Aste di perforazione a spirale nell'estrazione del carbone: le regole operative per mantenere la colonna di perforazione integra.
La perforazione sotterranea per l'estrazione del carbone è un'operazione spietata per le attrezzature. Gli spazi sono angusti, l'ambiente è umido, le formazioni geologiche cambiano senza preavviso e, quando qualcosa va storto a 200 metri di profondità, non è possibile semplicemente sollevare l'attrezzatura con una gru e ricominciare da capo. Di tutti i componenti della batteria di perforazione, l'asta di perforazione a spirale è quella che subisce le sollecitazioni maggiori: trasmette la coppia, trasporta i detriti e si flette a ogni cambiamento di formazione, tutto contemporaneamente.
La differenza tra un'asta di perforazione che dura mesi e una che si spezza al terzo foro di solito si riduce ai primi cinque minuti di funzionamento e agli ultimi cinque. Ecco cosa conta.
Prima ancora di iniziare: l'ispezione di cinque minuti
Hai una pila di aste di perforazione sullo scaffale e un foro da praticare. La tentazione è quella di prendere la prima dalla pila e iniziare a farla girare. Ma le aste di perforazione a spirale presentano alcune modalità di guasto che sono invisibili finché non le si cerca, e si manifestano tutte nel momento peggiore possibile.
Innanzitutto: fate rotolare ogni asta su una superficie piana prima di collegarla. Qualsiasi spazio visibile tra l'asta e la superficie indica che è piegata. Un'asta piegata in un foro profondo non solo fora in modo storto, ma si muove violentemente all'interno del foro, martella la parete ad ogni rotazione e sottopone a carichi di fatica ciclica ogni connessione filettata sovrastante. Un'asta piegata è da buttare. Non cercate di raddrizzarla.
Secondo: controllate le pale a spirale. Le saldature nel punto in cui la pala a spirale incontra il tubo centrale sono punti di concentrazione delle sollecitazioni. Cercate microfratture che si irradiano dal cordone di saldatura: sono piccole, ma si propagano rapidamente una volta iniziata la foratura. Picchiettate le pale con il manico di una chiave inglese. Un tonfo sordo indica metallo solido. Un suono squillante significa che la saldatura si è rotta e la pala è allentata.
Terzo: le condizioni della filettatura. Filettature pulite e asciutte non sono un optional: sono ciò che impedisce all'intera batteria di perforazione di svitarsi in profondità. Polvere di carbone e fango accumulati alla base della filettatura impediranno il completo innesto. Un'asta di perforazione avvitata solo all'80% si allenterà sotto l'effetto della coppia. Pulite le filettature con una spazzola metallica, soffiateci sopra con aria compressa se ne avete a disposizione e applicate del composto antigrippaggio prima di ogni collegamento. Non grasso, ma un composto antigrippaggio specifico per filettature, adatto alla coppia di serraggio applicata. Il grasso si degrada con il calore e la pressione; il composto antigrippaggio no.
Ultimo controllo di allineamento: l'impianto di perforazione, l'asta e il foro devono trovarsi sullo stesso asse. Anche un disallineamento di pochi gradi a livello del collare si traduce in una significativa sollecitazione di flessione a 100 metri. Allineatelo correttamente e le vostre aste vi ringrazieranno evitando di spezzarsi.
Inizio della buca: la regola dei 300 millimetri
La funzione di un'asta di perforazione a spirale nel carbone è duplice: trasmettere la rotazione alla punta di perforazione e convogliare i detriti fuori dal foro tramite le spire. Entrambe le funzioni richiedono che l'asta ruoti all'interno di un foro di perforazione correttamente formato. Ma all'inizio di un foro, non c'è ancora un foro di perforazione, solo un'asta che cerca di crearne uno.
È qui che entra in gioco la regola dei 300 millimetri. Per i primi 300 millimetri di perforazione, circa un piede, mantenete i giri al minuto bassi. Intorno ai 100-150, non di più. Mantenete una pressione di avanzamento leggera. L'obiettivo non è la massima velocità di penetrazione, ma permettere alla punta di creare un foro pulito e dritto che l'asta possa poi seguire. Finché non si raggiunge la profondità iniziale del foro, l'asta non ha supporto laterale e si sposterà bruscamente all'estremità del collare se la si fa ruotare troppo velocemente.
