 300 قضيب حفر في قفص ويتم معالجتها في جو غني بالكربون عند درجة حرارة 925 درجة مئوية في فرن الحفرة لمدة 6 ساعات تقريبًا. بسبب الكربنة، يتغير التركيب الكيميائي الأساسي وخصائص الطبقة الخارجية، مما يتسبب في زيادة الحجم وضغط الضغط. تحدث هذه العملية على السطح بأكمله، بما في ذلك فتحات التنظيف الداخلية، مما يؤدي إلى تحسين المتانة وقوة الكلال والصلابة والصلابة لقضيب الحفر، بالإضافة إلى مقاومته للتآكل والتآكل. عند الحفر الرطب، من المهم بطبيعة الحال تحسين مقاومة التآكل والتآكل من أجل حماية فتحات الشطف. تشير التقارير إلى أن حوالي 95% من أجزاء قضيب التوصيل المستخدمة في الحفر الرطب في الآبار تحت الأرض يتم كربنة ككل، بما في ذلك غلاف قضيب التوصيل وخيط لقمة الحفر. عندما يتم كربنة هذا النوع من الفولاذ جزئيًا، يكون من الصعب إجراء عملية التلدين الموضعي بسبب ذلك"التلدين"سيتم تشكيل المناطق.
إنها عملية صعبة من الناحية الفنية لحام صفائح الكربيد في الفولاذ المكربن لعمل تدريبات متكاملة، لكن بعض الشركات المصنعة حققت النجاح. يتم استخدام قضبان الحفر المتكاملة للخدمة الشاقة التي تنتجها في تدريبات الصخور عالية الطاقة لحفر الصخور الميكانيكي. يُذكر أن عمر الخدمة الخاص بها يبلغ ثلاثة أضعاف عمر الفولاذ عالي الكربون، مثل 900 متر مقابل 300 متر.
هناك نوع آخر من سبائك الفولاذ منخفض الكربون يتمتع بقابلية تصنيع جيدة بشكل خاص. أنه يحتوي على النيكل والكروم. بشكل عام، يتم أيضًا كربنة هذا الفولاذ ككل. يتم استخدام فولاذ الكربون والنيكل والكربون المتوسط (0.42%) في بعض المصانع لتصنيع قضبان حفر متكاملة طويلة للخدمة الشاقة.
يمكن فوسفات السطح الخارجي وفتحات التنظيف لمنع الصدأ. ويمكن أيضًا وضع طبقة شمعية واقية أثناء التخزين. يمكن أن يسبب التآكل والصدأ تشققات التعب المبكرة.
عند حفر الصخور الصلبة الكاشطة باستخدام مثقاب الصخور الرطبة، يفضل بشكل عام قضبان الحفر المكربنة بالكامل. ومع ذلك، عند حفر الصخور على خطوات الحفرة المفتوحة ذات المفاصل أو التكوينات الصخرية المكسورة، يكون قضيب الحفر في خطر الانحناء الشديد، وقد ينكسر قضيب الحفر المكربن. يمكن لقضبان الحفر ذات التردد العالي أن تتكيف بشكل أفضل مع هذا الوضع. نظرًا لأن قضبان الحفر بالتبريد عالية التردد تتمتع بصلابة أكبر، فهي لا تتضرر بسهولة بسبب الصدمات الناجمة عن التأثيرات العرضية أو المتعمدة، كما أنها لا تتضرر بسهولة بسبب الخيوط السائبة الناتجة عن قوة الدفع غير الكافية، مما يسبب تسخينًا محليًا وأضرارًا. قد يتسبب تطهير الهواء المضغوط أيضًا في حدوث تسخين محلي وتآكل السطح. قضبان الحفر ذات التردد العالي ليست عرضة لهذه الظاهرة، ولكنها عرضة لارتداء الخيوط.
