Cause di guasto del martello DTH nella perforazione di rocce dure: spiegate le quattro principali categorie di guasti
Nella perforazione di rocce dure con martelli fondo foro (DTH), l'elevata durezza della formazione, i carichi di perforazione elevati e gli ambienti di lavoro difficili aumentano la probabilità di una serie di guasti. Questi guasti influiscono direttamente sulla velocità di penetrazione, sulla qualità del foro e sulla durata delle attrezzature. In base alle condizioni chiave della perforazione di rocce dure, i guasti più comuni rientrano in quattro gruppi: degrado delle prestazioni da impatto, usura/incollamento meccanico, anomalie nel sistema di rimozione dei detriti e guasti nella trasmissione di potenza. Di seguito vengono analizzati i sintomi e le cause principali di ciascun gruppo.
Degrado delle prestazioni d'impatto Sintomo ed effetto: un calo improvviso dell'efficienza di rottura della roccia. I segni tipici sono una forza d'impatto ridotta e una frequenza d'impatto inferiore; la punta non riesce più a fratturare efficacemente la roccia dura e la penetrazione rallenta drasticamente o si arresta. Le cause principali includono:
1.1 Problemi di alimentazione del mezzo elettrico
Per i martelli pneumatici (azionati ad aria compressa), una pressione del compressore insufficiente (inferiore all'intervallo 0,6-1,2 MPa solitamente richiesto per la perforazione di rocce dure), un flusso d'aria instabile o perdite/ostruzioni d'aria nella linea di alimentazione riducono la pressione disponibile per azionare il pistone.
Nei martelli idraulici, una pressione insufficiente della pompa, la contaminazione dell'olio idraulico e i passaggi ostruiti riducono la forza di azionamento del martello.
I contaminanti presenti nel mezzo di potenza (umidità o polvere nell'aria compressa; particelle metalliche nell'olio idraulico) accelerano l'usura delle guarnizioni e riducono ulteriormente l'efficienza del mezzo.
1.2 Guasti nella distribuzione interna dell'aria/flusso
I martelli a valvola sono spesso soggetti a usura, deformazione o inceppamento della piastra della valvola, il che impedisce la commutazione tempestiva della valvola e impedisce al pistone di raggiungere un movimento alternativo ad alta frequenza.
I modelli senza valvole possono essere influenzati dall'usura o dall'intasamento delle scanalature di flusso del pistone/cilindro; l'accumulo di detriti ritarda l'inversione del flusso, interrompe il ciclo di impatto e riduce notevolmente la potenza di impatto.
1.3 Problemi di interfaccia pistone-punta
Gli urti ad alta frequenza contro la punta causano una grave usura della superficie del pistone e della coda della punta; l'aumento del gioco nell'interfaccia di contatto provoca una perdita di energia durante il trasferimento.
L'installazione eccentrica della punta o i perni di posizionamento allentati possono causare colpi fuori centro ("misstrikes"), riducendo l'efficienza dell'impatto e accelerando l'usura localizzata.
Usura meccanica, incollaggio e cedimenti strutturali Sintomo ed effetto: cause di fermo macchina. Sottoposte a urti ad alta frequenza e coppia di rotazione, le parti meccaniche si usurano eccessivamente, si incollano o si rompono. Tra le manifestazioni più comuni rientrano il grippaggio del pistone, danni alla batteria di perforazione e usura dei sottotelai anteriori/posteriori, con le seguenti cause principali:
2.1 Grippaggio e usura del pistone
Carichi elevati intensificano l'attrito tra pistone e parete del cilindro. Una lubrificazione inadeguata (ad esempio, mancanza di lubrificazione regolare nei martelli pneumatici o lubrificazione ridotta nell'olio idraulico invecchiato) e l'ingresso di detriti di roccia possono ridurre i giochi e causare il grippaggio del pistone. Anche il funzionamento prolungato ad alta frequenza usura la superficie del pistone e può produrre crepe; nei casi più gravi, il pistone può fratturarsi.
2.2 Danni causati dalla colonna di perforazione
La batteria di perforazione deve trasmettere la coppia e sostenere il peso del martello. Se la resistenza del materiale della batteria di perforazione è insufficiente, le filettature sono allentate o si verifica una deviazione del foro, la batteria potrebbe subire momenti flettenti aggiuntivi che possono causare instabilità, deformazione o rottura della filettatura. Anche l'abrasione causata dai detriti di roccia sulla parete esterna accelera l'usura e ne riduce la durata.
