Fel på sänkhammare i hårt berg – orsaker till fyra huvudsakliga feltyper
Sänkborrhammare (DTH-hammare) som används vid borrning i hårt berg är benägna att drabbas av en rad olika fel på grund av hög formationshårdhet, tunga borrbelastningar och tuffa driftsmiljöer. Dessa fel påverkar direkt borrningshastighet, hålkvalitet och utrustningens livslängd. Baserat på de typiska förhållandena vid borrning i hårt berg kan vanliga fel delas in i fyra kategorier: försämrad slagprestanda, mekaniskt slitage/fastklibbning, problem med borrkaxborrningssystem och fel i kraftöverföringen. Följande förklarar symtomen och grundorsakerna till varje kategori.
Försämrad slagprestanda Detta är ett av de vanligaste felen och visar sig som en plötslig minskning av bergbrytningseffektiviteten: minskad slagkraft, lägre slagfrekvens och ett borrspett som inte längre effektivt kan spräcka hårt berg, vilket gör att penetrationen saktar ner dramatiskt eller upphör. Viktiga orsaker inkluderar:
1.1 Problem med strömförsörjningen
För pneumatiska hammare minskar otillräckligt kompressortryck (under det intervall på 0,6–1,2 MPa som vanligtvis behövs för hårt berg), instabilt luftflöde eller läckor/blockeringar i matarledningar det tillgängliga trycket för att driva kolven.
För hydraulhammare sänker lågt pumptryck eller igensatta hydraulkretsar från förorenad olja hammarens drivkraft.
Föroreningar i drivmediet (fukt eller damm i tryckluft; metallpartiklar i hydraulolja) accelererar tätningsslitage och minskar ytterligare mediets verkningsgrad.
1.2 Interna flödes- eller ventilfel
Ventilhammare drabbas ofta av slitage, deformation eller kärv på ventilplattan, vilket stör snabb ventilväxling och förhindrar högfrekvent kolvrörelse.
Ventillösa konstruktioner kan påverkas av slitage eller blockering av kolvens/cylinderns flödesspår; ansamling av borrspån fördröjer flödesomkastningen, stör slagcykeln och minskar slagenergin kraftigt.
1.3 Problem med gränssnittet mellan kolv och bit
Högfrekventa slag sliter på kolvytan och borrspetsens spetsen, vilket ökar kontaktspelet och orsakar energiförluster.
Excentrisk borrinstallation eller lösa styrstift orsakar excentriska slag, vilket minskar slageffektiviteten och accelererar lokalt slitage.
Mekaniskt slitage, fastklistring och strukturella fel Dessa problem är viktiga orsaker till driftstopp. Vid upprepade stötar och rotationsmoment kan mekaniska delar slitas ut kraftigt, kärva eller gå sönder. Typiska manifestationer och orsaker inkluderar:
2.1 Kolvkärvning och slitage
Tung belastning ökar friktionen mellan kolv och cylinder. Otillräcklig smörjning (t.ex. missade smörjintervall för pneumatiska hammare eller nedbruten hydraulolja) och inträngande bergborrningar minskar spelrummet och leder till att kolven kärvar. Långvarig högfrekvent drift sliter också på kolvytorna och kan orsaka sprickor; i allvarliga fall kan kolven brista.
2.2 Skador på borrsträngen
Borrsträngen överför vridmoment och stöder hammaren. Om strängens materialstyrka är otillräcklig, gängorna är lösa eller hålavvikelser uppstår, kan strängen uppleva extra böjmoment som orsakar buckling, deformation eller gängbrott. Nötning från bergskärningar på ytterväggen accelererar ytterligare slitage och förkortar livslängden.
2.3 Skador på skarvar och tätningar
Främre och bakre subar är viktiga anslutningskomponenter; intensiv vibration och vridmoment kan slita sönder eller deformera gängor. Tätningar (O-ringar, tätningsringar) som utsätts för slipande medier och förhöjda temperaturer åldras och spricker, vilket orsakar läckage från drivmediet och möjliggör skärskador i interna enheter, vilket accelererar slitage.
Avvikelser i systemet för borttagning av borrkax Hårda, grova borrkax som produceras vid borrning i hårt berg kräver tillförlitlig borttagning. När systemet för borttagning av borrkax inte fungerar som det ska blir resultatet igensättning av hålet, dålig evakuering och ökat borrmotstånd – vilket ibland leder till att röret fastnar. De främsta orsakerna inkluderar:
3.1 Otillräckligt spolmedium eller flöde
Pneumatiska hammare med för lite spolluft, eller hydrauliska hammare med otillräckligt spolvätskeflöde, kan inte avlägsna borrspån från botten av borrhålet snabbt. Långvarigt slipmedelsflöde sliter och deformerar också transportkanaler (t.ex. borrhålet eller kolvens mitthål), vilket smalnar av kanalerna och minskar evakueringseffektiviteten.
3.2 Avvikelse mellan borrparametrar och borttagning av borrkax
För hög borrning kan generera mer borrspån än vad borttagningssystemet kan bära. Felaktig rotationshastighet eller inställningar för borrtryck kan producera alltför grovt borrspån som inte kan passera genom flödeskanalerna, vilket orsakar ansamling och blockering.
3.3 Hålavvikelse och borrkaxavsättning
Hålavvikelser skapar låga punkter där borrkax samlas och inte effektivt transporteras bort av spolmediet. Med tiden bildar dessa avlagringar en packad borrkaxbädd som hindrar hammarens frammatning och borrkronans funktion.
Fel i kraftöverföringen Dessa fel avbryter borrningen när momentöverföringen förloras eller slagenergin inte når borrkronan. De uppstår ofta vid gränssnitten mellan borrsträng/hammare och hammare/borrkrona. Orsaker inkluderar:
4.1 Lösa eller skadade anslutningar
Lossade eller avskalade gängor mellan borrsträngen och hammarens bakre del, eller slitage på styrstift eller splines, förhindrar tillförlitlig momentöverföring och hindrar hammaren från att rotera med strängen.
Slitna eller deformerade främre sub-/borrkronans anslutningskomponenter (låsmuttrar, snäppringar etc.) kan göra att borrkronor lossnar, vilket producerar torra slag där energin inte når berget och synkron rotation går förlorad, vilket orsakar ojämnt slitage på skäret.
4.2 Bitskada orsakar överföringsfel
Slitage, flisning eller förlust av skärverktyget (valfräsar i volframkarbid, PDC/diamantskärverktyg) förhindrar effektivt ingrepp med formationen. Slagenergin överförs då inte genom skärverktygen till berget utan reflekteras istället tillbaka till hammarens inre delar, vilket ökar de inre stötbelastningarna och orsakar sekundära fel.
Sammanfattning och huvudsakliga påverkande faktorer Sammanfattningsvis härrör vanliga sänkhammarfel vid borrning i hårt berg från arbetets definierande egenskaper: höga belastningar och tuffa miljöer. De huvudsakliga påverkande faktorerna delas in i tre grupper:
Otillräcklig utrustningspassning: hammarmodell, borrtyp eller komponentmaterial är inte anpassade till hårda bergförhållanden.
Felaktig användning och underhåll: olämpliga borrparametrar, underlåtenhet att rengöra eller smörja regelbundet och försenat utbyte av slitna delar.
Dålig samordning mellan hjälpsystem: instabil kraft- och mediumförsörjning och en obalans mellan borrningskapacitet och borrcykel.
Att förstå dessa bakomliggande orsaker ger grunden för riktad felsökning och förebyggande åtgärder för att hålla borrningen i hårt berg kontinuerlig och effektiv.