عندما يكون البئر ضحلًا، على سبيل المثال أقل من 6 أمتار، أو عندما يتعمق البئر، يتم استخدام مجموعة من قضبان الحفر بأطوال مختلفة، أو يتم استخدام مثقاب واحد يساوي عمق البئر، وهو يستخدم على نطاق واسع اليوم. هذا النوع من قضبان الحفر مصنوع بذيل حفر. يكون رأس الحفر إما متكاملاً مع قضيب الحفر أو رأس حفر متحرك متصل بواسطة مخروط أو خيط. قضبان الحفر ذات ذيل الحفر مصنوعة من فولاذ الحفر السداسي بأبعاد جانبية متقابلة 19 مم أو 22 مم أو 25 مم، وتستخدم لحفر الصخور المحمولة باليد، وحفر الصخور ذات الأرجل الهوائية ومركبات الحفر الآلية لحفر الثقوب في أوجه العمل أو الصخور البراغي. كما هو مذكور أعلاه، هذا النوع من قضبان الحفر مصنوع بشكل عام من سبائك الفولاذ التي تحتوي على نسبة عالية من الكربون والكروم. يمكن لهذه السبيكة الفولاذية أن تتحمل الانحناء دون أن تنكسر أو تشوه دائم.
يتم إخماد نهاية ذيل الحفر (إذا لم يتم كربنة قضيب الحفر بالكامل) بشكل منفصل لتحمل ضغوط الصدمات الناتجة عن المكبس وعزم الدوران الدوار. إذا كان رأس الحفر متصلاً بواسطة مخروط، فيمكن أيضًا معالجته بالحرارة بشكل منفصل. يجب أن يجعل الهيكل العام لقضيب الحفر إجمالي عمر التآكل لكربيد التنجستن مساويًا لعمر الكلال لقضيب الحفر. ومع ذلك، فإن هذا النهج غير واقعي في الصخور شديدة الكشط، ومن الأفضل استخدام رأس الحفر المباشر.
بالنسبة لحفر الصخور الميكانيكي الذي يستخدم الماء عالي الضغط لغسل قطع الصخور، يجب أن يكون قضيب الحفر مزودًا بختم ذيل الحفر لمنع دخول ماء التنظيف إلى حفر الصخور، لأنه بالنسبة لتدريبات الصخور الهوائية، قد يؤثر هذا الوضع على التشحيم ويسبب جليد.
توفر شركة مصنعة واحدة على الأقل قضيب حفر شاملًا برأس حفر مسنن كروي بدلاً من رأس حفر مشقوق. يعد قضيب الحفر الشامل برأس الحفر المتقاطع مناسبًا للصخور المكسورة أو المكسورة، نظرًا لوجود خطر قرصة لقمة الحفر عند الحفر في هذه الصخور. ومع ذلك، فإن رأس المثقاب المشقوق يتمتع بميزة رائعة تتمثل في سهولة الطحن.
ذيل الحفر موصل
عند استخدام قضيب التوصيل لحفر ثقوب عميقة، يتم إدخال ذيل حفر قضيب التوصيل في جلبة ذيل الحفر الخاصة بمثقاب الصخور، ويتم توصيل جلبة قضيب التوصيل بقضيب الحفر الأول في مجموعة قضبان الحفر. نظرًا لأن مثاقب الصخور المصنعة من قبل الشركة المصنعة لمثقاب الصخور تحتوي على أكمام حفر من هياكل مختلفة، فهناك أنواع عديدة من ذيول حفر قضبان التوصيل. أبسطها هو ساق ذات أكتاف سداسية، والبعض الآخر يختلف في التعقيد، مع الزعماء أو المفاتيح.
يجب أن يقوم الساق بنقل طاقة الصدم وعزم الدوران والدفع إلى قضيب الحفر، كما يجب أن يتمتع الوجه الخلفي والخيوط والخيوط أو الساق بمقاومة تآكل عالية. تنتشر موجة الصدمة الناتجة عن المكبس بسرعة الصوت في الفولاذ (حوالي 5000 م/ث) وبتردد 60 مرة/ث. تحدث عمليات إزاحة صغيرة عند الوصلة الملولبة، ويجب تقليل التآكل الناتج عن طريق الفولاذ المقاوم للتآكل، والذي يتميز بخصائص أن يصبح هشًا ولكنه لا يفقد قوة الكلال. الفولاذ الأكثر ملاءمة هو فولاذ الكروم منخفض الكربون أو فولاذ النيكل والكروم، والمعالجة الحرارية الشائعة هي الكربنة الكاملة.
