Funzionamento degli utensili di perforazione per roccia: pratiche che prolungano la durata di punte e aste
La durata degli utensili per la perforazione della roccia dipende da più della sola qualità del materiale. Anche un adattatore per gambo, un giunto, un'asta di perforazione e una punta di alta qualità possono guastarsi prematuramente se il processo di perforazione non è controllato correttamente. Una corretta procedura operativa protegge l'intera colonna di perforazione, migliora le prestazioni di penetrazione e riduce i costi di perforazione e brillamento.
Per perforatrici a guida pesante, jumbo idraulici e altre perforatrici ad alta potenza per roccia, la batteria di utensili deve trasferire l'energia d'impatto, la rotazione e la forza di avanzamento resistendo al contempo a flessioni, usura della filettatura, vibrazioni e sovraccarichi improvvisi. Le seguenti pratiche contribuiscono a prolungare la durata utile degli utensili di perforazione e a mantenere una produzione stabile.
Inizia il foro gradualmente
La fase di inserimento della punta è una delle più importanti nella perforazione. All'inizio del foro, la punta non è ancora guidata dalla roccia. Un avanzamento eccessivo o un'energia d'impatto eccessiva possono causare lo slittamento, il rimbalzo o l'impatto irregolare della punta sulla parete rocciosa.
Una procedura di inserimento controllato del collare aiuta a ottenere un foro rettilineo e protegge la punta. Iniziare con un lavaggio adeguato e un avanzamento moderato. Una volta che la punta è completamente in sede e il foro è correttamente formato, i parametri di perforazione possono essere aumentati fino al livello operativo normale.
Avviamenti aggressivi possono creare elevate sollecitazioni localizzate nella punta, negli inserti in metallo duro, nel gambo e nei collegamenti dell'asta. Possono anche generare calore se il lavaggio è insufficiente. Il risultato può essere scheggiatura del metallo duro, incrinature degli inserti, danneggiamento delle filettature o rottura prematura dell'asta.
Mantenere allineata la colonna di perforazione
Il disallineamento è una delle principali cause di danni inutili agli utensili di perforazione. L'adattatore del gambo, il giunto e l'asta di perforazione devono essere concentrici prima di iniziare la perforazione. Se la trave di alimentazione, il braccio o il carrello di perforazione si spostano durante l'operazione, è necessario verificare l'allineamento prima di collegare un'altra asta.
Forzare un'asta in un giunto non allineato può danneggiare le filettature o creare sollecitazioni di flessione nel punto di connessione. Una filettatura potrebbe innestarsi solo parzialmente e l'impatto e la rotazione che ne conseguono possono rompere il giunto, il gambo o l'asta in prossimità della base della filettatura.
Prima di aggiungere un'asta, ispezionare le condizioni della filettatura, la posizione dell'accoppiamento e l'allineamento della connessione. Se la connessione non si innesta agevolmente, individuare la causa anziché forzarla. Un corretto allineamento richiede poco tempo rispetto al ripristino di una batteria di perforazione rotta.
Maneggiare con cura l'acciaio del trapano bloccato
L'inceppamento dell'acciaio può verificarsi in rocce fratturate, cavità, materiale incoerente o in condizioni di lavaggio inadeguate. Si tratta di un problema comune nelle operazioni di perforazione, ma metodi di recupero forzato e improvvisati possono trasformare un problema gestibile in una grave perdita di attrezzatura.
Non colpire la batteria di perforazione con un'altra asta né applicare una forza di trazione incontrollata. Tali azioni possono rompere i giunti, danneggiare le filettature o rompere il gambo e l'asta. Utilizzare invece la procedura di recupero raccomandata dal produttore per il modello di perforazione e le condizioni del sito.
In generale, le operazioni di recupero dovrebbero concentrarsi sulla riduzione dell'inceppamento, sul mantenimento di un lavaggio adeguato e sull'applicazione di regolazioni controllate di rotazione e avanzamento. Se la batteria di perforazione non può essere recuperata in sicurezza, seguire la procedura di intervento in caso di utensile bloccato stabilita in loco. La risposta corretta protegge gli operatori, le attrezzature e il pozzo.
