قضيب الحفر التأثيري المعرفة (قضيب الحفر الممتد)
عند اختيار قضيب الحفر لحفر الصخور، يواجه مهندسو التعدين العديد من العوامل التي يمكن مراعاتها بشكل شامل، بما في ذلك قطر قضيب الحفر، والشكل المقطعي، ونوع فولاذ الحفر، وعملية المعالجة الحرارية. لا يتأثر الاختيار بالظروف الفنية فحسب، بل يتأثر أيضًا بالتفضيلات الإقليمية وإمدادات السوق. هناك نوعان أساسيان من قضبان الحفر يتم إنتاجهما حاليًا: الأول مزود بمحول ساق مزور، والثاني مزود بخيوط على كل طرف. الأول مناسب لرؤوس الحفر المتكاملة أو المدببة أو الملولبة. يتم استخدام الثاني في حالة محول الساق، مثل قضيب حفر واحد فقط لحفر الصخور من النوع السككي، أو قضيب حفر مجموعة قضيب متصل بغلاف قضيب ملولب.
أنواع قضبان الحفر:
يتم دحرجة الفولاذ المجوف المثقوب على الساخن من كتلة معدنية ذات مركز دائري إلى مقاطع عرضية مستديرة أو سداسية وأطوال مختلفة. يجب اختيار التركيب الكيميائي للفولاذ جيدًا والتحكم فيه بدقة ليناسب نوع قضيب الحفر المطلوب وطريقة المعالجة الحرارية المستخدمة. بعد الدرفلة إلى الحجم المطلوب، يتم تمديده لتقليل القطر ثم إزالة القلب المعدني. يتمتع الفولاذ عالي الكربون الذي يحتوي على 1٪ كربون و 1٪ كروم، مع كميات صغيرة من المنجنيز والموليبدينوم، بمقاومة قوية للتعب ويمكن معالجته بالحرارة محليًا ولحامه. يتم استخدامها لتصنيع قضبان الحفر مع محولات الساق، بما في ذلك قضبان الحفر المتكاملة. تتضمن عملية التبريد عالي التردد تسخين قطعة العمل بسرعة إلى 900 درجة مئوية ثم تبريدها بسرعة في الماء. يؤدي هذا إلى تغيير بنية المعدن ويسبب أيضًا إجهادات ضغط في الطبقة السطحية. يمكن استخدام طريقة التردد العالي للمعالجة الحرارية محليًا للمخروط ومحول الساق والخيط، مما يجعل قضيب الحفر مرنًا وقادرًا على تحمل الانحناء الكبير والمعالجة الخشنة. النفخ بالرمل هو عملية تصلب بالعمل البارد تزيل عيوب السطح وتطيل العمر. يتم استخدام الفولاذ منخفض ومتوسط الكربون الذي يحتوي على 0.2-0.27٪ كربون و2-3٪ كروم أو نيكل ومنجنيز أو موليبدينوم لصنع قضبان المحولات وذيول المحولات وأكمام المحولات وأجسام رؤوس المثقاب. يتم عمومًا تكريرها بالكامل. أثناء التكرير، يتم تعليق حزمة من 200-300 قضيب حفر في قفص ومعالجتها في جو غني بالكربون عند 925 درجة مئوية في فرن حفرة لمدة 6 ساعات تقريبًا. بسبب التكرير، يتغير التركيب الكيميائي الأساسي وخصائص الطبقة الخارجية، مما يتسبب في زيادة الحجم والإجهاد الانضغاطي. تحدث هذه العملية على السطح بالكامل بما في ذلك فتحات التنظيف الداخلية، مما يحسن من متانة قضيب الحفر وقوته في مواجهة التعب وصلابته وصلابته، بالإضافة إلى مقاومة التآكل والتآكل. عند الحفر الرطب، من الطبيعي أن يكون من المهم تحسين مقاومة التآكل والتآكل من أجل حماية فتحات التنظيف. يُقال إن حوالي 95% من أجزاء المحول المستخدمة في الحفر الرطب تحت الأرض مُكربنة بالكامل، بما في ذلك غلاف المحول وخيوط مثقب الحفر. عندما يتم كربنة هذا النوع من الفولاذ جزئيًا، يكون من الصعب إجراء التلدين الموضعي لأنه سيتم تشكيل مناطق التلدين. إنها عملية صعبة من الناحية الفنية لحام صفائح الكربيد في الفولاذ المكربن لصنع قضيب حفر متكامل، لكن بعض الشركات المصنعة نجحت. تُستخدم قضبان الحفر المتكاملة شديدة التحمل التي ينتجونها في مثاقب الصخور عالية الطاقة للحفر الميكانيكي