Borrning i hårt berg kommer inte att "fastna"! Tre viktiga tips för parameterjustering
Hårdbergsformationer (typiska av granit, basalt etc.) har hög hårdhet och seghet, vilket ställer strikta krav på matchning av borrparametrar. Korrekt justering av rotationshastighet, borrtryck (WOB/borrtryck) och borttagning av borrkax (spolning) är nyckeln till att förbättra borrningshastigheten och minska slitaget på utrustningen. Följande förklarar justeringslogiken och praktiska regler för hårdbergsborrning för dessa tre kärnparametrar.
Rotationshastighet: låg hastighet för effektivt brott På grund av hårt berg utförs borrning normalt med låga rotationshastigheter så att borrkronans tänder har tillräcklig kontakttid för att bryta berget. Hårt berg är tätt med få naturliga sprickor; tandliknande rullkonborrkronor måste pressa och kila fast sig i formationen med tiden. Om hastigheten är för hög förkortas tändernas kontakttid drastiskt och de kommer att glida av ytan innan effektivt brott inträffar. Denna "luftfräsning" förbättrar inte bara penetrationen utan accelererar också borrkronans slitage.
I praktiken styrs rotationshastigheterna för borrning i hårt berg vanligtvis inom intervallet 30–60 varv/min. Till exempel, vid borrning i granit, orsakar en ökning av hastigheten till 100 varv/min att tänderna glider snabbt över ytan och endast producerar grunda repor utan att penetrera bergmassan. Att minska hastigheten till cirka 40 varv/min gör att tänderna kan förbli i kontakt med ytan och applicera ihållande tryck; kilfunktionen och tandhårdheten klyver gradvis berget, vilket ökar brotteffektiviteten med mer än 30 % samtidigt som borrslitaget minskar avsevärt.
Borrtryck: applicera tillräckligt tryck för att övervinna bergets motstånd. Hård bergart har ofta hög tryckhållfasthet (vanligtvis 100 MPa), så tillräckligt borrtryck krävs för att övervinna motstånd och driva in borrkronans tänder i formationen. Otillräckligt tryck gör att tänderna glider på ytan och producerar en "slireffekt"; lämpligt högre tryck gör att tänderna kan penetrera ytspänningarna, nå inre sprickor eller interkristallina sprickor och bryta berget genom kombinerad extruderings- och skjuvverkan.
Inom ingenjörspraxis sätts borrtrycket i hårt berg vanligtvis till runt 3–5 MPa. Till exempel, vid gruvdrift av hårdmalm, om borrtrycket bara är 2 MPa kan tänderna inte etablera effektiva brottpunkter och penetrationshastigheten kan vara under 0,5 m/h; att öka trycket till 4 MPa möjliggör djupare tandingrepp, periodiska spänningscykler för att förstora sprickor och penetrationshastigheter på 1,2–1,5 m/h, med bättre integritet hos det brutna berget för efterföljande hantering.
Borttagning av borrkax (spolning): tillräcklig spolning för att bibehålla en ren arbetsyta. Även om bergborrning från hårt berg är relativt fin, gör långsam penetration det lätt för borrkax att ansamlas i botten av hålet, vilket skapar en ond cirkel av "återbrytning" – packat borrkax blockerar borrkronan från att komma i kontakt med färskt berg, ökar slitaget och slösar energi på att återkrossa borrkax, vilket sänker den totala effektiviteten. Kärnmålet med justering av borttagning av borrkax är att säkerställa tillräckligt spolvätskeflöde så att borrkax evakueras snabbt.
För borrning i hårt berg kontrolleras spolflödet vanligtvis till 40–80 l/min. Till exempel, i ett underjordiskt tunnelprojekt i hårt berg ledde ett initialt spolflöde på 30 l/min till 5–8 cm borrkaxuppbyggnad i botten; borrkronor behövde bytas ut varannan timme och den dagliga borrningen var under 8 m. Efter att ha ökat flödet till 60 l/min hölls resterna i botten under 1 cm, borrkronans livslängd förlängdes utöver 8 timmar, den dagliga borrningen ökade till 15–18 m och borrkronans anskaffningskostnader minskade med cirka 40 % på grund av minskat slitage.
Parameterkoordinering: kärnlogiken bakom de tre tillsammans Parameterjustering för bergborrning är inte isolerad optimering av individuella värden utan koordinerad matchning av alla tre:
Rotationshastighet och borrtryck: när borrtrycket ökas, bibehåll låg hastighet för att undvika omedelbar överbelastning och plötsligt borrfel under höga hastigheter/höga tryckförhållanden.
Spolnings- och borrtryck: när spolflödet ökas, samordna med borrtrycket för att förhindra att för kraftig spolningspåverkan äventyrar hålväggens stabilitet.
Endast genom att skapa en matchande kombination av hastighet, tryck och spolning kan högeffektiv borrning i hårt berg med låg förbrukning uppnås.
