随着矿业的不断进步和发展,世界范围内的地下矿山企业正朝着大型化、机械化、数字化、更安全的方向发展。在选择大型,高成本设备时,决策者通常会根据其特定的采矿条件进行全面评估,并在设备选择上投入大量精力。然而,与钻岩工具的选择和应用相关的成本方面往往被许多矿山企业忽视。
钻岩工具是整个凿岩设备库中的关键组件。对于采矿业,这些工具的选择和应用具有决定性的影响,因为选择合适的工具可以显着提高钻井效率,孔质量和工具寿命。同时,这种优化大大提高了整体设备性能和采矿操作成本。
钻岩工具链构成整个钻岩系统中的最终链接,包括钻头、联接套筒、钻杆和适配器。
整个钻具系统需要精确的制造工艺和理想的公差,以确保卓越的质量和凿岩性能。同样,必须根据特定的凿岩条件和应用对整个系统进行调整,包括钻机,凿岩机和工具系统。钻岩工具系统需要满足以下要求:
现代液压凿岩机为凿岩工具提供了无与伦比的动力。在操作期间,这些工具承受显著的压缩应力、拉伸应力、螺纹磨损、摩擦加热和来自岩石的侵蚀。
在这种复杂的条件下,钻岩工具需要具有四个关键特性的材料 :( 1) 耐用性-最大程度地减少能量损失并优化钻井垂直度,需要坚固的材料和适当的工具尺寸;(2) 乏力阻力-由于高频应力和张力,需要特殊的乏力阻力; (3)高强度-在大功率凿岩机下必不可少的,以最大程度地降低工具破损的风险; (4) 高耐磨性-对于延长螺纹寿命至关重要,尤其是对于钻头的合金零件。这些特性通常是相互依赖的,需要优化的材料选择,产品设计和先进的热处理工艺,以实现最佳性能。
地下凿岩过程中的关键钻进特性包括:
孔径 -- 考虑隧道尺寸、钻机规格、岩石硬度和爆破要求。
孔深度-根据岩石条件,工作计划和轮班时间表平衡钻孔深度,以最大程度地提高隧道作业中的每次漂移的进度。
孔垂直度-对于提高生产率至关重要,其中钻孔精度与钻孔速度同样重要。理想的垂直孔可提高爆破效率,最大程度地减少由于孔对准不良和岩石条件而引起的偏差。
有效的钻井速度取决于有效的污泥去除。无效的污泥去除会降低工具寿命,加速设备磨损,降低钻井速度和精度,从而对运营经济性产生负面影响。
在隧道钻孔和爆破操作期间,通常使用直径范围为64-127mm的中心槽孔。较小孔 (35-45毫米) 的初始钻孔可确保精度并减少工具磨损,为有效爆破和实现最佳深度提供足够的扩展空间。
这些考虑因素强调了精心选择和应用钻岩工具的至关重要性,使其与特定的采矿条件和操作要求保持一致,以实现卓越的钻井性能和地下作业效率。