Come si è evoluto il martello DTH? Tre modelli progettati per diverse problematiche di perforazione.
Dall'esterno, un martello perforatore sembra semplice: l'aria compressa entra, il pistone colpisce e la punta di perforazione frantuma la roccia.
Ma il progetto alla base di quell'azione è cambiato considerevolmente.
Le diverse condizioni di perforazione richiedono diverse strutture di martello. Un pozzo d'acqua in terreno incoerente non necessita dello stesso strumento di un foro di esplorazione mineraria. Un foro di fondazione di grande diametro crea una serie di requisiti completamente diversi.
Lo sviluppo dei martelli DTH ha seguito un obiettivo pratico: raggiungere la massima efficienza di perforazione con il minor consumo energetico possibile.
Come vengono classificati i martelli DTH?
I martelli DTH possono essere classificati in diversi modi.
In base al sistema di distribuzione dell'aria, si distinguono in martelli con valvola e senza valvola. In base alla disposizione del pistone, comprendono modelli a pistone singolo e a pistoni multipli. In base alla pressione di esercizio, sono generalmente raggruppati in martelli DTH ad alta pressione, media pressione e bassa pressione.
Queste categorie non sono puramente teoriche. La struttura interna influisce sul consumo d'aria, sull'energia d'impatto, sulla velocità di perforazione, sulla durata della punta, sui requisiti di manutenzione e sul tipo di formazione rocciosa che il martello è in grado di trattare.
Ecco perché scegliere un martello DTH basandosi solo sul diametro esterno o sulla dimensione dell'attacco è rischioso. Il martello deve essere compatibile con l'impianto di perforazione, il compressore, la punta, il diametro del foro e le condizioni del terreno.
1. Martelli DTH a circolazione inversa passante
Un martello a circolazione inversa passante funziona con aste di perforazione a doppia parete.
Il fluido di perforazione e i detriti di perforazione viaggiano attraverso il passaggio interno della batteria di perforazione, consentendo un campionamento continuo a circolazione inversa. Questa configurazione è ampiamente utilizzata nell'esplorazione mineraria e nelle indagini geologiche ingegneristiche.
È particolarmente utile in formazioni difficili composte da sabbia, ciottoli e ghiaia. Queste formazioni possono creare diversi problemi contemporaneamente:
La perforazione diventa instabile.
Il recupero convenzionale del nucleo è difficile.
La parete del pozzo potrebbe crollare.
La rimozione dei residui di potatura diventa inefficiente.
Aumentano i tempi di perforazione e i costi operativi.
La circolazione inversa contribuisce a risolvere questi problemi trasportando continuamente campioni di roccia in superficie. In questo modo, è meno probabile che i campioni si mescolino con materiale proveniente da altre parti del pozzo, rendendo l'interpretazione geologica più affidabile.
Lo stesso metodo può essere utilizzato anche nelle perforazioni per pozzi d'acqua e indagini idrogeologiche. Contribuisce a migliorare la rimozione dei detriti, il campionamento continuo e la pulizia del foro. In condizioni idonee, può ridurre il rischio di contaminazione superficiale e di ostruzione delle formazioni acquifere da parte dei detriti.
Per le società di esplorazione, il valore non risiede solo nella velocità di perforazione. Un campione più pulito e un foro più stabile possono migliorare la qualità della decisione geologica finale.
2. Martelli DTH per l'avanzamento del rivestimento
Alcune formazioni rocciose sono difficili da raggiungere perché la roccia è dura. Altre sono difficili perché il foro non rimane aperto.
I martelli DTH per l'avanzamento del rivestimento sono progettati per risolvere il secondo problema.
Durante la perforazione, il rivestimento avanza insieme al martello e alla punta. Il rivestimento sostiene la parete del foro mentre l'utensile continua a penetrare nella formazione. Ciò rende il metodo adatto a terreni incoerenti, terreni misti a roccia, formazioni alterate e altri strati instabili.
Senza l'avanzamento del rivestimento, il pozzo potrebbe collassare prima che la batteria di perforazione venga rimossa o prima che possa iniziare l'operazione successiva. I ripetuti collassi comportano una perdita di tempo e possono intrappolare gli utensili nel pozzo.
