Hur har DTH-hammaren utvecklats? Tre designer byggda för olika borrproblem

En sänkborrhammare ser enkel ut från utsidan: tryckluft kommer in, kolven slår till och borrkronan bryter sönder berget.

Men designen bakom den åtgärden har förändrats avsevärt.

Olika borrförhållanden kräver olika hammarkonstruktioner. En vattenbrunn i lös mark behöver inte samma verktyg som ett mineralborrhål. Ett grundborrhål med stor diameter skapar helt andra krav.

Utvecklingen av DTH-hammare har följt ett praktiskt mål: att uppnå högsta borreffektivitet med lägsta möjliga energiförbrukning.

Hur klassificeras DTH-hammare?

DTH-hammare kan klassificeras på flera sätt.

Enligt luftdistributionssystem delas de in i ventilhammare och ventillösa hammare. Enligt kolvarrangemang inkluderar de enkolvs- och flerkolvsutföranden. Enligt arbetstryck grupperas de generellt i högtrycks-, medeltrycks- och lågtrycks-dörrhammare.

Dessa kategorier är inte bara teoretiska. Den interna strukturen påverkar luftförbrukning, slagenergi, borrhastighet, borrkronans livslängd, underhållskrav och vilken typ av formation hammaren kan hantera.

Därför är det riskabelt att välja en DTH-hammare enbart utifrån ytterdiameter eller anslutningsstorlek. Hammaren måste passa riggen, kompressorn, borrkronan, håldiametern och markförhållandena.

1. Genomgående DTH-hammare med omvänd cirkulation

En genomgående hammare med omvänd cirkulation arbetar med dubbelväggiga borrstänger.

Borrvätskan och borrkaxet färdas genom borrsträngens inre kanal, vilket möjliggör kontinuerlig provtagning med omvänd cirkulation. Denna design används ofta inom mineralprospektering och ingenjörsgeologisk undersökning.

Det är särskilt användbart i svåra formationer som innehåller sand, kullersten och grus. Dessa formationer kan skapa flera problem samtidigt:

• Borrningen blir instabil.

• Konventionell kärnåterställning är svår.

• Borrhålsväggen kan kollapsa.

• Borttagning av sticklingar blir ineffektivt.

• Borrtiden och driftskostnaderna ökar.

Omvänd cirkulation hjälper till att åtgärda dessa problem genom att kontinuerligt transportera bergprover till ytan. Proverna är mindre benägna att blandas med material från andra delar av borrhålet, vilket gör geologisk tolkning mer tillförlitlig.

Samma metod kan även användas vid brunnsborrning och hydrogeologisk borrning. Den bidrar till att förbättra borttagning av borrkax, kontinuerlig provtagning och borrhålsrenhet. Under lämpliga förhållanden kan den minska risken för ytkontaminering och att borrkax blockerar vattenförande formationer.

För prospekteringsentreprenörer är värdet inte bara borrhastigheten. Ett renare prov och ett stabilare hål kan förbättra kvaliteten på det slutliga geologiska beslutet.

2. DTH-hammare för höljesutveckling

Vissa formationer är svåra eftersom berget är hårt. Andra är svåra eftersom hålet inte förblir öppet.

DTH-hammare för höljesförstärkning är konstruerade för det andra problemet.

Under borrningen förs foderröret fram tillsammans med hammaren och borrkronan. Foderröret stöder borrhålsväggen medan verktyget fortsätter att penetrera formationen. Detta gör metoden lämplig för lös mark, jord blandad med berg, väderbitna formationer och andra instabila lager.

Utan foderrörsframmatning kan hålet kollapsa innan borrsträngen tas bort eller innan nästa operation kan påbörjas. Upprepad kollaps slösar bort tid och kan leda till att verktyg fastnar nere i hålet.

System för foderrörsförflyttning delas vanligtvis in i två huvudtyper:

Koncentrisk höljesförflyttning

Höljet och borrkronan arbetar längs samma mittlinje. Detta arrangemang ger en relativt enkel borrbana och är lämpligt för formationer där höljet kan följa borrkronan utan en stor diameterökning.

