При строительстве взрывных скважин в шахтах буровые долота являются наиболее изнашивающимися деталями – многие операторы шахт сообщают, что буровые долота приходится заменять в среднем каждые 3-5 дней, что приводит к высоким затратам на износ. Наша компания Xinhao Drilling Rigs, предоставляющая услуги горнодобывающим клиентам по всей стране, обнаружила, что 80% чрезмерного износа буровых долот обусловлено не проблемами качества, а несоответствием геологического строения и выбора бурового долота или неправильными параметрами работы.
Освоив основной метод «выбора буровых долот в соответствии с геологическим строением + стандартизированная операция», можно снизить износ буровых долот более чем на 50%. В следующем разделе представлены практические методы работы с распространенными горными породами.
Основная причина износа бурового долота — «использование неправильного бурового долота против неправильного пласта». Для распространенных горных пород, таких как твердые породы, выветренные породы, гравийные слои и мягкие породы, требуются разные типы буровых долот. Конкретные решения по подбору долот следующие:
Основные проблемы, связанные с износом: зубья бурового долота непосредственно контактируют с твердой породой, что легко приводит к сколам на кончиках зубьев и чрезмерно быстрому износу корпуса бурового долота.
Подходящие сверла: Выбирайте твердосплавные шаровидные сверла с широким шагом зубьев (например, модель Xinhao XH-Q320). Шаровидные зубья изготовлены из сплава карбида вольфрама, что повышает ударопрочность на 40%. Широкий шаг зубьев распределяет усилие на каждый зуб, уменьшая износ.
Как избежать распространенных ошибок: Избегайте использования обычных сверл из сплавов, так как площадь контакта их зубьев с поверхностью мала, и кончики зубьев изнашиваются в течение одного дня в твердой породе.
Проблемы, связанные с абразивным износом: выветренные породы имеют рыхлую структуру, и щебень легко попадает между зубьями бурового долота, вызывая «абразивный износ» и приводя к быстрому истончению корпуса долота.
Подходящие сверла: выберите двухрядные.
Буровые долота с канавкой для удаления шлака шириной ≥18 мм предназначены для быстрого удаления порошкообразного материала и предотвращения его истирания. Долота Xinhao этого типа также имеют износостойкое покрытие на поверхности корпуса, повышающее износостойкость на 30%.
Советы по выбору: Избегайте слишком близко расположенных сверл, иначе щебень забьет канавки, удваивая скорость износа.
Проблемы, связанные с износом: Гравий ударяется о зубья и внешнюю стенку сверла, вызывая поломку зубьев и царапины на внешней стенке сверла.
Подходящие сверла: Выбирайте толстостенные ударопрочные сверла с толщиной стенки ≥12 мм. Зубья имеют встроенную конструкцию, предотвращающую их потерю из-за ударов гравия. Используйте изготовленные на заказ защитные втулки для сверл Xinhao, чтобы уменьшить износ наружной стенки.
Советы по выбору: Избегайте использования тонкостенных, легких буровых долот, так как они легко деформируются и изнашиваются от ударов гравия. 4. Мягкие горные породы (аргиллит, угольные пласты, твердость ≤ 2)
Основные проблемы, связанные с износом: Мягкая порода прилипает к буровому долоту, образуя «грязевые карманы», что приводит к проскальзыванию долота, трению между зубьями и глинистым сланцем, повышению температуры и ускоренному старению резиновых уплотнений.
Подходящие сверла: Выбирайте алмазные композитные сверла с редкими зубьями; большой шаг зубьев делает их менее склонными к прилипанию бурового раствора, а алмазные лезвия износостойки и быстро отводят тепло.
Рекомендации по выбору: Избегайте многозубых сверл из сплавов, так как они легко забиваются мягкими породами, что приводит к неэффективному износу.
Правильный выбор бурового долота — это лишь основа; надлежащие процедуры эксплуатации могут значительно продлить срок службы долота. Следующие три практических, проверенных в полевых условиях метода позволяют снизить излишний износ на 50%:
Твердые горные породы: давление бурения контролируется на уровне 18-22 кН, скорость вращения 80-100 об/мин, давление воздуха 2,0-2,4 МПа. Высокое давление воздуха в сочетании с низкой скоростью вращения уменьшает время трения между буровым долотом и породой.
Выветренные слои горных пород/гравия: давление бурения 12-15 кН, скорость вращения 100-120 об/мин, давление воздуха 1,8-2,0 МПа. Быстро удаляйте буровой шлам, чтобы предотвратить абразивное истирание породы.
Для мягких горных пород: давление бурения 5-8 кН, скорость вращения 120-150 об/мин, давление воздуха 1,5-1,8 МПа. Низкое давление и высокая скорость предотвращают застревание бурового долота в мягких породах и образование «грязевого мешка». Буровые установки Xinhao DTH имеют встроенную функцию запоминания параметров, позволяющую предварительно устанавливать параметры в зависимости от породы, что облегчает точное управление даже для начинающих.
В горнодобывающей промышленности многие операторы пытаются ускорить процесс, буря «до самого дна», что приводит к накоплению обломков породы в скважине. Многократное истирание бурового долота обломками породы усугубляет износ.
Правильная практика: После бурения 3-5 метров остановите бурение и откройте систему очистки скважины сжатым воздухом под высоким давлением на 10-15 секунд, чтобы выдуть обломки породы. При работе в гравийных слоях сократите интервал очистки до одного раза каждые 2 метра, чтобы предотвратить истирание бурового долота обломками породы в месте их образования. 3. Ежедневно проводите осмотр и техническое обслуживание бурового долота для предотвращения его повреждений.
Перед началом работы: проверьте наличие ослабленных зубьев бурильного долота и трещин в его корпусе. Немедленно устраните любые незначительные повреждения сваркой, чтобы предотвратить перерастание мелких проблем в общий износ. После начала работы: очистите поверхность бурильного долота сжатым воздухом от обломков породы, нанесите специальную антикоррозийную смазку и храните в сухом месте, чтобы предотвратить ржавление и коррозию корпуса долота. Важное напоминание: если износ кончика зуба бурильного долота превышает 3 мм или толщина корпуса долота уменьшается на 20%, его необходимо немедленно заменить. Продолжительное использование приведет к дисбалансу давления бурения и повреждению бурильной штанги.
Решение проблемы быстрого износа буровых долот на буровых установках для погружного бурения (DHH) по сути сводится к «выбору подходящего бурового долота для геологического строения и снижению трения во время работы»: для твердых пород необходимы «ударные долота + низкое давление и низкая скорость», для выветренных пород — «широкозубые буровые долота + высокочастотная очистка скважины», для гравийных слоев — «толстостенные буровые долота + ударная защита», а для мягких пород — «редкозубчатые буровые долота + противобуровая засыпка».
Компания Xinhao Drilling Rigs разработала полный набор решений по адаптации буровых долот к различным геологическим формациям в шахтах и предоставляет клиентам обучение по эксплуатации. Средний срок службы буровых долот на шахтах-партнерах увеличился с 3 до 7 дней, что напрямую вдвое снижает затраты на износ. Для горнодобывающей промышленности выбор правильного бурового долота и его правильная эксплуатация гораздо более экономически выгодны и эффективны, чем частая замена буровых долот.