Guasti del martello DTH in condizioni di roccia dura: cause di quattro principali tipi di guasti
I martelli fondo foro (DTH) utilizzati nella perforazione di rocce dure sono soggetti a una serie di guasti a causa dell'elevata durezza della formazione, dei carichi di perforazione elevati e degli ambienti operativi difficili. Questi guasti influiscono direttamente sulla velocità di penetrazione, sulla qualità del foro e sulla durata delle attrezzature. In base alle condizioni tipiche della perforazione di rocce dure, i guasti più comuni si suddividono in quattro categorie: prestazioni di impatto ridotte, usura/incollamento meccanico, problemi al sistema di rimozione dei detriti e guasti alla trasmissione di potenza. Di seguito vengono spiegati i sintomi e le cause principali di ciascuna categoria.
Degrado delle prestazioni d'impatto Questo è uno dei guasti più comuni e si manifesta con un calo improvviso dell'efficienza di rottura della roccia: forza d'impatto ridotta, frequenza d'impatto inferiore e punta che non riesce più a fratturare efficacemente la roccia dura, causando un drastico rallentamento o l'arresto della penetrazione. Le cause principali includono:
1.1 Problemi di alimentazione del mezzo elettrico
Per i martelli pneumatici, una pressione del compressore insufficiente (inferiore all'intervallo 0,6-1,2 MPa solitamente necessario per la roccia dura), un flusso d'aria instabile o perdite/ostruzioni nelle linee di alimentazione riducono la pressione disponibile per azionare il pistone.
Nei martelli idraulici, la bassa pressione della pompa o i circuiti idraulici intasati a causa di olio contaminato 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 interni del flusso o della valvola
I martelli a valvola spesso soffrono di usura, deformazione o inceppamento della piastra della valvola, interrompendo la commutazione tempestiva della valvola e impedendo il movimento alternativo del pistone ad alta frequenza.
I modelli senza valvole possono essere compromessi dall'usura o dall'ostruzione delle scanalature di flusso del pistone/cilindro; l'accumulo di detriti ritarda l'inversione del flusso, disturba il ciclo di impatto e riduce drasticamente l'energia di impatto.
1.3 Problemi di interfaccia pistone-punta
Gli impatti ad alta frequenza usurano la superficie del pistone e la coda della punta, aumentando i giochi di contatto e causando perdite di trasferimento di energia.
L'installazione eccentrica della punta o i perni di posizionamento allentati causano colpi decentrati, riducendo l'efficacia dell'impatto e accelerando l'usura localizzata.
Usura meccanica, grippaggio e cedimenti strutturali. Questi problemi sono le principali cause di tempi di fermo. Sotto ripetuti urti e coppia di rotazione, le parti meccaniche possono usurarsi eccessivamente, bloccarsi o rompersi. Le manifestazioni e le cause tipiche includono:
2.1 Grippaggio e usura del pistone
Carichi elevati aumentano l'attrito tra pistone e cilindro. Una lubrificazione inadeguata (ad esempio, intervalli di lubrificazione non rispettati per martelli pneumatici o olio idraulico degradato) e l'ingresso di detriti riducono i giochi e causano il grippaggio del pistone. Anche il funzionamento prolungato ad alta frequenza usura le superfici del pistone e può produrre crepe; nei casi più gravi, il pistone può rompersi.
2.2 Danni causati dalla colonna di perforazione
La batteria di perforazione trasmette la coppia e supporta il martello. Se la resistenza del materiale della batteria è insufficiente, le filettature sono allentate o si verifica una deviazione del foro, la batteria può subire momenti flettenti aggiuntivi che causano instabilità, deformazione o rottura della filettatura. L'abrasione causata dai detriti di roccia sulla parete esterna accelera ulteriormente l'usura e ne riduce la durata.