للصخور. يُقال إن عمر خدمتهم يبلغ ثلاثة أضعاف عمر الفولاذ عالي الكربون، مثل 900 متر مقابل 300 متر. يتمتع فولاذ سبائك منخفض الكربون آخر بقدرة تصنيع جيدة بشكل خاص. يحتوي على النيكل والكروم. بشكل عام، يتم كربنة هذا الفولاذ بالكامل أيضًا. تستخدم بعض المصانع فولاذ الكروم والنيكل متوسط الكربون (0.42%) لصنع قضبان طويلة،قضبان الحفر المتكاملة شديدة التحمل. يمكن فوسفات السطح الخارجي وفتحات التنظيف لمنع الصدأ. يمكن أيضًا تطبيق الشمع الواقي أثناء التخزين. يمكن أن يتسبب التآكل والصدأ في حدوث شقوق التعب المبكرة. عند حفر الصخور الصلبة الكاشطة باستخدام مثقاب الصخور الرطبة، يفضل عمومًا قضبان الحفر المكربنة بالكامل. ومع ذلك، عند الحفر في خطوات الحفر المفتوحة مع المفاصل أو التكوينات الصخرية المكسورة، يكون قضيب الحفر في خطر الانحناء الشديد، وقد ينكسر قضيب الحفر المكربن. يمكن لقضبان الحفر عالية التردد أن تتكيف بشكل أفضل مع هذا الموقف. نظرًا لأن قضيب الحفر عالي التردد يتمتع بصلابة أكبر، فإنه لا يتلف بسهولة بسبب التأثير العرضي أو المتعمد. في الوقت نفسه، ليس من السهل فك الخيط بسبب قوة الدفع غير الكافية، مما يتسبب في حدوث تسخين موضعي وتلف. قد يتسبب نفخ الهواء المضغوط أيضًا في حدوث تسخين موضعي وتآكل السطح. قضبان الحفر عالية التردد ليست عرضة لهذه الظاهرة، ولكن تآكل الخيط عرضة للحدوث. قضبان الحفر مع محولات الساق عندما تكون حفرة الانفجار ضحلة جدًا، على سبيل المثال، أقل من 6 أمتار، أو مع تعمق حفرة الانفجار، يتم استخدام مجموعة قضبان الحفر بأطوال مختلفة، أو يتم استخدام مثقاب واحد يساوي عمق حفرة الانفجار على نطاق واسع. يتم تشكيل هذا النوع من قضبان الحفر بمحول ساق. يكون رأس الحفر إما متكاملًا مع قضيب الحفر أو رأس حفر متحرك متصل بمخروط أو خيط. قضيب الحفر مع محول الساق مصنوع من فولاذ الحفر السداسي بأبعاد جانبية متقابلة 19 مم أو 22 مم أو 25 مم، ويُستخدم في مثاقب الصخور المحمولة يدويًا ومثاقب الصخور الهوائية ومركبات الحفر الميكانيكية لحفر ثقوب في الوجوه العاملة أو مسامير الصخور. كما ذكر أعلاه، فإن هذا النوع من قضبان الحفر مصنوع بشكل عام من فولاذ سبائك عالي الكربون يحتوي على الكروم. يمكن أن يتحمل هذا الفولاذ السبائكي الانحناء دون كسر أو تشوه دائم. يتم تبريد نهاية محول الساق (إذا لم يتم كربنة قضيب الحفر بالكامل) بشكل منفصل لتحمل ضغوط التأثير الناتجة عن المكبس وعزم الدوران. إذا تم توصيل رأس الحفر بمخروط، فيمكن أيضًا معالجته حرارياً بشكل منفصل. إن بنية قضيب الحفر المتكامل هي جعل عمر التآكل الإجمالي لكربيد التنغستن مساويًا لعمر التعب لقضيب الحفر. ومع ذلك، في الصخور شديدة الكشط، فإن هذا النهج غير عملي ومن الأفضل استخدام رأس حفر متحرك. يجب تجهيز الحفر الميكانيكي للصخور باستخدام قطع التنظيف بالماء عالي الضغط بمانع تسرب لمحول الساق لمنع دخول مياه التنظيف إلى مثقاب الصخور، لأنه بالنسبة لمثاقب الصخور الهوائية، قد يؤثر هذا الوضع على التزييت ويسبب الجليد. تقدم شركة مصنعة واحدة على الأقل قضيب حفر متكامل برأس حفر ذو أسنان كروية بدلاً من رأس حفر مشقوق. في الصخور المكسورة أو المتشققة، من المناسب استخدام قضيب حفر متكامل برأس حفر متقاطع لأن هناك خطر التشويش عند الحفر في هذه الصخور. ومع ذلك، يتمتع رأس المثقاب المشقوق بميزة بارزة وهي سهولة شحذه.