Excentrisk höljesförflyttning

Borrkronan expanderar hålet något bortom foderrörets diameter under borrningen. Efter att foderröret har förts framåt kan borrkronan dras tillbaka eller justeras så att borrsträngen kan tas bort medan foderröret förblir på plats.

Denna typ är användbar när marken är särskilt benägen att rasa.

DTH-hammare för foderrörsförflyttning kan också väljas utifrån driftstryck. Högtrycks- och lågtrycksversioner finns tillgängliga för olika kompressorkapaciteter, hålstorlekar och formationsförhållanden.

Rätt val beror på mer än själva hammaren. Entreprenörer måste också ta hänsyn till höljets diameter, höljets skokonstruktion, kompressorns effekt, spolningskrav och den förväntade markförlusten.

3. Kluster- eller kombinerade DTH-hammare

En kluster-DTH-hammare kombinerar flera individuella hammare i en borrenhet.

Syftet är att generera tillräcklig borrkapacitet för mycket stora hål. Med rätt konfiguration kan kombinerade DTH-system borra diametrar som når upp till cirka 1 524 mm.

Detta är en helt annan uppgift än vanlig produktionsborrning. Hål med stor diameter kräver hög luftvolym, rejäl stödutrustning, noggrann uppriktning och god kontroll över borttagningen av borrkax.

Ett klusterarrangemang fördelar slagarbetet över flera hammarenheter. Den kan användas i stora grundhål, speciella byggprojekt och andra tillämpningar där en konventionell enda DTH-hammare inte kan ge den erforderliga håldiametern.

Ju större aggregatet blir, desto viktigare är stödsystemet. Kompressorkapacitet, luftledningsstorlek, riggstabilitet, matningskraft, rotationskontroll och lyftutrustning blir alla avgörande.

Från svetsade hammare till ventillösa konstruktioner

DTH-hammarens historia är inte en rak linje där varje ny generation helt ersätter den föregående.

Den tidiga generationen använde svetsade strukturer. Senare design gick mot monterade strukturer, vilket gjorde tillverkning, underhåll och komponentbyte mer praktiskt.

Den andra generationens vanligt förekommande ventilbaserade luftdistribution. Senare konstruktioner introducerade ventillösa strukturer för att förenkla luftflödeskontrollen och minska antalet interna slitdelar.

Varje generation ärvde fortfarande användbara funktioner från den föregående. Vissa komponenter förblev utbytbara mellan olika konstruktioner. Till exempel kan ett borr som används med en senare generations hammare vara kompatibelt med en tidigare hammare i en relaterad serie, även om det senare borret kan utelämna skaftröret som användes i den äldre konfigurationen.

Denna typ av partiell kompatibilitet är viktig ute i fält. Den kan minska lagertrycket och hjälpa borrentreprenörer att hålla reservdelar tillgängliga för flera maskiner.

Vad bör du kontrollera innan du köper en DTH-hammare?

Innan du väljer en sänkhammare, bekräfta:

• Nödvändig håldiameter och borrdjup

• Berghårdhet och slipförmåga

• Huruvida formationen är stabil eller kollapsbar

• Kompressortryck och lufttillförsel

• Erforderlig borrhastighet

• Kompatibilitet mellan bitskaft och gänga

• Tillgänglighet av ersättningskolvar, ventiler och slitdelar

• Huruvida omvänd cirkulation eller höljesframmatning krävs

Den bästa sänkborrhammaren är inte nödvändigtvis den med högst slagenergi. Det är den som levererar rätt slagenergi, luftförbrukning och borrkontroll för själva formationen.

Gaea Rock levererar DTH-hammare, DTH-kronor, borrstänger och relaterade bergborrverktyg för gruvdrift, stenbrott, brunnsborrning, byggnation och geologisk prospektering. Kontakta vårt team för att matcha hammar- och kronkonfigurationen till din rigg och markförhållanden.