Nguyên lý hoạt động của giàn khoan DTH: Giải thích nguyên lý va đập đáy giếng.
Giàn khoan giếng sâu được sử dụng trong xây dựng, đường sắt, đường cao tốc, các dự án thủy lợi, thủy điện, khai thác mỏ và khai thác đá. Chúng dùng để khoan lỗ neo, lỗ bắt bu lông đá, lỗ nổ mìn, lỗ bơm vữa và các lỗ khác trong đá cứng.
Thiết bị này có thể trông giống như một máy khoan xoay va đập thông thường, nhưng điểm khác biệt quan trọng nhất là nơi năng lượng va đập được tạo ra.
Cơ chế tác động hoạt động bên trong lỗ.
Máy khoan đá kiểu búa đập truyền thống giữ cơ chế va đập ở bề mặt. Năng lượng va đập phải truyền qua các thanh khoan trước khi đến mũi khoan. Khi lỗ khoan sâu hơn, tổn thất năng lượng và độ rung trong chuỗi khoan có thể trở nên đáng kể hơn.
Giàn khoan DTH đặt bộ phận va đập ngay phía sau mũi khoan ở đáy giếng. Piston sẽ va đập vào mũi khoan dưới đáy giếng, trong khi khí nén cung cấp năng lượng cho búa và giúp loại bỏ các mảnh vụn khoan.
Do lực tác động được tạo ra gần bề mặt đá, nên năng lượng bị mất qua chuỗi khoan sẽ ít hơn. Đây là lý do tại sao khoan DTH có thể duy trì hiệu suất mạnh mẽ trong các lỗ khoan đá cứng sâu.
Một bộ dụng cụ khoan DTH điển hình bao gồm:
Mũi khoan
Búa DTH
Thanh khoan
Kết nối không khí
Đường ống cấp khí
Xi lanh điều khiển áp suất hoặc xi lanh cấp liệu
Khung khoan
Búa khoan và mũi khoan phải phù hợp với đường kính lỗ khoan, cấu tạo địa chất, máy nén khí và công suất giàn khoan. Một chiếc búa khoan mạnh mẽ không thể bù đắp cho việc cung cấp khí không đủ hoặc lựa chọn mũi khoan không phù hợp.
Các thành phần chính của một giàn khoan DTH mặt nước lớn.
Một giàn khoan DTH cỡ lớn gắn trên xe bánh xích bao gồm nhiều hệ thống hoạt động cùng nhau.
Khung khoan:Khung khoan đóng vai trò như thanh dẫn hướng cho đầu quay, hệ thống cấp liệu và cần khoan. Nó phải giữ được độ cứng vững và thẳng hàng trong suốt quá trình khoan.
Thanh trượt hoặc giá đỡ:Khung trượt thường là một cấu trúc hộp hàn có chức năng đỡ và kết nối khung khoan với máy chính.
Đầu quay:Hệ thống quay thường bao gồm động cơ thủy lực, cụm trục chính, khớp nối cần, tấm trượt và đường dẫn khí trung tâm. Đầu quay làm quay cần khoan trong khi khí nén di chuyển qua các cần rỗng.
Hệ thống cấp liệu:Động cơ thủy lực, bánh răng, xích và lò xo giảm chấn di chuyển đầu quay và cần khoan dọc theo khung máy. Lực đẩy phải ổn định. Lực đẩy quá mức hoặc không đều có thể làm tăng độ cong cần và mài mòn mũi khoan.
Thiết bị thay hoặc tháo cần câu:Các giàn khoan lớn hơn có thể sử dụng bộ phận nâng cần trên và dưới, kẹp cần và xi lanh thủy lực để thêm hoặc bớt cần một cách hiệu quả hơn.
Hệ thống kiểm soát bụi:Khoan DTH tạo ra bụi đá và mùn khoan. Tùy thuộc vào địa điểm, giàn khoan có thể sử dụng hệ thống thu gom bụi khô, hệ thống dập bụi ướt, hệ thống kết hợp hoặc hệ thống kiểm soát bụi bằng bọt.
Hệ thống di chuyển bánh xích:Khung gầm xe bánh xích thường bao gồm khung di chuyển, động cơ thủy lực, bộ giảm tốc hành tinh, xích, bánh dẫn động, bánh dẫn hướng và các bộ phận căng xích.
Khung chính:Máy nén khí, bộ thu bụi, bình chứa dầu thủy lực, cụm bơm, cụm van và cabin điều khiển được lắp đặt trên khung chính.
Hệ thống xoay máy:Động cơ quay, phanh, bộ giảm tốc, bánh răng và ổ trục quay cho phép cấu trúc phía trên quay tương đối so với khung gầm.
Cơ cấu xoay khung khoan:Các xi lanh xoay, chốt trục và giá đỡ cho phép khung di chuyển theo chiều ngang và điều chỉnh góc khoan.
Hệ thống khí nén và búa:Máy nén khí trục vít thường cung cấp khí nén áp suất cao cho búa DTH. Hệ thống khí nén này cũng có thể hỗ trợ chức năng thổi ngược hoặc làm sạch của bộ thu bụi dòng chảy tầng.