توصيل محول الساق:
عند حفر ثقوب عميقة باستخدام قضيب، يتم إدخال ذيل القضيب في غلاف محول الساق الخاص بمثقاب الصخور، ويتم توصيل غلاف القضيب بقضيب الحفر الأول في مجموعة قضبان الحفر. نظرًا لأن مصنعي مثقاب الصخور يصنعون مثقابًا صخريًا بهياكل مختلفة من أكمام الحفر، فهناك العديد من أنواع ذيول القضيب. أبسطها هو الذيل ذو الكتف السداسي، والآخر يختلف في التعقيد، مع نتوءات أو شقوق. يجب أن ينقل ذيل القضيب طاقة التأثير وعزم الدوران وقوة الدفع إلى قضيب الحفر، ويجب أن يكون لوجهه الخلفي والخيط والشقوق أو الكتف مقاومة عالية للتآكل. تنتشر موجة الصدمة التي يولدها المكبس بسرعة الصوت في الفولاذ (حوالي 5000 متر / ثانية) وتردد 60 مرة / ثانية. سيحدث إزاحة صغيرة عند الاتصال الملولب، ويجب تقليل التآكل الناتج عن الفولاذ المقاوم للتآكل. يجب أن يتمتع الفولاذ المقاوم للتآكل المستخدم بخصائص أن يصبح هشًا ولكن لا يفقد قوة التعب. الفولاذ الأكثر ملاءمة هو الفولاذ منخفض الكربون الكروم أو الفولاذ النيكل والكروم، والمعالجة الحرارية المستخدمة بشكل شائع هي الكربنة الكاملة. عند حفر ثقوب ضحلة، من الأفضل توصيل مثقاب صخري من النوع السككي ومثقب حفر حي بذيل قضيب المحول بدلاً من استخدام قضيب حفر واحد مع محول ساق، خاصة عند حفر ثقوب كبيرة القطر في الصخور الصلبة واستخدام مثاقب صخرية عالية الطاقة. تسمح هذه الطريقة باستبدال ذيل قضيب المحول وغطاء المحول وقضيب الحفر ومثقب الحفر عند الضرورة. ومع ذلك، نظرًا لأن غلاف المحول يمر عبر حامل مثقاب مفتوح، فهناك عيب يتمثل في فقدان طول الدفع بما يعادل طول ذيل قضيب المحول. عند حفر ثقوب خطوة لأسفل، يجب فصل قضيب الحفر الأول عن محول الساق قبل إضافة المحول. عند استخدام غلاف المحول، قد يسقط، لذلك يفضل أحيانًا استخدام محول ساق بخيوط داخلية. ما لم يتم استخدام جميع الخيوط الأنثوية، يجب توصيل غلاف المحول بالطرف السفلي لقضيب الحفر. بالمقارنة مع استخدام غلاف المحول، يتم تكوين اتصال أكثر صلابة بين محول الساق وقضيب الحفر الأول. إذا حدثت إجهادات انحناء كبيرة في محول الساق بسبب انحراف فتحة التفجير، فمن المرجح أن يتلف الاتصال الصلب. يوجد قسم انتقالي دددددددددددددد بين ذيل مثقب الحفر والجزء الملولب، والذي يقال إنه يجعل مثقب الحفر مرنًا وقادرًا على تحمل إجهاد الانحناء. يدخل وسط التنظيف (الماء أو الهواء المضغوط) إلى فتحة التفجير من خلال إبرة الماء في مثقاب الصخور أو جهاز دوار مستقل. عند استخدام الماء عالي الضغط (أكثر من 8 بار) للتنظيف، يجب استخدام جهاز دوار مستقل. تحتوي مثاقب الصخور الهيدروليكية الحديثة على نظام تنظيف متكامل في نهاية غلاف مثقب الحفر.