I sistemi di avanzamento del rivestimento si dividono comunemente in due tipologie principali:
Avanzamento concentrico del rivestimento
Il rivestimento e la punta di perforazione lavorano lungo lo stesso asse centrale. Questa configurazione offre un percorso di perforazione relativamente semplice ed è adatta a formazioni in cui il rivestimento può seguire la punta senza un grande aumento di diametro.
Avanzamento eccentrico dell'involucro
La punta allarga leggermente il foro oltre il diametro del rivestimento durante la perforazione. Una volta che il rivestimento è avanzato, la punta può essere ritratta o regolata in modo da poter rimuovere la batteria di perforazione mentre il rivestimento rimane in posizione.
Questo tipo è utile quando il terreno è particolarmente soggetto a cedimenti.
I martelli DTH per l'avanzamento del rivestimento possono essere selezionati anche in base alla pressione di esercizio. Sono disponibili versioni ad alta e bassa pressione per diverse capacità del compressore, diametri di pozzo e condizioni di formazione.
La scelta giusta dipende da più fattori rispetto al solo martello. Gli appaltatori devono considerare anche il diametro del rivestimento, il design della base del rivestimento, la potenza del compressore, i requisiti di lavaggio e la velocità prevista di perdita di terreno.
3. Martelli DTH cluster o combinati
Un martello DTH a cluster combina diversi martelli individuali in un unico gruppo di perforazione.
L'obiettivo è generare una capacità di perforazione sufficiente per fori di grandi dimensioni. Con la configurazione appropriata, i sistemi DTH combinati possono perforare diametri che raggiungono circa 1.524 mm.
Si tratta di un'operazione completamente diversa dalla normale perforazione di produzione. I fori di grande diametro richiedono un elevato volume d'aria, attrezzature di supporto consistenti, un allineamento preciso e un controllo rigoroso della rimozione dei detriti.
Una configurazione a cluster distribuisce il lavoro di impatto su più unità di percussione. Può essere utilizzata in fori di fondazione di grandi dimensioni, progetti di costruzione speciali e altre applicazioni in cui un singolo martello DTH convenzionale non è in grado di fornire il diametro del foro richiesto.
Più grande diventa l'assemblaggio, più importante diventa il sistema di supporto. La capacità del compressore, il diametro delle tubazioni dell'aria, la stabilità del supporto, la forza di avanzamento, il controllo della rotazione e le attrezzature di sollevamento diventano tutti elementi critici.
Dai martelli saldati ai modelli senza valvole
La storia dei martelli DTH non è una linea retta in cui ogni nuova generazione sostituisce completamente la precedente.
Le prime generazioni utilizzavano strutture saldate. I progetti successivi si sono orientati verso strutture assemblate, che hanno reso più pratiche la produzione, la manutenzione e la sostituzione dei componenti.
La seconda generazione utilizzava comunemente un sistema di distribuzione dell'aria basato su valvole. I modelli successivi hanno introdotto strutture senza valvole per semplificare il controllo del flusso d'aria e ridurre il numero di componenti interni soggetti a usura.
Ogni generazione ha ereditato caratteristiche utili dalla precedente. Alcuni componenti sono rimasti intercambiabili tra i diversi modelli. Ad esempio, una punta utilizzata con un martello di ultima generazione può essere compatibile con un martello precedente di una serie correlata, anche se la punta più recente potrebbe non avere il tubo del gambo utilizzato nella configurazione precedente.
Questo tipo di compatibilità parziale è importante sul campo. Può ridurre la pressione sulle scorte e aiutare le imprese di perforazione a mantenere disponibili i pezzi di ricambio per diverse macchine.
Cosa dovresti controllare prima di acquistare un martello DTH?
Prima di selezionare un martello DTH, verificare:
Diametro del foro e profondità di foratura richiesti
Durezza e abrasività della roccia
Sia che la formazione sia stabile o collassabile
Pressione del compressore e portata d'aria
Velocità di perforazione richiesta
Compatibilità del gambo e della filettatura della punta
Disponibilità di pistoni, valvole e parti soggette ad usura di ricambio
Sia che sia necessaria la circolazione inversa o l'avanzamento dell'involucro
Il miglior martello DTH non è necessariamente quello con la maggiore energia d'impatto. È quello che offre la giusta energia d'impatto, il consumo d'aria adeguato e il controllo della perforazione in base alla formazione specifica.
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