Cách thức kiểm soát chu kỳ khoan
Trong quá trình khoan, đầu quay sẽ quay cần khoan và mũi khoan trong khi hệ thống cấp liệu tạo ra lực được kiểm soát. Piston búa DTH liên tục đập vào mũi khoan, phá vỡ đá ở đáy lỗ.
Khí nén thực hiện hai nhiệm vụ:
Nó điều khiển pít-tông búa.
Nó cuốn đá vụn và bụi ra khỏi hố.
Nếu lượng khí quá thấp, búa có thể mất tần số va đập và lỗ khoan có thể không được làm sạch đúng cách. Mùn khoan có thể tích tụ xung quanh mũi khoan, gây ra hiện tượng mài lại, giảm khả năng xuyên thấu, mài mòn nhiều hơn và có thể gây kẹt.
Hệ thống cấp liệu cũng rất quan trọng. Máy khoan cần tiến lên với tốc độ phù hợp với khả năng phá vỡ và làm sạch đá của mũi khoan. Lực cấp liệu quá mạnh có thể làm quá tải mũi khoan và cần khoan. Lực quá yếu có thể gây ra tiếp xúc không hiệu quả và rung động không cần thiết.
Cách bố trí một giàn thu sóng DTH đa năng
Một giàn khoan DTH tiêu chuẩn thường bao gồm cần khoan, mũi khoan nút, búa DTH, cùng với các hệ thống quay, khí nén, nâng hạ và điều khiển áp suất.
Cụm cung cấp khí nén quay có thể bao gồm động cơ quay, hộp số quay và khớp xoay khí. Khớp xoay khí sử dụng thân, gioăng, trục rỗng và khớp nối thanh để dẫn khí nén qua chuỗi khoan quay.
Kẹp cần khí nén có thể hỗ trợ việc kết nối và tháo cần.
Hệ thống nâng hạ và điều khiển áp suất sử dụng động cơ nâng, hộp số, xích nâng, xi lanh áp suất và hệ thống ròng rọc. Trong điều kiện làm việc bình thường, xi lanh áp suất tác động thông qua hệ thống ròng rọc để cung cấp lực đẩy được kiểm soát và giảm áp suất khi khoan.
Sự bố trí này cho phép người vận hành quản lý việc quay, cấp liệu, nâng hạ và ép xuống như một quy trình phối hợp nhịp nhàng.
Vì sao việc ghép nối linh kiện lại quan trọng
Hiệu suất khoan DTH phụ thuộc vào sự tương tác của tất cả các thành phần chính.
Trước khi chọn giàn khoan hoặc thay thế búa, hãy xem xét kỹ:
Đường kính lỗ cần thiết
Độ sâu và góc của lỗ
Độ cứng và độ mài mòn của đá
Tỷ lệ thâm nhập dự kiến
Áp suất máy nén và thể tích không khí
Đường kính và ren của cần khoan
Bố cục nút Bit
Phương pháp loại bỏ bụi và vụn gỗ
Lực cấp liệu khả dụng
Tiếp cận và di chuyển tại địa điểm
Búa, mũi khoan, cần khoan, khớp nối chuôi, máy nén khí và hệ thống kiểm soát bụi nên được chọn mua theo bộ.
Ví dụ, mũi khoan được thiết kế cho đá granit mài mòn có thể không phải là lựa chọn phù hợp cho đá vôi nứt nẻ. Một chuỗi khoan dài với sự căn chỉnh kém có thể làm mất năng lượng và tạo ra độ lệch ngay cả khi búa khoan hoạt động chính xác.
Việc bảo trì bắt đầu từ việc kiểm tra áp suất lốp, độ cân bằng và độ hao mòn.
Cần kiểm tra thường xuyên giàn khoan DTH về các vấn đề sau:
Rò rỉ khí tại các khớp xoay và điểm nối
Ren thanh bị mòn
Các thanh khoan bị uốn cong
Các thành phần dẫn hướng rời rạc
Tiếng búa bất thường
Tỷ lệ thâm nhập giảm
Khả năng thu gom bụi kém
Mòn xích hoặc hệ thống cấp liệu
Sau khi khoan, cần kiểm tra mũi khoan. Hiện tượng mòn đầu mũi, mất độ dày, hư hỏng thân mũi và mòn không đều có thể cho thấy thiết kế mũi khoan hoặc các thông số khoan không phù hợp với địa tầng.
Khoan DTH cho các dự án đá hiện đại
Giàn khoan DTH vẫn giữ vai trò quan trọng vì chúng kết hợp khả năng khoan mạnh mẽ với góc khoan linh hoạt, tính cơ động cao và khả năng loại bỏ mùn khoan hiệu quả.
Chúng được sử dụng trong khai thác mỏ và khai thác đá, cọc móng, neo mái dốc, đào hầm, giếng nước, xây dựng đường bộ và các công trình hạ tầng. Trong mỗi ứng dụng, kết quả đáng tin cậy nhất đến từ việc lựa chọn giàn khoan và bộ dụng cụ phù hợp với loại đá hơn là chỉ chọn các bộ phận dựa trên kích thước hoặc giá cả.
