Mũi khoan ba chóp bền bỉ trong khai thác mỏ: Hình dạng răng, bảo dưỡng ổ trục và những chi tiết quan trọng.

Một mũi khoan ba chóp trong mỏ khai thác có thể khoan hàng nghìn mét trước khi ngừng hoạt động – nếu mọi thứ diễn ra suôn sẻ. Sự khác biệt giữa một mũi khoan bền và một mũi khoan kém bền thường không thể hiện ở chính mũi khoan. Nó nằm ở những quyết định được đưa ra xung quanh nó: hình dạng răng nào được đưa xuống lỗ, người vận hành đã xử lý các ổ trục như thế nào, và liệu có ai kiểm tra nhiệt độ côn sau lần khoan cuối cùng hay không.

Dưới đây là cách các hoạt động khai thác tối đa hóa tuổi thọ của mũi khoan ba chấu, được chia thành bốn lĩnh vực thực sự tạo nên sự khác biệt.

Đầu tiên, hãy đảm bảo hình dạng răng chính xác.

Đây là quyết định chi phối mọi thứ ở khâu tiếp theo. Có hai hình dạng răng chính trong mũi khoan ba chấu dùng trong khai thác mỏ, và chúng được chế tạo cho hai độ cứng khác nhau.

Răng bi (miếng chèn nút):Các nút cacbua ngắn, tròn được bố trí dày đặc trên bề mặt hình nón. Răng ngắn đồng nghĩa với cánh tay đòn ngắn, giúp các mảnh chèn chống lại sự uốn cong và gãy dưới tải trọng nặng. Khoảng cách dày đặc giúp phân bổ tải trọng trên nhiều điểm tiếp xúc. Mũi khoan răng cầu chịu được áp lực trục cực lớn và hoạt động tốt trong các địa tầng cứng, mài mòn, nơi mà bất kỳ vật liệu nào dài hơn đều sẽ bị gãy.

Răng nêm (răng phay/răng đục):Các răng dài, nhọn được gia công vào thân hình nón, cách nhau khá xa. Răng dài xuyên sâu vào đá mềm với áp lực tiếp xúc tương đối thấp. Khoảng cách rộng giúp ngăn mũi khoan bị kẹt trong các tầng đá dẻo.

Cách thức thất bại khi bạn làm sai rất đáng để suy ngẫm. Dùng mũi khoan răng cầu trong đá mềm, nó vẫn khoan được – nhưng rất chậm. Các đầu mũi ngắn không thể xuyên sâu, và mũi khoan sẽ mài thay vì khoét. Mũi khoan có thể dùng được lâu, nhưng chi phí cho mỗi lỗ khoan rất cao vì giàn khoan phải nằm yên tại chỗ trong thời gian dài.

Nếu dùng mũi khoan răng nêm trong đá cứng và mài mòn, răng sẽ bị gãy hoặc mòn phẳng chỉ trong một phần nhỏ thời gian sử dụng dự kiến. Răng dài chịu quá nhiều tải trọng uốn, trong khi đá mài mòn sẽ làm mòn các răng đã được mài mềm hơn.

Chọn hình dạng răng khoan phù hợp với độ bền nén và độ mài mòn của địa chất. Mũi khoan có giá cao hơn một chút nhưng có hình dạng răng phù hợp sẽ mang lại lợi ích gấp nhiều lần về hiệu suất khoan.

Tiếp theo, hãy quản lý ba thông số xung quanh ổ bi.

Mũi khoan ba chấu thường hỏng ở hai chỗ: răng và ổ bi. Răng thì bạn có thể nhìn thấy, còn ổ bi thì không – và chúng thường hỏng trước nếu thông số kỹ thuật không đúng.

Trọng lượng tác động lên bit:Lực ép mũi khoan (WOB) vừa đủ để đóng răng vào đá, không hơn. Vượt quá điểm mà đá bị vỡ hiệu quả, việc tăng thêm WOB không làm tăng khả năng xuyên thấu — nó chỉ làm tăng tải trọng lên ổ trục. Tuổi thọ ổ trục tỷ lệ nghịch với tải trọng. Một mũi khoan hoạt động ở mức WOB cao hơn 20% so với mức tối ưu có thể mất 40% tuổi thọ ổ trục mà không tăng được khả năng xuyên thấu.