ربط قضبان الحفر:
قضبان الحفر لحفر الثقوب 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 ذي المقطع الكبير هو نفسه، في حين أن قطر الطرف الملولب لقضيب الحفر الخفيف أكبر. على الرغم من أن قضيب الحفر الأخف لديه خطر انحراف فتحة الانفجار بسبب الصلابة المنخفضة، إلا أنه من الأنسب استخدام قضبان الحفر الخفيفة عند الحفر لأعلى. تتطلب قضبان الحفر الخفيفة عمليات تشكيل معقدة، والتكرير هو الطريقة الأساسية للحصول على قوة تعب أعلى. تُستخدم قضبان الحفر المستديرة التي يزيد قطرها عن 32 مم لحفر ثقوب عميقة في مركبات الحفر الثقيلة. عند توصيل وتفريغ قضبان الحفر الثقيلة لحفر ثقوب عميقة، استخدم أجهزة مساعدة فعالة لميكنة توصيل وتفريغ قضبان الحفر.
الخيوط:
يتميز خيط دددددددددددد بزاوية خيط ثابتة تبلغ 20 درجة وخطوة ثابتة تبلغ 0.5 بوصة تقاس من محور قضيب الحفر. يتم استخدامه لقضبان الحفر الصغيرة ذات الأقطار من 22 مم إلى 28 مم. بالنسبة لمثاقب الصخور عالية الطاقة، من الممكن إحكام خيط دددددددددددد بشكل زائد، وتعتمد درجة الإحكام على طاقة التأثير وعزم الدوران والمقاومة التي تولدها الصخور والدفع. بالمقارنة مع خيط دددددددددددد، يتميز خيط دد ... بزاوية خيط أكبر ويزداد درجته مع زيادة القطر. يتميز بخصائص الإحكام المتوازن ويستخدم لقضبان الحفر بأقطار 38 مم و45 مم. خيط دد ... مناسب للمعدات الأكبر حجمًا، مثل قضبان الحفر بأقطار 51 مم أو 57 مم. يحتوي على خيط مزدوج البداية وزاوية ملف تعريف الخيط تشبه زاوية خيط دد .... ملف تعريف خيط دددددد مرحبا-لدددددد على شكل سن المنشار، وأداء توصيله وتفكيكه بين خيطي دددددددددددد و"T". يستخدم لقضبان الحفر بأقطار تتراوح بين 25 مم و57 مم، وزاوية خيطه بين خيطي دددددددددددد و"T". عندما يكون حفر الصخور أسهل، يمكن جعل الجزء الملولب على قضيب التوصيل أطول مرتين، بحيث يمكن قطعه عند تآكل القسم الأول من الخيط، ولكن يجب إيلاء اهتمام خاص عند القطع لتجنب التسخين المحلي وتلطيف قضيب الحفر. في بعض الحالات، يصل قضيب الحفر إلى عمر التعب بعد تآكل الخيط. يتم تحديد اختيار الخيط أحادي الطرف أو ثنائي الطرف من خلال فحص وتجربة حفر الصخور وظروف الصخور. لتحديد ذلك، ولكن الدفع هو معلمة مهمة. تصنع شركة إنجرسول-راند خيطًا خاصًا يتم تمريره على طول القضيب بالكامل بحيث يمكن قطع أحد طرفيه عند تآكله ثم شطبه وإعادة استخدامه. يُقال إن عمره الافتراضي أطول بخمس مرات من عمر القضيب الذي يتم تمريره فقط من النهاية. يتم لف الخيوط، مما يمنحها قوة قص عالية، ويتم تقوية السطح من أجل المتانة ومقاومة التآكل. يتم استخدام زاوية حلزونية شديدة الانحدار إلى حد ما بحيث يمكن فكها بأقل عزم دوران. متوفر بمقاسات 32 مم و38 مم و44 مم.