Una volta superati i 300 millimetri e quando la parete del foro fornisce una guida, è possibile iniziare ad aumentare la velocità. Aumentare gradualmente i giri al minuto fino al valore target: da 150 a 300 giri al minuto è tipico per le perforatrici della serie CMS1 nel carbone, con il valore minimo per i giacimenti di carbone duro e il valore massimo per quelli di carbone tenero. La velocità di avanzamento dovrebbe stabilizzarsi tra 0,5 e 1,5 metri al minuto a seconda delle condizioni.
Interpretare i detriti di perforazione: l'abilità più sottovalutata nell'estrazione del carbone
Ecco una cosa che distingue i perforatori esperti da tutti gli altri: controllano i detriti di perforazione. Non occasionalmente, ma costantemente.
Le aste di perforazione a spirale sono progettate per espellere i detriti attraverso le spire mentre l'asta ruota. Se i detriti fuoriescono costantemente dal collare, il foro è in buone condizioni. Se il flusso si interrompe, anche solo per pochi secondi, qualcosa è cambiato. Forse la punta ha incontrato una zona tenera e sta generando più trucioli di quanti le spire possano rimuovere. Forse la parete del foro è parzialmente crollata dietro la punta. Forse il fluido di perforazione non raggiunge la superficie di appoggio.
Qualunque sia la causa, la risposta è sempre la stessa: interrompere immediatamente l'alimentazione, mantenere la rotazione e arretrare la barra di una breve distanza, circa un metro, per rimuovere qualsiasi ostacolo che blocchi le spire. Quindi, riavvicinarla lentamente. Forzare la barra in avanti quando i detriti non fuoriescono è il modo per compattare l'anello, e un anello compattato è sinonimo di barra bloccata.
Il principio è semplice: se non escono patatine, non andare più a fondo. Punto.
Quando le cose vanno male sottoterra
La perforazione del carbone presenta alcune modalità di guasto che non si riscontrano nella perforazione a cielo aperto. Fuoriuscite di gas, afflussi d'acqua e improvvisi crolli della formazione sono possibilità concrete, e la risposta dell'operatore determina se si tratta di un incidente o di un disastro.
Per i problemi meccanici, come ad esempio un'asta bloccata o una connessione inceppata, la regola è la stessa di qualsiasi altro strumento di perforazione: non forzare. Interrompere l'avanzamento. Ridurre i giri al minuto al minimo e invertire delicatamente la rotazione. Muovere l'asta su e giù con brevi movimenti, ruotandola lentamente in senso inverso. Le spire a spirale aiuteranno a rimuovere l'ostruzione se si dà loro il tempo di agire. Tirare con forza un'asta di perforazione bloccata è il modo più rapido per spezzarla nel punto più debole della filettatura, e recuperare un'asta rotta da un pozzo di carbone non è certo un buon inizio di turno.
In situazioni critiche per la sicurezza, come picchi di concentrazione di gas, improvvisa fuoriuscita d'acqua dal foro o qualsiasi segno di esplosione, non esiste una procedura di risoluzione dei problemi. Interrompere immediatamente l'alimentazione dell'impianto. Evacuare l'area. Segnalare l'accaduto. Nessun macchinario vale la pena di rimanere in una zona a rischio.
Estrazione: i punti in cui le canne da pesca si danneggiano maggiormente
Paradossalmente, le aste di perforazione a spirale si danneggiano più spesso durante la rimozione che durante la perforazione. La causa principale è la rottura delle filettature. Il metodo corretto: una volta bloccata l'asta, ruotare lentamente in senso inverso, senza forzare la connessione con una rotazione inversa ad alta velocità. Se il giunto non si allenta con una coppia di serraggio ridotta, allentarlo manualmente con una chiave prima di riavviare il motore. Una rotazione inversa ad alta velocità su una connessione serrata può danneggiare la filettatura e, una volta danneggiata, l'asta è da buttare.
Dopo aver tolto ogni canna dalla lenza, pulitela. I residui di carbone rimasti sulle spire e alla base della filettatura si seccano formando una crosta simile al cemento, molto più difficile da rimuovere il giorno successivo. Una rapida passata con un panno e una spruzzata di spray antiruggine sulla filettatura richiedono trenta secondi per canna. Le protezioni per la filettatura vanno applicate prima di riporre la canna nel portacanne. Le canne conservate senza protezioni accumulano ammaccature sulla cresta della filettatura, e una filettatura danneggiata si spanerà al successivo utilizzo.
Niente di tutto ciò è complicato. Ma gli equipaggi che lo fanno con costanza sono quelli che non usano la radio per chiedere un attrezzo da pesca.
