Darbeli-Döner Sondajın Açıklaması: Kayayı Döndürürken Vurmanın Her Şeyi Nasıl Değiştirdiği

Eğer daha önce sadece döner bir sondaj makinesiyle sert granit deldiyseniz, bu hissi bilirsiniz. Matkap ucu döner, ağırlık aşağı doğru iter ve pek bir şey olmaz. Delme hızı dakikada milimetreye düşer. Matkap ucu donuklaşır. Ekip telefonlarını kontrol etmeye başlar.

Şimdi aynı kayayı hayal edin, ancak bu sefer deliğin dibinde bir çekiç var ve matkap ucunu saniyede elli kez kayaya vuruyor, bu sırada da üstte bir ip dönüyor. İşte bu, darbeli-döner sondajdır. Ve sert kayalarda, bu sadece daha hızlı olmakla kalmaz, çoğu zaman uygulanabilir bir proje ile metre başına para kaybettiren bir proje arasındaki farkı da belirler.

Nereden Geldi

Dönme hareketini darbe ile birleştirme fikri yeni değil. Avrupalı ​​sondajcılar 1800'lerin başlarında bununla ilgili deneyler yapıyordu. Çin Jeoloji Bakanlığı 1958'de ciddi araştırmalara başladı ve hidrolik ve pnömatik sistemlerin olgunlaşmasıyla teknoloji 1970'lerde ivme kazandı. Cazibesi basitti: sert oluşumlarda, sadece dönme hareketi kazıma yapar. Darbe eklediğinizde ise parçalanma meydana gelir.

Üç kuvvet – çekiçten gelen darbe, matkap ucuna etki eden eksenel ağırlık ve matkap başlığından gelen dönme torku – matkap ucuna aynı anda ulaşır. Darbe, matkap ucunun önündeki kayada mikro çatlaklar oluşturur. Dönme hareketi, her darbede matkap ucunu taze kayaya doğru yönlendirir. Besleme basıncı, matkap ucunun sürekli hareket halinde kalmasını sağlar, böylece darbe enerjisi boru hattında geri yansımak yerine doğrudan kayaya nüfuz eder.

Sonuç: daha yüksek penetrasyon oranları, matkap ucu değişimleri arasında daha uzun çalışma süreleri, daha düz delikler (çünkü darbeli hareket, saf dönme hareketine göre sapmaya daha iyi direnç gösterir) ve sert formasyonlarda metre başına önemli ölçüde daha düşük maliyet.

Çekiçle Vurmanın İki Yolu

Vurmalı-döner sistemler, çekiç mekanizmasının gücüne göre iki gruba ayrılır:

Hidrolik tahrikli (sıvı tahrikli) sistemlerSondaj borusuna pompalanan sondaj sıvısı (çamur veya su), karot namlusunun veya matkap ucunun üzerine monte edilmiş bir pistonlu çekiç hareket ettirir. Çekiç hareketini sağlayan aynı sıvı, sondaj artıklarını da temizler. Bu sistemler, özellikle sondaj deliğinin karot alımı için temiz kalması gerektiğinde, mineral arama ve jeoteknik sondajda yaygındır. Hatta, çekiç ve iç tüp düzeneğinin sondaj borusuna bırakıldığı ve bir tel üzerindeki üstten çekme mekanizmasıyla geri alındığı tel halatlı karot alma yöntemiyle bile birleştirilebilirler; her karot alma işlemi için tüm boruyu indirmeye gerek yoktur.

Pnömatik tahrikli sistemler— Çoğu insanın DTH (Down-The-Hole - Kuyu İçi) derken kastettiği şey — basınçlı hava kullanmaktır. Çekiç, deliğin dibinde, matkap ucunun hemen arkasında bulunur. Hava pistonu hareket ettirir ve egzoz havası, talaşları halka boşluğundan yukarı doğru temizler. DTH sistemleri, delik çaplarının daha büyük olduğu ve havanın pratik olduğu patlatma deliği sondajında, su kuyusu sondajında ​​ve inşaat sondajında ​​​​öncelikle kullanılır. Çoğu hidrolik çekiçten daha yüksek darbe enerjisi sağlarlar ve sert, aşındırıcı oluşumlarda olağanüstü performans gösterirler.