عند حفر ثقوب ضحلة، من الأفضل توصيل مثقاب ساق وريشة حفر حية لحفر الصخور من النوع السكة بعد الساق بدلاً من استخدام ساق واحدة مع ساق، خاصة عند حفر ثقوب كبيرة القطر في الصخور الصلبة واستخدام تدريبات الصخور عالية الطاقة. تسمح هذه الطريقة باستبدال المحول وغطاء المحول وقضيب الحفر ورأس الحفر عند الضرورة. ومع ذلك، نظرًا لأن غلاف المحول يمر عبر حامل مثقاب مفتوح، فهناك عيب يتمثل في فقدان طول الامتداد، وهو ما يعادل طول المحول.
عند حفر حفرة انفجارية متدرجة، يجب فصل القسم الأول من قضيب الحفر عن المحول قبل إضافة المحول. مع غلاف المحول، من الممكن أن يسقط، لذلك يفضل أحيانًا استخدام محول بخيوط داخلية. ما لم يتم استخدام جميع الخيوط الأنثوية، يتم توصيل غلاف المحول بالطرف السفلي لقضيب الحفر. بالمقارنة مع استخدام غلاف المحول، يتم تشكيل اتصال أكثر صلابة بين محول الحفر وقضيب الحفر الأول. إذا حدثت ضغوط انحناء كبيرة في محول الحفر بسبب انحراف فتحة الانفجار، فمن المرجح أن تتضرر الوصلة الصلبة.
هناك"نحيل"قسم انتقالي بين ذيل محول الحفر والجزء الملولب، والذي يقال إنه يجعل محول الحفر مرنًا وقادرًا على تحمل ضغوط الانحناء.
يدخل وسط التنظيف (الماء أو الهواء المضغوط) إلى ثقب الانفجار من خلال إبرة الماء الخاصة بمثقاب الصخور أو جهاز دوار مستقل. عند التنظيف بالماء عالي الضغط (أكثر من 8 بار)، يجب استخدام جهاز دوار مستقل. تحتوي مثاقب الصخور الهيدروليكية الحديثة على نظام تطهير متكامل في نهاية غلاف ذيل الحفر.
ربط قضبان
قضبان حفر الصخور العميقة مصنوعة من فولاذ الكروم والموليبدينوم الذي يحتوي على 2-3٪ كروم أو نيكل ويمكن أن تكون سداسية أو مستديرة. قطر جسم القضيب والجزء الملولب من قضيب الحفر ذو المقطع الكبير هو نفسه، في حين أن قطر الطرف الملولب لقضيب الحفر الخفيف أكبر. على الرغم من أن قضيب الحفر الأخف ينطوي على خطر انحراف ثقب الانفجار بسبب انخفاض الصلابة، إلا أنه من الملائم أكثر استخدام قضبان الحفر الخفيفة عند الحفر لأعلى. تتطلب قضبان الحفر الخفيفة عمليات تزوير معقدة، والكربنة هي الطريقة الأساسية للحصول على قوة كلال أعلى.
يتم استخدام قضبان الحفر المستديرة التي يبلغ قطرها أكثر من 32 مم لحفر ثقوب عميقة في مركبات الحفر الثقيلة. عند توصيل وتفريغ قضبان الحفر الثقيلة للثقوب العميقة، استخدم أجهزة مساعدة فعالة لميكنة توصيل وتفريغ قضبان الحفر.
الخيوط
هناك أربعة تركيبات أساسية للخيوط لقضبان حفر الصخور:"ر"أو خيط موجة،"ت"أو خيط شبه منحرف،"ج"أو موضوع بداية مزدوجة، و"مرحبا ليد"أو خيط التسنن العكسي (الشكل 1). ال"ت"تم تطوير الخيط بواسطة ساندفيك ويمكن إنتاجه بواسطة شركات مصنعة أخرى بموجب ترخيص من ساندفيك، ولكن في معظم الحالات يتم تمييزه برموز أخرى. يجب أن يتم تصنيع الخيط بأكمله بتفاوتات عالية الدقة وأن يكون له سطح عالي الجودة.
