DTH Aero Hammer Technologies, Inc.
La característica de funcionamiento del martillo neumático DTH es utilizar aire comprimido como energía (incluido el aire comprimido que contiene espuma. La energía del aire comprimido generado por el compresor pasa a través del). Dispositivo de conversión de energía Martillo DTH. Produce impacto energético de alta frecuencia en las rocas rotas. Cuando este impacto energético alcanza el trabajo crítico de trituración de la roca, se produce la trituración volumétrica. A través del accionamiento giratorio de la plataforma de perforación y la tubería de perforación, se forma la capacidad de trituración continua de las rocas. Al mismo tiempo, el gas enfría la broca después del trabajo y descarga el polvo a una cierta velocidad del viento para lograr el propósito de la perforación.
Desde la perspectiva de la rotura de rocas, el taladro percutor DTH impacta principalmente para romper la roca, mientras que la rotación cambia la posición del impacto para romper la roca, lo que desempeña un papel en ayudar a romper la roca. Por tanto, la eficiencia de la perforación depende en gran medida del rendimiento y la calidad del impactador. Sus características importantes son la alta eficiencia de perforación en roca dura, la larga vida útil de la broca, la baja velocidad de rotación, el pequeño torque y la ligera presión axial.
2. Principio de funcionamiento del martillo neumático DTH
Como se muestra en la Figura 2-5, hay un pistón en el cilindro. Cuando el aire comprimido ingresa a la cámara superior del cilindro desde la entrada de aire, la presión del aire comprimido actúa sobre el extremo superior del pistón, empujando el pistón hacia abajo y golpeando la cola de la broca cuando llega al punto final. Durante el movimiento descendente del pistón, el gas de la cámara inferior del cilindro se descarga por el puerto de escape. Por el contrario, cuando el aire comprimido ingresa a la cámara inferior desde el puerto de escape, el pistón se mueve hacia arriba y el gas de la cámara superior se descarga por la entrada de aire. Si la dirección de admisión y escape se cambia constantemente, el pistón puede moverse alternativamente en el cilindro, impactando así repetidamente la cola de la broca y logrando un funcionamiento continuo de la broca de impacto. El martillo DTH neumático NU-MA tiene un rango de diámetro de orificio de 89 ~ 89 ~ 1092 mm, una frecuencia de impacto de 1750 ~ 925 veces/min y una presión de trabajo de 2,4 ~ 1,4 MPa. El martillo neumático DTH doméstico Jiaxing tiene un rango de apertura de 85 ~ 450 mm, una frecuencia de impacto de 1200 ~ 840 veces/min y una presión de trabajo de 0,63 ~ 1,6 MPa.
Figura 2-5 Diagrama esquemático del principio de funcionamiento del martillo neumático DTH
3. Tipos de impactadores
1) Según el método de distribución del gas y Características del impactador, se dividen en dos tipos: tipo con válvula y tipo sin válvula. La placa de válvula del impactador de válvula controla la distribución de gas. Según el modo de escape, se puede dividir en dos tipos: escape lateral y escape central. El primero que se utilizó fue el de escape lateral. Debido a que el gas del cilindro sale por ambos lados de la broca, se le llama impactador de escape lateral. El escape central significa que el gas del cilindro se descarga a través del orificio central de la broca. La estructura es más compleja que la lateral y la precisión del procesamiento es alta. Este tipo de impactador puede descargar polvo de roca a tiempo sin trituración repetida, lo que reduce el desgaste de la broca y mejora la eficiencia de la perforación. Esta estructura se mejoró sobre la base del escape lateral, y ahora es básicamente este tipo de estructura.
