Analisi dettagliata dei diversi tipi di aste di perforazione e precauzioni chiave
Le aste di perforazione rotonde, le aste di perforazione per carbone e le aste di perforazione per roccia sono prodotti di alta precisione ampiamente utilizzati nell'industria mineraria e nell'estrazione del carbone, e la loro qualità è quindi sottoposta a un attento esame. Durante la produzione, bilanciare resistenza e tenacità è una sfida tecnica comune. Allo stesso tempo, poiché i pozzi direzionali e orizzontali stanno sempre più sostituendo parte del tradizionale carico di lavoro dei pozzi verticali, i requisiti prestazionali per le aste di perforazione sono diventati più stringenti. Nelle operazioni reali, anche un certo grado di danneggiamento delle aste di perforazione è inevitabile.
Le aste di perforazione a spirale sono sviluppate sulla base dell'elevata capacità di coppia delle aste di perforazione geologiche e sono prodotte con lame a elica singola o doppia utilizzando processi di avvolgimento precompresso e saldatura completamente automatizzati. I prodotti con diametri pari o inferiori a 42 mm sono generalmente classificati come aste di perforazione a spirale. Le aste di perforazione a spirale geologiche con diametri fino a 73 mm possono essere abbinate direttamente a diverse piattaforme di perforazione mineraria sotterranea senza modificare i metodi operativi esistenti. La piattaforma può bloccare direttamente la superficie cilindrica esterna sia per la perforazione che per la sostituzione delle aste, semplificando ed aumentando l'efficienza delle operazioni e riducendo significativamente l'intensità di manodopera.
Le aste di perforazione a spirale geologica sono principalmente adatte alla perforazione di fori profondi in formazioni di media e alta durezza e garantiscono un'efficace rimozione dei detriti. Le aste di perforazione a spirale standard sono più adatte alla perforazione per l'esplorazione idrica in giacimenti di carbone e formazioni prossime al carbone, offrendo un peso inferiore, una connessione più semplice e un trasporto più rapido dei detriti. Nelle operazioni pratiche, gli utenti dovrebbero seguire il principio di selezionare il grado di acciaio più basso possibile, pur mantenendo i requisiti di resistenza. La scelta degli utensili di perforazione in base alle condizioni effettive del campo può ridurre i costi di approvvigionamento e la probabilità di incidenti in cantiere.
In base al profilo della filettatura, le connessioni delle aste di perforazione sono comunemente suddivise in quattro tipologie: a filo interno (IF), a foro pieno (FH), a foro normale (REG) e a foro numerato (NC). Una corretta connessione filettata deve soddisfare tre condizioni fondamentali: dimensioni corrispondenti, tipo di filettatura identico e corretta compatibilità maschio-femmina. Il principio di funzionamento di base di un'asta di perforazione a spirale è il seguente: la potenza è fornita principalmente dal fluido di perforazione e dal sistema motore. Il fluido di perforazione pompato dalla pompa per fango scorre attraverso la colonna di perforazione nel motore idraulico nell'asta di perforazione a spirale. Si forma una differenza di pressione tra l'ingresso e l'uscita del motore, che aziona la rotazione del rotore. Coppia e velocità vengono quindi trasmesse attraverso l'albero cardanico e l'albero motore alla punta per completare la perforazione.
Durante la produzione, le materie prime devono prima essere sottoposte a un controllo di qualità non distruttivo, seguito dalla saldatura del corpo del tubo in acciaio e dei giunti dell'utensile. Dopo la saldatura, vengono eseguiti un trattamento termico post-saldatura e una finitura finale per alleviare le tensioni residue sui giunti saldati. Prima di verniciare e imballare le barre finite, è necessario eseguire diverse ispezioni, tra cui prove di durezza, prove di pressione e prove non distruttive, per garantire la conformità agli standard di qualità. I tubi in acciaio per uso minerario e i tubi tondi in acciaio vengono sottoposti a diverse fasi di lavorazione prima di diventare barre di perforazione finite. Il tubo viene prima ricalcato per aumentare lo spessore delle pareti, quindi vengono lavorate le filettature e viene applicato uno strato di rame per migliorarne la resistenza e le prestazioni complessive.
Il corpo dell'asta è in genere realizzato in tubo di acciaio legato geologico speciale, mentre i giunti degli utensili sono realizzati in acciaio strutturale legato. Dopo la tempra e il rinvenimento sotto vuoto, la resistenza alla fatica e al taglio possono essere significativamente migliorate. Avanzati processi di saldatura a frizione conferiscono alle aste di perforazione elicoidali un'elevata resistenza alla flessione e un'affidabilità della saldatura. Durante l'uso, quando un'asta di perforazione elicoidale viene utilizzata per perforare fori per cavi di ancoraggio nelle pareti laterali, carbone o polvere di roccia vengono scaricati lungo le scanalature elicoidali, riducendo o eliminando la necessità di rimozione della polvere con acqua. Durante lo scavo di una carreggiata inclinata verso il basso, ciò contribuisce anche a ridurre l'accumulo di acqua sul fronte di scavo. Se abbinate a perforatrici pneumatiche per carbone, le aste di perforazione possono migliorare notevolmente sia la velocità di scavo che la qualità della costruzione.
Le seguenti precauzioni sono essenziali durante l'uso. Non mescolare in nessun caso aste di perforazione con diversi tipi di filettatura. Anche aste con lo stesso tipo di filettatura nominale di produttori diversi non devono essere mescolate, poiché le differenze nelle specifiche tecniche, nei metodi di lavorazione, negli utensili e nelle attrezzature portano inevitabilmente a differenze di tolleranza e di adattamento della filettatura, creando rischi per la sicurezza. Non mescolare aste con grandi differenze in termini di durata utile o condizioni di usura, poiché ciò può aumentare il rischio operativo. Se si riscontrano danni localizzati alla filettatura, ad esempio circa uno o due giri di filettatura su una lunghezza di circa 10 mm, ripararli tempestivamente prima del riutilizzo per garantire un funzionamento sicuro.
