Kegagalan tukul DTH dalam keadaan batuan keras — punca bagi empat jenis kerosakan utama

Tukul down-the-hole (DTH) yang digunakan dalam penggerudian batuan keras terdedah kepada pelbagai kerosakan disebabkan oleh kekerasan formasi yang tinggi, beban penggerudian yang berat dan persekitaran operasi yang keras. Kerosakan ini secara langsung mempengaruhi kadar penembusan, kualiti lubang dan jangka hayat peralatan. Berdasarkan keadaan biasa penggerudian batuan keras, kegagalan biasa terbahagi kepada empat kategori: prestasi impak yang merosot, haus/melekat mekanikal, masalah sistem penyingkiran keratan dan kerosakan penghantaran kuasa. Berikut adalah penjelasan tentang simptom dan punca utama setiap kategori.

1. Kemerosotan prestasi impak Ini adalah salah satu kerosakan yang paling biasa dan muncul sebagai penurunan kecekapan pemecahan batu secara tiba-tiba: daya impak yang berkurangan, frekuensi impak yang lebih rendah dan bit yang tidak lagi dapat mematahkan batu keras dengan berkesan, menyebabkan penembusan menjadi perlahan atau berhenti secara mendadak. Punca utama termasuk:

1.1 Masalah bekalan kuasa medium

• Bagi tukul pneumatik, tekanan pemampat yang tidak mencukupi (di bawah julat 0.6–1.2 MPa yang biasanya diperlukan untuk batuan keras), aliran udara yang tidak stabil, atau kebocoran/penyumbatan dalam talian bekalan mengurangkan tekanan yang tersedia untuk memacu omboh.

• Bagi tukul hidraulik, tekanan pam rendah atau litar hidraulik yang tersumbat daripada minyak yang tercemar akan mengurangkan daya pacuan tukul.

• Bahan pencemar dalam medium kuasa (kelembapan atau habuk dalam udara termampat; zarah logam dalam minyak hidraulik) mempercepatkan haus pengedap dan seterusnya mengurangkan kecekapan medium.

1.2 Kegagalan aliran dalaman atau injap

• Tukul jenis injap sering mengalami haus, ubah bentuk atau melekat plat injap, mengganggu pensuisan injap tepat pada masanya dan mencegah salingan omboh frekuensi tinggi.

• Reka bentuk tanpa injap boleh terjejas oleh haus atau penyumbatan alur aliran omboh/silinder; pengumpulan keratan melambatkan pembalikan aliran, mengganggu kitaran impak dan mengurangkan tenaga impak dengan mendadak.

1.3 Isu antara muka omboh ke bit

• Hentaman frekuensi tinggi memakai permukaan omboh dan ekor bit, meningkatkan jarak sentuhan dan menyebabkan kehilangan pemindahan tenaga.

• Pemasangan mata bit eksentrik atau pin penentuan kedudukan yang longgar menyebabkan hentakan di luar pusat, mengurangkan kecekapan hentaman dan mempercepatkan haus setempat.

2. Haus mekanikal, lekatan dan kegagalan struktur Isu-isu ini merupakan punca utama masa henti. Di bawah impak berulang dan tork putaran, bahagian mekanikal boleh haus secara berlebihan, tersekat atau pecah. Manifestasi dan punca biasa termasuk:

2.1 Kekejangan dan haus omboh

• Beban berat meningkatkan geseran antara omboh dan silinder. Pelinciran yang tidak mencukupi (contohnya, selang pelinciran yang terlepas untuk tukul pneumatik atau minyak hidraulik yang terdegradasi) dan kemasukan keratan batu mengurangkan kelegaan dan menyebabkan sawan omboh. Operasi frekuensi tinggi jangka panjang juga menghauskan permukaan omboh dan boleh menghasilkan retakan; dalam kes yang teruk, omboh mungkin pecah.

2.2 Kerosakan tali gerudi

• Tali gerudi menghantar tork dan menyokong tukul. Jika kekuatan bahan tali tidak mencukupi, benang longgar, atau berlaku sisihan lubang, tali boleh mengalami momen lenturan tambahan yang menyebabkan lengkungan, ubah bentuk atau kegagalan benang. Lelasan daripada keratan batu pada dinding luar mempercepatkan lagi haus dan memendekkan hayat perkhidmatan.