Los impactadores sin válvulas no tienen válvulas. El sistema de distribución de gas que controla el movimiento alternativo del pistón está dispuesto en la pared del cilindro y se descarga automáticamente cuando el pistón se mueve. Dado que este impactador no utiliza una placa de válvula para la distribución de gas, puede utilizar el poder de expansión del aire comprimido para impulsar el movimiento del pistón, reduciendo así el consumo de energía. Se caracteriza por tener menos piezas, estructura simple y fácil procesamiento. En comparación con los impactadores de válvula, el consumo de presión se puede ahorrar aproximadamente un 30%. Los impactadores sin válvula se pueden dividir en escape lateral y escape central según el modo de escape. Actualmente se utilizan principalmente impactadores sin válvulas con escape central.
2) Según la presión de trabajo nominal del impactador, se puede dividir en impactador de baja presión de viento e impactador de media y alta presión. Generalmente, la presión de trabajo nominal de los impactadores de baja presión de viento es de 0,5 ~ 0,8 MPa, la de los impactadores de media presión es de 0,9 ~ 1,4 MPa y la de los impactadores de alta presión de viento es superior a 1,5 MPa.
3) Según el diámetro de perforación del impactador, se puede dividir en impactador de pequeño diámetro e impactador de gran diámetro. El diámetro pequeño está dentro de los 200 mm y el diámetro grande es superior a 200 mm.
4) Según la forma del orificio pasante central del martillo DTH, se puede dividir en tipo ordinario, tipo hueco y tipo excéntrico, con diferentes rangos de aplicación.
5) Para ampliar el campo de aplicación, también incluye un martillo DTH neumático de gran diámetro y un solo cabezal y un martillo DTH neumático de grupo de gran diámetro y múltiples cabezales.
4. Broca percutor DTH
La broca percutor DTH es una herramienta que transmite la energía del impacto y rompe rocas directamente. Forma un mecanismo integral con el impactador. La estructura y la calidad de fabricación de la broca afectan directamente el efecto de uso del martillo DTH. Por lo tanto, la selección razonable de brocas de diferentes tipos y estructuras en función de las diferentes propiedades físicas y mecánicas de las rocas es una condición técnica importante para mejorar la eficiencia de la perforación y extender la vida útil de las brocas.
Las brocas utilizadas en los taladros percutores DTH incluyen básicamente: ① brocas de aleación con dientes de bola concéntricas, ② brocas de aleación con dientes de bola excéntricas, ③ brocas de aleación con cuchillas y ④ brocas de dientes de bola de aleación de circulación inversa.
5. Parámetros técnicos del taladro percutor DTH
Aunque la tecnología de operación del taladro percutor DTH es relativamente simple y fácil, para lograr el efecto de perforación ideal, debe operarse de manera científica y hábil. La eficiencia de la perforación depende no sólo del rendimiento del compresor de aire, del impactador y de la broca, sino también de un funcionamiento razonable y de la selección correcta de los parámetros técnicos de perforación.
(1) Presión y volumen de aire
Al perforar con un martillo DTH, la velocidad de perforación está estrechamente relacionada con la presión del aire comprimido utilizado. Al seleccionar un compresor de aire, si bien se refiere completamente al valor de presión del viento especificado por el martillo DTH, también debe considerar la presión adicional causada por el consumo de la tubería, superar la contrapresión de la columna de agua, arrancar el martillo DTH y mantener la caída de presión de Circulación de aire o espuma de aire.
En términos generales, una presión de aire más alta mejorará la eficiencia de trabajo del martillo DTH y la presión de aire también determina la profundidad de perforación del martillo DTH. Cuanto más profundo se taladra el agujero, mayor será la presión de aire necesaria, por lo que los taladros percutores DTH están equipados con un reforzador.
En cuanto al volumen de aire requerido para la perforación con percusión DTH, uno es el volumen de aire requerido para la perforación con rotura de rocas y el otro es que este valor de volumen de aire también puede satisfacer las necesidades de descarga de recortes. Debido a la rápida velocidad de perforación del martillo DTH y las grandes partículas de recortes, se requiere un gran volumen de aire para limpiar el fondo del pozo. Para la perforación ordinaria con circulación directa con martillo DTH, los recortes de perforación se descargan fuera del pozo mediante un flujo de aire desde el fondo del pozo a través del espacio entre la tubería de perforación y la pared del pozo. La velocidad del flujo de aire debe alcanzar los 20 m/s tanto como sea posible. y generalmente no menos de 15 m/s, de lo contrario habrá más virutas de perforación en el pozo, lo que afectará seriamente la eficiencia de la perforación.