صورة
ال"ر"يحتوي الخيط على زاوية خيط ثابتة قدرها 20 درجة تقاس من محور القضيب وخطوة ثابتة قدرها 0.5 بوصة. يتم استخدامه للقضبان الصغيرة الحجم بأقطار من 22 مم إلى 28 مم. بالنسبة لتدريبات الصخور عالية الطاقة، فمن الممكن إحكام ربطها بشكل زائد"ر"الخيط، ودرجة الشد تعتمد على طاقة التأثير، وعزم الدوران، والمقاومة الناتجة عن الصخور والدفع.
بالمقارنة مع"ر"الخيط،"ت"يحتوي الخيط على زاوية خيط أكبر وتزداد درجة حركته مع زيادة القطر. إنه يتميز بخصائص الضيق المتوازن ويستخدم لقضبان الحفر بأقطار 38 مم و 45 مم."ج"الخيط مناسب للمعدات الأكبر حجمًا، مثل قضبان الحفر بأقطار 51 مم أو 57 مم. إنه يحتوي على خيوط مزدوجة البداية وزاوية ملف تعريف الخيط الخاصة به مشابهة لتلك الخاصة بـ"ت"خيط."مرحبا ليد"شكل سن الخيط على شكل سن المنشار، ويكون أداء التوصيل والتفكيك بينهما"ر"و"تي*"الخيوط. يتم استخدامه لقضبان الحفر التي يتراوح قطرها بين 25 مم و 57 مم، وحجم زاوية خيطها يتراوح بين"ر"و"ت"الخيوط.
عندما يكون حفر الصخور أسهل، يمكن جعل الجزء الملولب على قضيب التوصيل أطول مرتين، بحيث يمكن قطع الجزء الأول من الخيط عند تآكله، ولكن يجب إيلاء اهتمام خاص عند القطع لتجنب الموضعي تسخين وتلطيف قضيب الحفر. في بعض الحالات، يصل قضيب الحفر إلى عمر الكلال بعد تآكل الخيط. يتم تحديد اختيار الخيط ذو البداية المفردة أو المزدوجة من خلال تجربة الفحص لحفر الصخور وظروف الصخور، ولكن الدفع يعد معلمة مهمة.
انجرسول-راند (قامت شركة انجرسول-راند بصنع خيط خاص يتم ربطه بطول قضيب الحفر بالكامل، لذلك عندما يتآكل أحد طرفي الخيط، يمكن قطعه ثم شطبه وإعادة استخدامه. يُذكر أن يتم زيادة العمر الافتراضي بمقدار 5 مرات مقارنة بقضبان الحفر ذات الخيوط الموجودة على الأطراف فقط، والتي تتميز بقوة قص عالية، والسطح صلب، لذلك فهو قوي ومقاوم للتآكل ويستخدم زاوية حلزونية شديدة الانحدار بحيث يمكن فكها بأقل عزم دوران. مواصفاتها هي 32 مم، 38 مم، 44 مم.
تحسين قضيب الحفر
05
جيل جديد من مثاقب الصخور الصدمية، خاصة مثاقب الصخور التي تعمل بالطاقة الهيدروليكية، والتي يمكن أن تفوز في العديد من جوانب حفر الصخور المفتوحة في المنافسة مع المثاقب الدوارة والمثاقب الموجودة أسفل الحفرة. حدثت هذه التطورات بالتزامن مع تحسين قضبان الحفر ولقم الثقب. مع زيادة سرعة الحفر، يجب أن يتمتع قضيب الحفر بصلابة أكبر وعادة ما يكون أثقل. من الواضح أن جهاز المناولة والتحكم الآلي لقضبان الحفر الثقيلة مهمان جدًا وهما من المعدات المساعدة الضرورية.
يتأثر عمر قضيب الحفر بشكل أساسي بسعة موجة الضغط، لذا فإن موجات الضغط الطويلة ذات السعة الصغيرة والتوزيع الموحد هي الأكثر ملاءمة. تنتج تدريبات الصخور ذات التأثير الهيدروليكي هذا النوع من الموجات. بالمقارنة مع المكبس القصير والسميك لحفر الصخور الهوائي، فإن قطر المكبس صغير وطويل. تشير التقديرات إلى أنه من الممكن توفير 15% من تكلفة استهلاك قضبان الحفر باستخدام مثاقب الصخور الهيدروليكية. هناك عامل إيجابي آخر وهو أن قوة مثقاب الصخور يمكن تعديلها بسهولة نسبيًا وفقًا لمطابقة سرعة حفر الصخور وتكلفة قضيب الحفر. بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام أجهزة فتح العين الأوتوماتيكية وأجهزة مكافحة التشويش يمكن أن يمنع أو على الأقل يقلل من حدوث تشويش الحفر.
