Come funziona una perforatrice DTH: il principio dell'impatto sul fondo del foro spiegato
Le perforatrici a fondo foro sono utilizzate nell'edilizia, nelle ferrovie, nelle autostrade, nei progetti idrici, nell'energia idroelettrica, nell'industria mineraria e nelle cave. Perforano fori per ancoraggi, fori per bulloni da roccia, fori da mina, fori per iniezioni di malta e altre aperture nella roccia dura.
L'impianto potrebbe sembrare una perforatrice rotativa a impatto convenzionale, ma la sua differenza più importante risiede nel punto in cui viene generata l'energia d'impatto.
Il meccanismo di impatto funziona all'interno del foro
Un trapano da roccia convenzionale a percussione superiore mantiene il meccanismo di impatto in superficie. L'energia d'impatto deve propagarsi attraverso le aste di perforazione prima di raggiungere la punta. Man mano che il foro diventa più profondo, le perdite di energia e le vibrazioni nella batteria di perforazione possono diventare più significative.
Un impianto DTH posiziona l'impattore direttamente dietro la punta di perforazione sul fondo del foro. Il pistone colpisce la punta verso il basso, mentre l'aria compressa aziona il martello e contribuisce a rimuovere i detriti.
Poiché l'impatto viene generato in prossimità della parete rocciosa, si perde meno energia attraverso la batteria di perforazione. Per questo motivo, la perforazione DTH (Deep Through Hole) mantiene prestazioni elevate anche in fori profondi in roccia dura.
Un tipico gruppo di perforazione DTH comprende:
Punta da trapano
martello DTH
Aste di perforazione
Collegamento aereo
Linea di alimentazione dell'aria
Cilindro di controllo della pressione o di alimentazione
Telaio di perforazione
Il martello e la punta devono essere adatti al diametro del foro, alla formazione rocciosa, al compressore e alla capacità dell'impianto di perforazione. Un martello potente non può compensare un'alimentazione d'aria insufficiente o una punta scelta in modo inadeguato.
Componenti principali di un grande impianto DTH di superficie
Un grande impianto DTH montato su cingoli contiene diversi sistemi che lavorano insieme.
Telaio di perforazione:Il telaio di perforazione funge da guida per la testa rotante, il sistema di avanzamento e la batteria di perforazione. Deve rimanere rigido e allineato durante la perforazione.
Slitta o carrello:La slitta è generalmente una struttura scatolare saldata che supporta e collega il telaio di perforazione alla macchina principale.
Testa rotante:Il sistema rotante comprende in genere un motore idraulico, un gruppo mandrino, un collegamento a stelo, una piastra scorrevole e un condotto d'aria centrale. La testa rotante fa ruotare la batteria di perforazione mentre l'aria compressa scorre attraverso le aste cave.
Sistema di alimentazione:Un motore idraulico di avanzamento, pignoni, catena e molle di ammortizzazione muovono la testa rotante e la batteria di perforazione lungo il telaio. La forza di avanzamento deve essere stabile. Un avanzamento eccessivo o irregolare può aumentare la flessione dell'asta e l'usura della punta.
Dispositivo per la sostituzione o la rimozione dell'asta:Le attrezzature di perforazione più grandi possono utilizzare dispositivi di movimentazione delle aste superiori e inferiori, morsetti per aste e cilindri idraulici per aggiungere o rimuovere le aste in modo più efficiente.
Sistema di controllo della polvere:La perforazione DTH produce polvere di roccia e detriti. A seconda del sito, l'impianto di perforazione può utilizzare sistemi di aspirazione a secco, soppressione a umido, sistemi combinati o controllo della polvere tramite schiuma.
Sistema di traslazione cingolato:Il telaio di un cingolato comprende generalmente il telaio di traslazione, i motori idraulici, i riduttori epicicloidali, i cingoli, le ruote motrici, le ruote folli e i componenti di tensionamento dei cingoli.
Telaio principale:Il compressore d'aria, il depuratore di polveri, il serbatoio idraulico, il gruppo pompe, il gruppo valvole e la cabina dell'operatore sono montati sul telaio principale.
Sistema di rotazione della macchina:Un motore di rotazione, un freno, un riduttore, un pignone e un cuscinetto di rotazione consentono alla sovrastruttura di ruotare rispetto al carro.
Meccanismo di rotazione del telaio di perforazione:Cilindri oscillanti, perni di rotazione e staffe consentono al telaio di muoversi lateralmente e di regolare l'angolo di foratura.
Sistema ad aria compressa e martello:Un compressore a vite fornisce in genere aria compressa ad alta pressione al martello DTH. Lo stesso sistema pneumatico può anche supportare la funzione di soffiaggio o di pulizia di un aspiratore di polveri a flusso laminare.