(2) WOB
El proceso de trabajo básico del martillo neumático DTH es romper rocas bajo la acción de la presión estática (WOB), la fuerza de impacto y la fuerza de rotación. La función principal de WOB es permitir que los dientes de la broca estén en estrecho contacto con la roca y superar la fuerza de rebote del impactador y las herramientas de perforación, transmitiendo así de manera efectiva la energía del impacto del impactador. El WOB es demasiado pequeño para superar la contrapresión y la fuerza de rebote cuando el impactador está funcionando, lo que afecta directamente la transmisión efectiva de la energía del impacto. Un WOB excesivamente grande aumentará la resistencia a la rotación y provocará un desgaste prematuro de la broca. Para un martillo DTH con un diámetro de 216 mm, la presión óptima es de aproximadamente 1,5 t. En términos generales, según el diámetro del martillo DTH, la presión puede aumentar entre 0,5 y 0,8 kn por cada aumento de 1 cm en el diámetro, que se puede ajustar. adecuadamente según las condiciones de formación.
(3) Velocidad
La velocidad del martillo DTH juega un papel decisivo para lograr una perforación suave y alargar la vida útil de la broca. Al perforar con un martillo DTH, el único propósito de la rotación es permitir que los dientes esféricos de la cabeza del martillo aterricen en una nueva superficie de roca después de cada impacto, y los dientes esféricos en el borde exterior de la broca son particularmente sensibles a la rotación. . Si la velocidad de rotación es demasiado lenta, los dientes esféricos de la broca se introducirán en los hoyos previamente impactados, lo que provocará que la broca sea inestable, dificultando la rotación y reduciendo la eficiencia de la perforación; si la velocidad de rotación es demasiado rápida, la perforación mecánica; La velocidad no aumentará y los dientes esféricos de la broca se verán afectados por la fuerte fuerza de fricción y el desgaste prematuro. Por lo tanto, la velocidad de rotación adecuada del cabezal del martillo extenderá la vida útil de la broca, pero la selección de una velocidad de rotación razonable está relacionada principalmente con la potencia de impacto generada por el impactador, la frecuencia del impacto, la forma de la broca y el estado físico. y propiedades mecánicas de la roca que se está perforando.
Los requisitos generales para una velocidad óptima de la broca son obtener una velocidad de perforación efectiva, un funcionamiento suave y una vida útil económica de la broca. Campbell de la Asociación Nacional de Pozos de Agua (NWWA) cree que existe un ángulo de rotación óptimo para los martillos DTH, que es 11. La relación entre el ángulo de rotación óptimo, la velocidad de rotación y la frecuencia de impacto es la siguiente:
Campo de carbón moderno Tecnología de exploración geológica
Entre ellos: A es el ángulo de rotación óptimo (grados); n es la velocidad de rotación, r/min; f es la frecuencia de impacto, veces/minuto.
(4) Tecnología de operación del martillo DTH
1) Durante la etapa de apertura, se debe tener cuidado de no desviar el martillo del orificio para evitar que el relleno del orificio colapse.
2) Al comenzar a perforar, reduzca la presión del aire para que el aire solo pueda impulsar el martillo DTH. Después de que el trabajo sea estable, aumente la presión para mejorar la eficiencia.
3) Se debe agregar un agente espumante durante la perforación con circulación positiva para ayudar a limpiar los recortes durante la perforación, estabilizar la pared del pozo y controlar la entrada de agua en el pozo.
