فهم متعمق لقم الثقب الصخري ذو الأسنان الكروية
تُستخدم لقم الثقب ذات الأسنان الكروية على نطاق واسع في عمليات الحفر والتعدين والعمليات الهندسية الأخرى.
1. الميزات الهيكلية
تصميم ذو أسنان كروية الميزة الرئيسية لقمة الحفر ذات الأسنان الكروية هي أن رأسها مطعم بالكرات. عادة ما تكون هذه الكرات مصنوعة من كربيد الأسمنت، مثل كربيد التنغستن. يشبه شكل السن الكروي جزءًا من الكرة، مما يمكّن السن الكروي من ممارسة ضغط أكبر مع منطقة اتصال أصغر عندما يلامس المواد الصلبة مثل الصخور. على سبيل المثال، في التعدين في الحفرة المفتوحة، عندما تصطدم لقمة الحفر ذات الأسنان الكروية بالصخر، تكون الأسنان الكروية مثل قواطع صغيرة "hh، والتي تركز الضغط المحلي للصخر، مما يجعل من السهل كسر الصخور وتكسيرها. جسم المثقاب عادة ما يكون جسم المثقاب مصنوعًا من الفولاذ عالي الجودة، والذي يلعب دور دعم الأسنان الكروية. يجب أن يضمن تصميم جسم الحفر القوة والمتانة الكافية لتحمل التأثير وعزم الدوران أثناء الحفر. وتتنوع أشكالها الهيكلية، فمنها الأنواع المتكاملة والمركبة. جسم المثقاب المتكامل عبارة عن سن كروي مطعم مباشرة في لقمة مثقاب كاملة؛ النوع المدمج عبارة عن هيكل قطع بأسنان كروية وقاعدة لقمة الحفر مدمجة بطريقة اتصال خاصة، وهي مناسبة لاستبدال أسنان الكرة التالفة. أخاديد الرقائق تم تصميم لقم الثقب ذات الأسنان الكروية أيضًا بأخاديد الرقائق. أثناء عملية الحفر، يجب تفريغ الحطام الصخري المكسور في الوقت المناسب، وإلا فإنه سيؤثر على كفاءة الحفر لقمة الحفر. يختلف شكل وحجم وعدد أخاديد الرقائق اعتمادًا على حجم لقمة الحفر والغرض منها. على سبيل المثال، في لقمة الحفر ذات الأسنان الكروية للتنقيب عن النفط، يجب أن يأخذ تصميم أخدود الرقاقة في الاعتبار أن القطع يتم إرجاعها بسلاسة إلى الأرض من قاع البئر تحت حمل سائل الحفر، ودوامة يمكن لأخدود الرقاقة توجيه القطع للارتفاع مع اتجاه تدفق سائل الحفر.
2. مبدأ العمل
إن لقمة الحفر ذات الأسنان الكروية للسحق التصادمي تقوم بشكل أساسي بتكسير الصخور عن طريق الصدم. في بعض معدات التعدين، مثل مثقاب الصخور، تتولد قوة التأثير عن طريق الحركة الترددية للمكبس وتنتقل إلى لقمة الحفر ذات الأسنان الكروية. عندما تلامس السن الكروي الصخر، بسبب الصلابة العالية لمادة الكربيد الأسمنتية للسن الكروي، يمكن أن تنتقل قوة التأثير بشكل فعال إلى داخل الصخر، مما يتسبب في كسر الصخور. على سبيل المثال، في مشاريع حفر الأنفاق، يمكن تعديل تردد التصادم وقوة التصادم لعربة حفر الصخور باستخدام لقمة الحفر ذات الأسنان الكروية وفقًا لصلابة الصخور. بالنسبة للجرانيت ذو الصلابة العالية، يلزم وجود تردد تصادم أعلى وقوة تصادم أكبر لتمكين الأسنان الكروية من كسر الصخور بشكل فعال. تكسير القص بالإضافة إلى التكسير الصدمي، فإن لقمة الحفر ذات الأسنان الكروية تولد أيضًا قوة القص أثناء عملية الدوران. عندما تدور لقمة الحفر، فإن الحركة النسبية بين الأسنان الكروية والصخور تمكن الأسنان الكروية من قص الصخور وسحقها. يعتبر إجراء القص هذا أكثر فعالية في سحق بعض الصخور ذات الهياكل متعددة الطبقات أو ذات الهشاشة المنخفضة. على سبيل المثال، عند تعدين الصخر الزيتي، فإن عملية القص الدوارة لقمة الحفر ذات الأسنان الكروية يمكن أن تسحق الصخر الزيتي على طول سطح الطبقة، مما يحسن كفاءة التعدين.