2.3 Kerosakan sendi dan pengedap

• Sub hadapan dan belakang merupakan komponen sambungan yang kritikal; getaran dan tork yang kuat boleh melucutkan atau mengubah bentuk ulir. Pengedap (O-ring, cincin pengedap) yang terdedah kepada media kasar dan suhu tinggi akan menua dan retak, menyebabkan kebocoran medium kuasa dan membenarkan potongan memasuki pemasangan dalaman, yang mempercepatkan haus.

3. Kelainan sistem penyingkiran keratan Keratan keras dan kasar yang dihasilkan dalam penggerudian batu keras memerlukan penyingkiran yang boleh dipercayai. Apabila sistem penyingkiran keratan berfungsi dengan buruk, hasilnya ialah penyumbatan lubang, pemindahan yang lemah dan peningkatan rintangan penggerudian—kadangkala menyebabkan paip tersekat. Punca utama termasuk:

3.1 Medium atau aliran pembilasan yang tidak mencukupi

• Tukul pneumatik dengan udara pembilasan yang terlalu sedikit, atau tukul hidraulik dengan aliran bendalir pembilasan yang tidak mencukupi, tidak dapat menanggalkan keratan dasar lubang dengan segera. Aliran kasar yang berpanjangan juga haus dan ubah bentuk laluan pengangkutan (cth., lubang pusat mata gergaji atau lubang pusat omboh), menyempitkan saluran dan mengurangkan kecekapan pemindahan.

3.2 Ketidakpadanan parameter penggerudian dan penyingkiran keratan

• Kadar penembusan yang berlebihan boleh menghasilkan lebih banyak keratan daripada yang boleh dibawa oleh sistem penyingkiran. Kelajuan putaran atau tetapan tujahan mata gergaji yang salah boleh menghasilkan keratan yang terlalu kasar yang tidak boleh melalui laluan aliran, menyebabkan pengumpulan dan penyumbatan.

3.3 Penyimpangan lubang dan pemendapan keratan

• Penyimpangan lubang mewujudkan tempat rendah di mana keratan terkumpul dan tidak dijalankan secara berkesan oleh medium pembilasan. Lama-kelamaan mendapan ini membentuk lapisan keratan yang tersusun yang menghalang pergerakan tukul dan tindakan mata gergaji.

4. Kerosakan penghantaran kuasa Kerosakan ini mengganggu penggerudian apabila penghantaran tork hilang atau tenaga hentaman gagal sampai ke mata gerudi. Ia biasanya berlaku pada antara muka tali gerudi/tukul dan tukul/mata gerudi. Punca-punca termasuk:

4.1 Sambungan longgar atau rosak

• Benang yang longgar atau tertanggal antara tali gerudi dan sub belakang tukul, atau hausnya pin atau splin pencari, menghalang pemindahan tork yang andal dan menghentikan tukul daripada berputar bersama tali.

• Komponen sambungan sub/bit hadapan yang haus atau cacat (nat kunci, cincin snap, dsb.) boleh menyebabkan bit berfungsi longgar, menghasilkan hentakan kering di mana tenaga tidak sampai ke batu dan putaran segerak hilang, menyebabkan haus pemotong yang tidak sekata.

Kerosakan 4.2 Bit menyebabkan kegagalan penghantaran

• Haus, keretakan atau kehilangan pemotong (butang tungsten-karbida, pemotong PDC/berlian) menghalang penglibatan berkesan dengan formasi. Tenaga impak kemudian gagal dihantar melalui pemotong ke batu dan sebaliknya dipantulkan kembali ke bahagian dalam tukul, meningkatkan beban kejutan dalaman dan menyebabkan kegagalan sekunder.

5. Ringkasan dan faktor pengaruh utama Secara ringkasnya, kegagalan tukul DTH yang biasa dalam penggerudian batuan keras berpunca daripada ciri-ciri kerja yang menentukan: beban tinggi dan persekitaran yang keras. Faktor pengaruh utama terbahagi kepada tiga kumpulan:

• Padanan peralatan yang tidak mencukupi: model tukul, jenis mata gergaji atau bahan komponen yang tidak sepadan dengan keadaan batuan keras.

• Operasi dan penyelenggaraan yang tidak betul: parameter penggerudian yang tidak sesuai, kegagalan untuk membersihkan atau melincirkan secara berkala dan penggantian bahagian yang haus yang tertangguh.

• Koordinasi sistem bantu yang lemah: bekalan kuasa-medium yang tidak stabil dan ketidakpadanan antara kapasiti penyingkiran keratan dan kitaran penggerudian.

Memahami punca utama ini menyediakan asas untuk penyelesaian masalah yang disasarkan dan langkah pencegahan bagi memastikan penggerudian batuan keras berterusan dan cekap.