تشير التقديرات إلى أن الاستثمار الأساسي يمثل 25 ~ 30٪ من تكلفة حفر الصخور، وتمثل قطع الغيار والصيانة 22 ~ 33٪، وتمثل الأجور 12 ~ 25٪، ويمثل استهلاك الطاقة 2 ~ 6٪، وقضبان الحفر وتمثل لقم الثقب ما بين 20 إلى 22%. ومن بين النفقات المذكورة أعلاه، فإن الاختلافات بين المناجم هي أن الفرق كبير جدًا. ومع ذلك، إذا كانت التكلفة الإجمالية لحفر الخام هي 2 دولار/طن، فإن تكلفة قضيب الحفر وريشة الحفر تبلغ 0.4 دولار/طن. إذا انكسر المثقاب في كثير من الأحيان أثناء الحفر، فسيؤدي ذلك إلى زيادة التكاليف وتأخير الوقت. في المناجم الكبيرة، حتى التوفير البسيط في استهلاك لقم الثقب وقضبان الحفر يمكن أن يكون له فوائد كبيرة. من أجل تقليل التكاليف، من المهم جدًا مناقشة الأمر مع الشركة المصنعة لقضيب الحفر واختيار قضيب الحفر بعناية وفقًا لظروف الإنتاج والاستخدام.
صيانة قضبان الحفر
06
تضمن آلة الحفر أن غلاف ذيل الحفر سليم وأن رأس الحفر حاد.
اقلب قضيب التوصيل واستخدم قضبان الحفر في مجموعة قضبان الحفر بدورها لجعل الخيوط في مجموعة قضبان الحفر تتآكل بالتساوي. استخدم غلاف قضيب التوصيل وفقًا للعمر المقابل لقضيب الحفر - غلاف قضيب التوصيل الجديد مع قضيب الحفر الجديد.
عند الحفر الجاف، قم بتنظيف وتشحيم الخيوط باستخدام شحم خاص، واستخدم فقط قضبان الحفر المستقيمة. سيؤدي تسخين قضيب الحفر قبل البدء في الظروف الجوية الباردة إلى إطالة عمره.
قم بالحفر بعناية واستخدم 1/4 إلى 1/2 من قوة مثقاب الصخور عند الحفر. إذا لم يتم محاذاة قضيب الحفر، فإنه يحتاج إلى إعادة الحفر.
استخدم أفضل التوجه. سيؤدي الدفع الزائد إلى ثني القضيب وتقصير عمره الافتراضي، كما يمكن أن يؤدي إلى سد فتحة تطهير رأس الحفر والتسبب في تآكل لوحة كربيد رأس الحفر أو تلفها؛ سيؤدي الدفع غير الكافي إلى تسخين الوصلة، أو إتلاف الوصلة، أو التآكل المفرط أو ارتخاء لوحة كربيد رأس الحفر.
كم القضيب"يستقر"ضد حامل المثقاب، مما سيؤدي إلى إتلاف غلاف القضيب.
التأكد من أن التنظيف يعني أن هناك دائمًا ما يكفي من مياه التنظيف لإزالة رقائق الصخور بسرعة.
كن حذرًا عند سحب المثقاب - استخدم 1/4 من سرعة الدفع عند سحب المثقاب لمنع تعلق المثقاب.
استخدم مفتاح ربط جيد لإزالة قضيب الحفر. سيؤدي الطرق أو استخدام مشبك الأنبوب إلى إتلاف السطح المتصلب. المزالق يمكن أن تسبب كسور التعب. استخدم مقياسًا خاصًا لقياس تآكل الخيوط الموجودة على غلاف القضيب وقضيب الحفر. عندما يتجاوز التآكل الحد المحدد، يجب إلغاءه.
التخزين إذا كان سيتم تخزينه بعد الاستخدام، فيجب معالجته بمانع الصدأ وعدم تكديسه بالقرب من الماء أو الغبار. التآكل مشكلة كبيرة في المناجم تحت الأرض.
