Sert kaya delme işlemi "takılıp kalmaz"! Üç temel parametre ayarlama ipucu
Sert kaya oluşumları (granit, bazalt vb. ile karakterize edilir) yüksek sertlik ve tokluğa sahip olduğundan, delme parametrelerinin eşleştirilmesi konusunda sıkı gereklilikler getirir. Döner hızın, delme basıncının (WOB/matkap basıncı) ve kırıntıların uzaklaştırılmasının (yıkama) doğru ayarlanması, penetrasyon hızını iyileştirmek ve ekipman aşınmasını azaltmak için çok önemlidir. Aşağıda, bu üç temel parametreye göre sert kaya delme için ayarlama mantığı ve pratik kurallar açıklanmaktadır.
Dönme hızı: etkili kırılma için düşük hız Sert kayanın yüksek sertliği nedeniyle, delme işlemi genellikle düşük dönme hızlarında gerçekleştirilir, böylece uç dişleri kayayı kırmak için yeterli temas süresine sahip olur. Sert kaya, az sayıda doğal çatlak içeren yoğun bir kayadır; dişli tip silindir konik uçlar zamanla formasyona baskı yapıp kama şeklinde sıkışmalıdır. Hız çok yüksekse, dişlerin temas süresi önemli ölçüde kısalır ve etkili kırılma gerçekleşmeden önce yüzeyden kayarlar. Bu "hava frezeleme", penetrasyonu iyileştirmede başarısız olmakla kalmaz, aynı zamanda uç aşınmasını da hızlandırır.
Pratikte, sert kaya delme işlemlerinde dönme hızları genellikle 30-60 rpm aralığında kontrol edilir. Örneğin, granit delerken hızı 100 rpm'ye çıkarmak, dişlerin yüzeyde hızla kaymasına ve kaya kütlesine nüfuz etmeden yalnızca sığ çizikler oluşturmasına neden olur. Hızı yaklaşık 40 rpm'ye düşürmek, dişlerin yüzeyle temas halinde kalmasını ve sürekli basınç uygulamasını sağlar; kama hareketi ve diş sertliği kayayı kademeli olarak bölerek, kırılma verimliliğini %30'dan fazla artırırken matkap aşınmasını önemli ölçüde azaltır.
Delme basıncı: Kaya direncini aşmak için yeterli basınç uygulayın Sert kaya genellikle yüksek basınç dayanımına sahiptir (genellikle >100 MPa), bu nedenle direnci aşmak ve matkap dişlerini formasyona sokmak için yeterli delme basıncı gerekir. Yetersiz basınç, dişlerin yüzeyde kaymasına ve "kayma" etkisi yaratmasına neden olur; uygun yüksek basınç ise dişlerin yüzey gerilimlerini aşmasına, iç çatlaklara veya kristaller arası boşluklara ulaşmasına ve ekstrüzyon ve kesme kuvvetlerinin birleşimiyle kayayı kırmasına olanak tanır.
Mühendislik uygulamalarında, sert kaya operasyonlarında delme basıncı genellikle 3-5 MPa civarında ayarlanır. Örneğin, sert cevher madenciliğinde, matkap basıncı yalnızca 2 MPa ise dişler etkili kırılma noktaları oluşturamaz ve penetrasyon hızı 0,5 m/sa'nın altında olabilir; basıncın 4 MPa'ya yükseltilmesi, daha derin diş kavramasına, çatlakları genişletmek için periyodik gerilim döngülerine ve 1,2-1,5 m/sa penetrasyon hızlarına olanak tanır ve kırılan kayanın sonraki işlemler için daha iyi bütünlüğünü sağlar.
Kırıntıların çıkarılması (yıkama): temiz bir çalışma yüzeyi sağlamak için yeterli yıkama Sert kaya delme işleminden elde edilen kaya kırıntıları nispeten ince olsa da, yavaş penetrasyon, kırıntıların deliğin dibinde birikmesini kolaylaştırarak "tekrar kırılma" kısır döngüsünü yaratır: sıkışmış kırıntılar, matkabın taze kayayla temas etmesini engeller, aşınmayı artırır ve kırıntıları tekrar kırmak için enerji israfına neden olarak genel verimliliği düşürür. Kırıntı çıkarma ayarının temel amacı, yeterli yıkama sıvısı akışını sağlayarak kırıntıların derhal boşaltılmasını sağlamaktır.
Sert kaya delme işlemlerinde, yıkama akış hızları genellikle 40-80 L/dak. olarak kontrol edilir. Örneğin, bir yeraltı sert kaya tüneli projesinde, başlangıçta 30 L/dak.'lık bir yıkama akışı, tabanda 5-8 cm'lik bir kesik birikmesine yol açmış; matkapların her 2 saatte bir değiştirilmesi gerekmiş ve günlük ölçüm 8 metrenin altına düşmüştür. Akış hızı 60 L/dak.'ya çıkarıldıktan sonra, tabandaki kalıntı 1 cm'nin altında kalmış, matkap ömrü 8 saatin üzerine çıkmış, günlük ölçüm 15-18 metreye çıkmış ve aşınmanın azalması nedeniyle matkap tedarik maliyetleri yaklaşık %40 oranında düşmüştür.
Parametre koordinasyonu: Üçünün birlikte temel mantığı Sert kaya delme için parametre ayarlaması, bireysel değerlerin izole optimizasyonu değil, üçünün koordineli eşleştirilmesidir:
Döner hız ve delme basıncı: Delme basıncını artırırken, yüksek hız/yüksek basınç koşullarında ani aşırı yüklenmeyi ve ani bit arızasını önlemek için düşük hızı koruyun.
Yıkama ve delme basıncı: Yıkama akışını artırırken, aşırı yıkama etkisinin delik duvarı stabilitesini tehlikeye atmasını önlemek için delme basıncıyla koordineli çalışın.
Sadece hız, basınç ve yıkamanın uyumlu bir kombinasyonu oluşturularak yüksek verimli, düşük tüketimli sert kaya delme işlemi gerçekleştirilebilir.