Frekans Sınıfları: Hızlı Vuruşlar vs. Sert Vuruşlar

Tüm vurmalı çekiçler aynı şekilde çalışmaz. İki frekans sınıfına ayrılırlar ve hangisini kullandığınız, hangi tür uç kullanacağınızı belirler:

Yüksek frekanslı çekiçler (40 Hz'nin üzerinde — saniyede 40'tan fazla darbe)Bunlar hızlı darbeli kırıcılardır. Darbe başına daha düşük enerji sağlarlar ancak çok daha yüksek bir hızda. Yüksek frekanslı modda, birincil kaya kırma mekanizması hala dönme hareketidir; darbe, uç yüzeyini taze tutarak ve sert oluşumlarda uç yüzeyinin cilalanmasını önleyerek yardımcı olur. Bu kırıcılar, kesme işleminin elmasların kayayı delmesiyle gerçekleştiği ve darbenin matrisin cilalanmasını önlediği elmas uçlarla eşleştirilir.

Düşük frekanslı çekiçler (40 Hz'nin altında)Bunlar, en güçlü darbeleri vuranlardır. Saniyede daha az darbe yaparlar, ancak her darbe önemli ölçüde daha fazla enerji iletir. Bu modda, darbe birincil kaya kırma mekanizmasıdır ve dönüş esas olarak ucun konumunu belirler. Bu çekiçler, tungsten karbür uçlu matkap uçlarıyla eşleştirilir; büyük karbür düğmeler, elmas parçaların genellikle yapamadığı gibi, yüksek tek darbe enerjisini kırılmadan emebilir ve iletebilir.

Frekans seçimi, formasyon sertliğine, matkap ucu tipine ve neyi optimize etmek istediğinize bağlıdır: penetrasyon hızı mı yoksa matkap ucu ömrü mü.

Tüm bunların alet satın alımları için neden önemli olduğu

Bir proje için DTH çekiçleri veya uçları satın alıyorsanız, darbeli-dönmeli prensip önemlidir çünkü hangi aletin aşınacağını ve nasıl aşınacağını belirler.

DTH çekiç, hassas bir cihazdır. Piston, inçin binde biri cinsinden ölçülen boşluklara sahip bir silindir içinde çalışır. Kirli hava, yetersiz yağlama veya yanlış basınçta çalışma sadece performansı düşürmekle kalmaz, çekiçin iç yapısını da tahrip eder. Piston silindiri aşındırır. Geri dönüşsüz valf sıkışır. Uç şaftı tolerans dışı hasar görür. Bunlar, gerçek paraya mal olan önlenebilir arızalardır.

Uç kısım ise daha da kötü bir durumda. Bir DTH ucu, darbe, dönüş ve aşındırıcı temizleme havasına aynı anda maruz kalır. Karbür düğmeler, yüksek tek darbe enerjisi altında kırılmaya dayanacak kadar sağlam ve yüksek hızda geçen talaşların aşındırıcı aşınmasına dayanacak kadar sert olmalıdır. Bu, birbiriyle çelişen bir dizi taleptir ve bu nedenle iyi DTH uçları pahalıdır ve ucuz olanlar ise feci şekilde başarısız olur.

Özet

Darbeli döner sondaj, sert kayaçlar için varsayılan çözümdür ve on yıllardır böyle olmuştur. 1970'lerden beri fizikte pek bir değişiklik olmadı; gelişen şey metalurji, üretim hassasiyeti ve çekiçlerin güvenilirliğidir. Hidrolik ve pnömatik, yüksek frekanslı ve düşük frekanslı arasındaki seçim, delik çapınıza, formasyonunuza ve karot alıp almayacağınıza veya sadece delik açıp açmayacağınıza bağlıdır.

Kullandığınız darbeli matkapın sınıfını bilin, uçlarınızı frekans aralığına uygun şekilde seçin ve darbeli matkabı hassas bir alet gibi bakımını yapın. Bunu yaparsanız, sert kaya artık sorun olmaktan çıkar ve sıradan bir iş günü haline gelir.