2.3 Danni alle giunzioni e alle guarnizioni
I subwoofer anteriori e posteriori sono componenti di collegamento critici; vibrazioni e coppie intense possono spanare o deformare le filettature. Le guarnizioni (O-ring, anelli di tenuta) esposte a fluidi abrasivi e temperature elevate invecchiano e si rompono, causando perdite di potenza e consentendo tagli nei componenti interni, accelerandone l'usura.
Anomalie del sistema di rimozione dei detriti I detriti duri e grossolani prodotti durante la perforazione di rocce dure richiedono una rimozione affidabile. Quando il sistema di rimozione dei detriti non funziona correttamente, si verificano intasamenti del foro, scarsa evacuazione e maggiore resistenza alla perforazione, con conseguente inceppamento del tubo. Le cause principali includono:
3.1 Flusso o mezzo di lavaggio insufficiente
I martelli pneumatici con una quantità d'aria di lavaggio insufficiente, o i martelli idraulici con una portata di fluido di lavaggio inadeguata, non riescono a rimuovere tempestivamente i detriti dal fondo del foro. Un flusso abrasivo prolungato, inoltre, usura e deforma i condotti di trasporto (ad esempio, il foro centrale della punta o il foro centrale del pistone), restringendo i canali e riducendo l'efficienza di evacuazione.
3.2 Mancata corrispondenza dei parametri di perforazione e rimozione dei detriti
Una velocità di penetrazione eccessiva può generare più detriti di quanti il sistema di rimozione possa trasportare. Una velocità di rotazione o una spinta della punta errate 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 crea zone ribassate in cui si accumulano i detriti, che non vengono rimossi efficacemente dal mezzo di lavaggio. Nel tempo, questi depositi formano un letto di detriti compatto che impedisce l'avanzamento del martello e l'azione della punta.
Difetti di trasmissione di potenza. Questi difetti interrompono la perforazione quando la trasmissione della coppia si interrompe o l'energia d'impatto non riesce a raggiungere la punta. Si verificano comunemente alle interfacce tra colonna di perforazione e martello e martello/punta. Le cause includono:
4.1 Collegamenti allentati o danneggiati
Filettature allentate o danneggiate tra la colonna di perforazione e il sotto-martello posteriore, oppure l'usura dei perni di posizionamento o delle scanalature impediscono un trasferimento affidabile della coppia e impediscono al martello di ruotare insieme alla colonna.
I componenti di collegamento anteriore-sub/punta usurati o deformati (dadi di bloccaggio, anelli elastici, ecc.) possono causare l'allentamento delle punte, producendo colpi a secco in cui l'energia non raggiunge la roccia e la rotazione sincrona si perde, causando un'usura non uniforme della fresa.
4.2 Danni ai bit che causano un errore di trasmissione
L'usura, la scheggiatura o la perdita delle frese (bottone in carburo di tungsteno, frese PDC/diamantate) impediscono un efficace inserimento nella formazione. L'energia d'impatto non riesce quindi a trasmettersi attraverso le frese alla roccia, ma si riflette all'interno del martello, aumentando i carichi d'urto interni e causando rotture secondarie.
Riepilogo e principali fattori influenzanti In sintesi, i guasti comuni del martello fondo foro nella perforazione di rocce dure derivano dalle caratteristiche distintive del lavoro: carichi elevati e ambienti difficili. I principali fattori influenzanti rientrano in tre gruppi:
Attrezzatura inadeguata: modello del martello, tipo di punta o materiali dei componenti non adatti alle condizioni della roccia dura.
Funzionamento e manutenzione impropri: parametri di perforazione inadeguati, mancata pulizia o lubrificazione regolare e sostituzione ritardata delle parti usurate.
Scarso coordinamento del sistema ausiliario: fornitura instabile di energia elettrica e discrepanza tra capacità di rimozione dei detriti e ciclo di perforazione.
La comprensione di queste cause profonde costituisce la base per una risoluzione mirata dei problemi e per misure preventive volte a garantire la continuità e l'efficienza delle trivellazioni nelle rocce dure.