Come viene controllato il ciclo di perforazione
Durante la perforazione, la testa rotante fa ruotare le aste e la punta mentre il sistema di avanzamento applica una forza controllata. Il pistone del martello DTH colpisce ripetutamente la punta, frantumando la roccia sul fondo del foro.
L'aria compressa svolge due funzioni:
Aziona il pistone del martello.
Trasporta frammenti di roccia e polvere fuori dal foro.
Se il volume d'aria è troppo basso, il martello potrebbe perdere frequenza d'impatto e il foro potrebbe non pulirsi correttamente. I trucioli potrebbero accumularsi attorno alla punta, causando una riaffilatura, una penetrazione ridotta, un'usura maggiore e possibili inceppamenti.
Anche il sistema di avanzamento è importante. La punta di perforazione deve avanzare a una velocità adeguata alla sua capacità di rompere e liberare la roccia. Una forza di avanzamento eccessiva può sovraccaricare la punta e le aste. Una forza insufficiente può causare un contatto inefficiente e vibrazioni inutili.
Come è configurata una stazione DTH generica
Un impianto DTH standard è generalmente composto da una batteria di perforazione, una punta a bottone e un martello DTH, insieme a sistemi di rotazione, aria compressa, sollevamento e controllo della pressione.
Il gruppo di alimentazione dell'aria rotante può includere un motore rotante, un riduttore rotante e un giunto girevole pneumatico. Il giunto girevole pneumatico utilizza un corpo, guarnizioni, un mandrino cavo e un collegamento a stelo per fornire aria compressa attraverso la batteria di perforazione rotante.
Un morsetto pneumatico per aste può essere utile per il collegamento e la rimozione delle aste.
Il sistema di sollevamento e controllo della pressione utilizza un motore di sollevamento, un riduttore, una catena di sollevamento, un cilindro di pressione e un sistema di pulegge. Durante il normale funzionamento, il cilindro di pressione agisce tramite il sistema di pulegge per fornire un avanzamento controllato e una perforazione con scarico della pressione.
Questa configurazione consente all'operatore di gestire rotazione, avanzamento, sollevamento e pressione verso il basso come un unico processo coordinato.
Perché la compatibilità dei componenti è importante
Le prestazioni della perforazione DTH dipendono dall'interazione di tutte le componenti principali.
Prima di selezionare un'attrezzatura o sostituire un martello, esaminare:
Diametro del foro richiesto
Profondità e angolo del foro
Durezza e abrasività della roccia
Tasso di penetrazione previsto
pressione del compressore e volume dell'aria
Diametro e filettatura dell'asta di perforazione
Layout del pulsante Bit
Metodo di rimozione di polvere e residui di potatura
Forza di alimentazione disponibile
Accesso al sito e mobilità
Il martello, la punta, l'asta di perforazione, il raccordo del gambo, il compressore e il sistema di aspirazione della polvere devono essere scelti come un pacchetto completo.
Ad esempio, una punta progettata per il granito abrasivo potrebbe non essere la scelta giusta per il calcare fratturato. Una lunga batteria di perforazione con un allineamento errato può disperdere energia e creare deviazioni anche quando il martello stesso funziona correttamente.
La manutenzione inizia con aria, allineamento e usura
Un impianto DTH dovrebbe essere controllato regolarmente per:
Perdite d'aria in corrispondenza di snodi e raccordi
Filettature della barra usurate
Aste di perforazione piegate
Componenti di guida allentati
Rumore anomalo del martello
Tasso di penetrazione ridotto
Scarsa capacità di aspirazione della polvere
Usura del binario o del sistema di alimentazione
Dopo la perforazione, la punta del trapano deve essere ispezionata. Usura del bottone, perdita di calibro, danni al corpo della punta e un'usura irregolare possono indicare che il design della punta o i parametri di perforazione non sono adatti alla formazione rocciosa.
Perforazione DTH per moderni progetti in roccia
Le perforatrici DTH rimangono importanti perché combinano una perforazione ad alto impatto con angoli di foratura flessibili, buona mobilità ed efficiente rimozione dei detriti.
Vengono utilizzati nell'estrazione mineraria e nelle cave, per pali di fondazione, ancoraggio di pendii, scavo di gallerie, pozzi d'acqua, costruzione di strade e opere infrastrutturali. In ogni applicazione, il risultato più affidabile si ottiene abbinando l'impianto di perforazione e la colonna di perforazione alla roccia, piuttosto che scegliendo i componenti solo in base alle dimensioni o al prezzo.