3. مجال التطبيق
التعدين في التعدين المعدني وغير المعدني، تُستخدم لقم الثقب ذات الأسنان الكروية على نطاق واسع لحفر ثقوب الانفجار. على سبيل المثال، في مناجم خام الحديد، من الضروري استخدام لقمة حفر ذات أسنان كروية لحفر فتحة انفجار بعمق وقطر معينين على جسم الخام، ثم تحميل المتفجرات للتفجير، وذلك لتجريد الخام من جسم الخام . بالنسبة للخامات ذات الصلابة المختلفة، سيتم اختيار لقم الثقب ذات الأسنان الكروية ذات المواصفات والمواد المختلفة. بالنسبة للخامات ذات الصلابة العالية، سيتم استخدام لقم الثقب ذات الأسنان الكروية ذات صلابة الأسنان الكروية الأعلى وقوة جسم الحفر الأكبر. في بناء أساسات البناء، مثل حفر الأساسات الخوازيق، يمكن استخدام لقم الثقب ذات الأسنان الكروية لحفر طبقات مختلفة، بما في ذلك طبقات التربة والرمل والصخور. عند مواجهة طبقات الصخور، يمكن لقم الثقب ذو الأسنان الكروية أن يكسر الصخور بشكل فعال لضمان الحفر السلس لثقوب الأكوام. على سبيل المثال، في بناء الأساسات الخوازيق للمباني الشاهقة، يمكن لقم الثقب ذات الأسنان الكروية حفر ثقوب الخوازيق التي تلبي متطلبات التصميم على الأساس الصلب، مما يوفر دعمًا قويًا لأساس المبنى. التنقيب عن النفط والغاز في عمليات استكشاف واستغلال النفط والغاز، تعد لقم الحفر ذات الأسنان الكروية أداة حفر مهمة. عند الحفر في طبقات الصخور تحت الأرض، يمكن لقم الثقب ذات الأسنان الكروية أن تتكيف مع الطبقات ذات الصلابة المختلفة والهياكل المعقدة. ويمكنه كسر صخور الخزان الشائعة مثل الحجر الرملي والحجر الجيري، مما يساعد عمال النفط في الحصول على عينات من النفط والغاز، بالإضافة إلى عمليات التعدين اللاحقة.
4. المزايا والقيود
المميزات مقاومة جيدة للتآكل: نظرًا لأن الأسنان الكروية مصنوعة من مادة كربيد، فإن مقاومتها للتآكل أفضل بكثير من مقاومة لقم الثقب ذات الأسنان الفولاذية العادية. أثناء عمليات الحفر طويلة المدى، يمكن للأسنان الكروية الحفاظ على الشكل الجيد وأداء القطع، مما يقلل من عدد عمليات استبدال لقمة الحفر المتكررة ويقلل تكاليف التشغيل. قدرة قوية على التكيف: يمكن لقم الثقب ذات الأسنان الكروية أن تتكيف مع مجموعة متنوعة من الصلابة وأنواع الصخور المختلفة. سواء كان الجرانيت الصلب أو الحجر الرملي الناعم نسبيًا، فإن لقم الثقب ذات الأسنان الكروية يمكنها إجراء عمليات الحفر بشكل فعال عن طريق ضبط معلمات الحفر (مثل طاقة التأثير، وسرعة الدوران، وما إلى ذلك). القيود التكلفة العالية: نظرًا لأن الأسنان الكروية مصنوعة من الكربيد الأسمنتي وأن عملية تصنيع لقمة الحفر معقدة نسبيًا، فإن تكلفة لقمة الحفر ذات الأسنان الكروية أعلى من تكلفة لقمة الحفر العادية. وهذا يحد إلى حد ما من تطبيقه في بعض المشاريع الصغيرة مع رقابة صارمة على التكاليف. متطلبات التشغيل العالية: أثناء استخدام لقم الثقب ذات الأسنان الكروية، من الضروري ضبط معلمات الحفر بشكل معقول وفقًا لخصائص الصخور المختلفة ومتطلبات الحفر. إذا لم يتم ضبط المعلمات بشكل صحيح، فقد يتسبب ذلك في حدوث مشكلات مثل التآكل المفرط لأسنان الكرة، أو تلف لقمة الحفر، أو انخفاض كفاءة الحفر.