4) El martillo DTH debe trabajar bajo la presión de aire requerida. Una presión de aire demasiado alta acortará significativamente la vida útil de las piezas y una presión de aire demasiado baja reducirá la eficiencia de perforación y acortará la vida útil del martillo.
5) Para eliminar rápidamente la escoria de roca en el pozo y reducir el desgaste de las herramientas de perforación, el martillo DTH debe levantarse con frecuencia desde el fondo del pozo para descargar completamente la escoria de roca en el pozo. .
6) Si el agujero realmente colapsa, mantenga el martillo DTH funcionando y muévalo hacia arriba y hacia abajo en el agujero inmediatamente. Si es necesario, se puede aumentar la velocidad de rotación hasta que el martillo DTH pueda moverse hacia arriba y hacia abajo libremente para descargar la escoria de roca fuera del pozo.
7) Al conectar la tubería de perforación, se debe prestar especial atención a la limpieza de la tubería de perforación para evitar que arena, óxido y otra suciedad en la tubería entren al martillo DTH, causando daños a las piezas o accidentes. como el cierre de la perforación. Por lo tanto, es necesario asegurarse de que el recorrido del aire esté limpio y liso, y aplicar aceite para roscas a las roscas de la tubería de perforación.
8) Después de perforar una tubería de perforación, primero limpie los residuos de roca en el pozo para reducir la cantidad de gas, colóquelo lentamente en el fondo del pozo y luego detenga lentamente el gas después de un tiempo. y luego agregue tubería de perforación para evitar que la escoria de roca regrese al martillo DTH.
9) Al reemplazar la broca, asegúrese de que el diámetro de la broca de reemplazo sea menor que el diámetro de la broca de reemplazo para evitar que la broca perfore.
10) Está estrictamente prohibido invertir la herramienta de perforación para evitar que caiga en el agujero.
5. Características y ámbito de aplicación de la perforación con percusión neumática DTH
1) Esta tecnología tiene una alta eficiencia de perforación, una larga vida útil de la broca, una baja velocidad de rotación requerida, un par pequeño y una presión axial. Tiene la ventaja de ser bajo y tiene las funciones de anti-sesgo y corrección. Al mismo tiempo, la pérdida de equipos y herramientas de perforación también es muy pequeña, como lo reconoce la gente.
2) La perforación con percusión DTH es actualmente uno de los métodos más eficaces para mejorar la eficiencia de la perforación en roca dura. La práctica de producción muestra que su eficiencia de perforación es aproximadamente 10 veces mayor que la de las plataformas de perforación rotativas, especialmente en áreas áridas y con escasez de agua y áreas con roca expuesta en la superficie, puede perforar de manera efectiva para mejorar la eficiencia de producción y reducir los costos de construcción.
3) La capacidad de la tecnología de perforación con percutor DTH con aire para transportar polvo de roca depende principalmente de la velocidad ascendente del aire. Cuando el espacio exterior de la perforación es demasiado grande, es difícil que el polvo de roca llegue. devolver.
La perforación con percutor Air DTH es adecuada para perforar con un diámetro de perforación inferior a 400 mm.
4) La perforación con percutor Air DTH es adecuada para perforar en estratos duros, especialmente en la capa superior del suelo cuaternario, especialmente en suelos blandos. puede causar fácilmente el colapso de la pared del agujero. Al perforar en formaciones rotas, las fugas de aire y los recortes de perforación son difíciles de regresar, lo que hace imposible la perforación con percusión DTH con aire.
5) La perforación con percusión neumática DTH pertenece a la perforación con presión negativa y bajo equilibrio, y el agua de formación puede invadir fácilmente el pozo. Si la producción de agua es superior a 65438+100 m3/h, la eficiencia de perforación se reducirá y la construcción puede incluso ser imposible. En este caso, es necesario agregar espuma al aire, aumentar el volumen de aire a través de un compresor de aire externo si es necesario y aumentar la presión del aire a través de un refuerzo, lo que aumentará el costo de perforación.