2.3 Danni alle giunzioni e alle guarnizioni
I sub anteriori e posteriori sono componenti di collegamento critici; sottoposte a vibrazioni e coppie intense, le loro filettature possono spanarsi o deformarsi. Le guarnizioni (O-ring, anelli di tenuta) sono esposte a fluidi abrasivi e a temperature elevate (il calore generato dalla punta può condurre al martello); le guarnizioni invecchiano e si rompono, causando perdite di fluidi abrasivi e consentendo ai detriti di penetrare nei componenti interni, accelerandone l'usura.
Anomalie del sistema di rimozione dei detriti Sintomo ed effetto: interruzioni della perforazione continua. I detriti di roccia dura sono in genere duri e grossolani; quando il sistema di rimozione dei detriti non funziona correttamente, si verificano problemi come l'intasamento del foro e la scarsa evacuazione dei detriti. I sintomi includono accumulo di detriti nel foro, punta interrata, improvviso aumento della resistenza alla perforazione e, nei casi più gravi, inceppamento del tubo. Cause principali:
3.1 Talee insufficienti - mezzo di trasporto
I martelli pneumatici potrebbero non avere un volume d'aria di lavaggio sufficiente; i martelli idraulici potrebbero avere un flusso di fluido di lavaggio insufficiente; entrambe le condizioni impediscono la rimozione tempestiva dei detriti dal fondo del foro. L'usura o la deformazione dei passaggi di trasporto (ad esempio, il foro centrale della punta, il foro centrale del pistone) dovuta al trasporto prolungato di detriti abrasivi può restringere i canali e ridurre ulteriormente l'efficienza di evacuazione.
3.2 Discordanza tra i parametri di perforazione e la rimozione dei detriti
Se la velocità di penetrazione è troppo elevata, i detriti generati superano la capacità del sistema di rimozione. Una velocità di rotazione o una regolazione errata della spinta della punta possono produrre detriti eccessivamente grossolani che non riescono a passare attraverso i passaggi di flusso, causando accumulo e ostruzione.
3.3 Deviazione del foro e deposito dei detriti
La deviazione del foro durante la perforazione crea avvallamenti sulla parete del foro dove si accumulano i detriti, che non vengono rimossi efficacemente dal mezzo di lavaggio. Nel tempo, questi depositi formano un letto di detriti compatto che ostacola l'avanzamento del martello e l'azione della punta.
Guasti alla trasmissione di potenza Sintomo ed effetto: interruzioni della perforazione dovute a rottura della trasmissione di coppia o mancata trasmissione dell'energia d'impatto alla punta. Questi guasti si verificano comunemente alle interfacce tra batteria di perforazione e martello e martello/punta. Cause principali:
4.1 Collegamenti allentati o danneggiati
Filettature allentate o danneggiate tra la colonna di perforazione e il sottocarro posteriore del martello, oppure l'usura dei perni di posizionamento/scanalature, impediscono un trasferimento affidabile della coppia e impediscono al martello di ruotare insieme alla colonna.
L'usura o la deformazione dei componenti di collegamento anteriore-sub/punta del martello (dadi di bloccaggio, anelli elastici, ecc.) possono allentare il supporto della punta, producendo colpi secchi in cui l'energia d'impatto non viene trasmessa alla roccia e la rotazione sincrona viene persa, provocando un'usura irregolare dei denti della punta.
4.2 Danni ai bit che causano un errore di trasmissione
Le frese (bottone in carburo di tungsteno, frese in diamante policristallino) utilizzate nella perforazione di rocce dure sono soggette a usura, scheggiature o distacchi. Una punta danneggiata non riesce a penetrare efficacemente nella formazione, quindi l'energia d'impatto non riesce a trasferirsi attraverso le frese alla roccia, ma si trasmette alla struttura interna del martello, aumentando i carichi d'urto interni e causando guasti secondari.
Riepilogo e fattori che influenzano il nucleo Nel complesso, i guasti comuni del martello fondo foro nella perforazione di rocce dure derivano dalle caratteristiche principali delle condizioni di lavoro: carichi elevati e ambienti difficili. I principali fattori che influenzano possono essere raggruppati in tre categorie:
Compatibilità inadeguata delle attrezzature: modello di martello, tipo di punta o materiali dei componenti non adatti alle condizioni della roccia dura.
Funzionamento e manutenzione impropri: impostazioni dei parametri di perforazione non realistiche, mancata pulizia e lubrificazione regolari e sostituzione ritardata delle parti usurate.
Scarso coordinamento dei sistemi ausiliari: alimentazione instabile del mezzo elettrico e discrepanza tra la capacità di rimozione dei detriti e il ciclo di perforazione.
L'identificazione delle cause profonde di questi tipi di guasti fornisce una base per la risoluzione dei problemi e per l'adozione di misure preventive volte a garantire una perforazione continua ed efficiente della roccia dura.