تحسينات في قضبان الحفر:
إن الجيل الجديد من المثاقب الصخرية الإيقاعية، وخاصة تلك التي تعمل بالطاقة الهيدروليكية، قادرة على التنافس بنجاح مع المثاقب الدوارة والحفر في الحفرة المفتوحة في العديد من جوانب الحفر. وقد حدثت هذه التطورات بالتوازي مع التحسينات في قضبان الحفر ورؤوس الحفر. ومع زيادة سرعات الحفر، يجب أن تكون قضبان الحفر أكثر مرونة وأثقل وزنًا عادةً. ومن الواضح أن أجهزة المناولة والتحكم التلقائي في قضبان الحفر الثقيلة تعد من المعدات المساعدة المهمة والضرورية. ويتأثر عمر قضبان الحفر بشكل أساسي بسعة موجة الإجهاد، لذا فإن موجات الإجهاد الطويلة بسعة صغيرة وتوزيع موحد هي الأكثر ملاءمة. تنتج المثاقب الصخرية الإيقاعية الهيدروليكية مثل هذه الموجات. ومكابسها صغيرة وطويلة القطر مقارنة بالمكابس القصيرة والسميكة للمثاقب الصخرية الهوائية. وتشير التقديرات إلى أنه من الممكن تحقيق وفورات بنسبة 15% في تكاليف استهلاك قضبان الحفر باستخدام المثاقب الصخرية الهيدروليكية. ومن العوامل الإيجابية الأخرى أنه يمكن تعديل قوة مثقاب الصخور بسهولة نسبية وفقًا لمطابقة سرعة الحفر وتكلفة قضيب الحفر. بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام أجهزة فتح العين الأوتوماتيكية ومكافحة التشويش يمكن أن يمنع أو على الأقل يقلل من حدوث التشويش. وتشير التقديرات إلى أن الاستثمار الأساسي يمثل 25-30٪ من تكلفة حفر الصخور، وقطع الغيار والصيانة تمثل 22-33٪، والأجور تمثل 12-25٪، واستهلاك الطاقة يمثل 2-6٪، وقضبان الحفر ومثقاب الحفر تمثل 20-22٪. في النفقات المذكورة أعلاه، هناك اختلافات كبيرة بين المناجم. ومع ذلك، إذا كانت تكلفة حفر الصخور الإجمالية للخام 2 دولار / طن، فإن تكلفة قضبان الحفر ومثقاب الحفر هي 0.4 دولار / طن. إذا حدثت كسر الحفر غالبًا أثناء حفر الصخور، فسيؤدي ذلك إلى زيادة التكاليف والتأخير. في المناجم الكبيرة، حتى التوفير الصغير في استهلاك مثقب الحفر وقضيب الحفر يمكن أن يجلب فوائد كبيرة. من أجل تقليل التكاليف، من المهم جدًا مناقشة الشركة المصنعة لقضيب حفر الصخور واختيار قضيب الحفر بعناية وفقًا لظروف الإنتاج والاستخدام.
صيانة قضيب الحفر:
آلة الحفر: تأكد من أن غلاف ذيل المثقاب سليم وأن لقمة المثقاب حادة. أدر القضيب واستخدم القضبان في مجموعة القضبان بدورها لجعل الخيوط في مجموعة القضبان تتآكل بالتساوي. استخدم غلاف القضيب وفقًا لعمر خيط القضيب المقابل - يتم مطابقة غلاف القضيب الجديد مع قضيب جديد. عند الحفر الجاف، نظف الخيوط وقم بتزييتها بشحم خاص، واستخدم قضبان الحفر المستقيمة فقط. سيؤدي تسخين قضيب الحفر قبل الاستخدام في ظروف الطقس البارد إلى إطالة عمره. قم بالحفر بعناية واستخدم 1/4~1/2 من قوة مثقاب الصخور عند الحفر. إذا لم يتم محاذاة قضيب الحفر، فيجب إعادة حفره. استخدم الدفع الأمثل. سيؤدي الدفع المفرط إلى ثني قضيب الحفر وتقصير عمره، ويمكنه أيضًا سد فتحة تطهير رأس الحفر والتسبب في تآكل أو تلف لوحة كربيد رأس الحفر؛ سيؤدي الدفع غير الكافي إلى تسخين الاتصال أو تلف الاتصال أو التآكل المفرط أو فك لوحة كربيد رأس الحفر. إن غلاف القضيب دددددددددددد بالنسبة لحامل الحفر، مما سيؤدي إلى إتلاف غلاف القضيب. تأكد من أن التنظيف يعني وجود ما يكفي من مياه التنظيف لإزالة شظايا الصخور بسرعة. كن حذرًا عند فك الارتباط - استخدم 1/4 من سرعة الدفع عند فك الارتباط لمنع الالتصاق. استخدم مفتاح ربط جيد لفك القضيب. سيؤدي استخدام المطرقة أو مفتاح الأنابيب إلى إتلاف السطح المتصلب. يمكن أن تتسبب المزالق في حدوث كسور التعب. استخدم مقياسًا خاصًا لقياس تآكل الخيوط الموجودة على غلاف التمديد والقضيب. عندما يتجاوز التآكل الحد المحدد، يجب التخلص منه. التخزين إذا كان سيتم تخزينه بعد الاستخدام، فيجب معالجته بمثبط الصدأ وعدم تخزينه بالقرب من الماء أو الغبار. التآكل مشكلة كبيرة في المناجم تحت الأرض.