Rimuovere le aste senza danneggiare le filettature
Le filettature possono bloccarsi dopo la foratura a causa di urti, calore, polvere e un'elevata pressione di contatto. Prima di rompere una filettatura, lasciare che la batteria di perforazione si allenti secondo le modalità operative della macchina. Una sequenza controllata di rotazione o vibrazione può aiutare a sbloccare le filettature.
Forzare un collegamento sottoposto a un carico elevato in senso inverso può danneggiare l'adattatore del gambo, il giunto o l'asta. Il danneggiamento della filettatura riduce il trasferimento di energia e crea concentrazioni di stress che riducono la durata a fatica.
Mantenete puliti i raccordi filettati. Polvere di roccia, residui di perforazione e corrosione possono accelerare l'usura e rendere più difficile lo smontaggio. Utilizzate il lubrificante per filettature corretto, come specificato dal produttore dell'attrezzatura, e sostituite i raccordi o le aste quando i profili delle filettature risultano usurati.
Mantenere un lavaggio efficace
Il lavaggio ha diverse funzioni: raffredda la punta, rimuove i detriti dal foro e impedisce che la roccia frantumata venga nuovamente macinata. In formazioni tenere, deboli o fortemente fratturate, i detriti fini possono mescolarsi con l'acqua e formare una sostanza pastosa attorno alla batteria di perforazione. Ciò può rendere difficile l'estrazione dell'utensile e aumentare il rischio di inceppamento.
Un flusso adeguato di acqua o aria favorisce l'espulsione dei detriti dal foro. L'impostazione necessaria dipende dal metodo di perforazione, dalle condizioni della roccia, dalla profondità del foro e dal tipo di punta. Se i detriti non vengono espulsi efficacemente dal foro, gli operatori dovrebbero controllare il sistema di lavaggio anziché continuare a forzare la perforazione.
Un lavaggio inadeguato può causare un'usura eccessiva della punta, una riduzione della velocità di penetrazione, una perforazione instabile e sollecitazioni aggiuntive lungo tutta la colonna di perforazione.
Affilare le punte prima che l'usura diventi eccessiva.
La manutenzione delle punte è una parte essenziale della gestione degli utensili di foratura. I bottoni e gli inserti in metallo duro devono essere riaffilati prima che diventino eccessivamente piatti, incrinati o usurati al di fuori del loro spessore. Un'affilatura tempestiva ripristina il profilo di taglio, migliora la penetrazione e riduce le sollecitazioni nel sistema di asta e giunto.
Una punta affilata frantuma la roccia in modo più efficiente. Una punta smussata aumenta la resistenza della roccia, il che può ridurre la velocità di penetrazione e aumentare le vibrazioni. Questo carico aggiuntivo influisce non solo sulla punta, ma su ogni parte del sistema di perforazione.
Gli operatori devono ispezionare regolarmente le punte per verificare:
Bottoni appiattiti o bordi taglienti usurati.
Perdita di misura.
Crepe, motivi a "pelle di serpente" o danni da carburo.
Tasti rotti.
Usura eccessiva del corpo in acciaio attorno al carburo.
Fori di scarico ostruiti o danneggiati.
Gli intervalli di affilatura dovrebbero essere basati sull'abrasività della roccia, sul tipo di punta, sulle prestazioni di perforazione e sui risultati delle ispezioni. Un approccio di manutenzione programmata è più economico rispetto all'attendere che la punta subisca danni ingenti.
Considerare il sistema di perforazione come un'unica unità.
I migliori risultati di perforazione si ottengono abbinando attrezzature, utensili e procedure operative. Il tipo di punta, il diametro dell'asta, il sistema di filettatura, la potenza di perforazione, la forza di avanzamento, la rotazione e il lavaggio devono essere adatti alle condizioni della roccia e all'operazione di perforazione.
Le buone abitudini operative riducono i guasti prevenibili. L'applicazione graduale del collare, l'allineamento preciso, il recupero controllato dell'acciaio incastrato, la gestione attenta della filettatura, il lavaggio efficace e la rettifica tempestiva contribuiscono tutti a prolungare la durata degli utensili di foratura.
Per i team che operano nel settore minerario e delle costruzioni, queste pratiche migliorano non solo la durata dei materiali di consumo, ma contribuiscono anche a mantenere costante la velocità di penetrazione, a ridurre i tempi di inattività, a proteggere le costose attrezzature di perforazione e a diminuire il costo totale per metro perforato.