Tốc độ quay:Trong đá mềm, tốc độ quay cao hơn (RPM) có nghĩa là tốc độ khoan nhanh hơn vì mỗi răng khoan có ít công việc hơn và nhiều thời gian hơn để phục hồi. Trong đá cứng, tốc độ quay cao lại phản tác dụng. Các răng khoan không có đủ thời gian tiếp xúc để hoàn thành việc phá vỡ trước khi quay đi, và các ổ trục — vốn nóng lên tỷ lệ thuận với tốc độ quay — sẽ bị mòn nhanh hơn. Đá cứng cần tốc độ quay thấp hơn, lực làm việc cao hơn (WOB). Đá mềm cần tốc độ quay cao hơn, lực làm việc thấp hơn (WOB).

Xả khí:Luồng khí không chỉ có tác dụng làm sạch vụn khoan. Nó còn là hệ thống làm mát của ổ trục. Không khí lưu thông qua các đường dẫn bên trong mũi khoan, làm mát các ổ trục. Nếu lượng khí thổi không đủ, ổ trục sẽ quá nóng. Triệu chứng điển hình: sau khi rút mũi khoan ra, một đầu côn nóng hơn rõ rệt so với hai đầu còn lại. Đầu côn nóng đó có thể bị tắc đường dẫn khí hoặc ổ trục bị hỏng. Kiểm tra cả ba đầu côn sau mỗi lần khoan. Nếu một đầu côn nóng hơn những đầu khác, hãy kiểm tra trước khi đưa mũi khoan xuống lại.

Danh sách kiểm tra của người vận hành

Đây là những thói quen nhỏ tạo nên sự khác biệt giữa một linh kiện hoạt động trọn vẹn vòng đời thiết kế và một linh kiện hỏng sớm:

Chạy một đoạn mã mới.Mũi khoan mới có vòng bi mới với khe hở nhỏ. Nếu bạn lắp đặt ở công suất tối đa (WOB), vòng bi có thể bị kẹt trước khi kịp hoạt động ổn định. Hãy chạy thử vài mét đầu tiên ở công suất thấp hơn, sau đó tăng dần lên mức bình thường. Giai đoạn chạy rà này là một biện pháp bảo hiểm rẻ tiền cho bộ phận đắt tiền nhất trong chuỗi mũi khoan.

Giữ cho lỗ luôn sạch sẽ.Các vật thể bằng kim loại — như cán mũi khoan bị gãy, dụng cụ bị rơi, mảnh thép — sẽ phá hủy mũi khoan ba chấu khi tiếp xúc. Giữ cho khu vực cổ mũi khoan luôn sạch sẽ. Không để bất cứ vật thể kim loại nào rơi xuống lỗ.

Cổ áo thẳng.Khởi động không đúng cách sẽ khiến mũi khoan chịu tải trọng uốn ngay từ vòng quay đầu tiên. Các côn không thể cắt đều. Hàng thước đo bị mòn không đều. Các ổ trục chịu tải trọng lệch trục. Khởi động chậm và thẳng, mũi khoan sẽ hoạt động chính xác trong suốt vòng đời của nó.

Không bao giờ được chặn luồng khí khi mũi khoan vẫn còn trong lỗ.Các mảnh vụn khoan sẽ lắng đọng trong các rãnh ổ trục và khe hở hình nón. Chu kỳ quay tiếp theo sẽ mài chúng vào các ổ trục. Nếu bạn phải dừng khoan, hãy nhấc mũi khoan lên khỏi đáy và tiếp tục thổi khí cho đến khi lỗ khoan sạch.

Xoay các nón bằng tay trong bất kỳ thời gian dừng nào.Nếu mũi khoan nằm trong lỗ quá lâu, hãy định kỳ xoay các côn bằng tay và thổi khí vào để giữ cho ổ bi luôn được thông thoáng. Ổ bi bị kẹt và nằm yên trong mùn khoan quá lâu sẽ bị cứng khi bạn khởi động lại.

Không nên sử dụng cần khoan bị cong.Thanh truyền bị cong sẽ truyền dao động quay đến mũi khoan. Mũi khoan hoạt động lệch tâm. Một bên của hàng đo chịu toàn bộ sự mài mòn. Các ổ trục chịu tải trọng ngang tuần hoàn. Thanh truyền bị cong là cách nhanh nhất để làm hỏng một mũi khoan tốt.

Hiệu ứng ổn định

Bộ ổn định được gắn ngay phía trên mũi khoan làm thay đổi động lực khoan. Nó giữ cho mũi khoan nằm chính giữa lỗ, điều này có nghĩa là các lưỡi cắt đều, hàng đo độ mòn đồng đều và các ổ trục chịu tải trọng dọc trục thay vì tải trọng lệch trục. Kết quả là giảm rung động, giảm độ lệch và tuổi thọ mũi khoan được kéo dài đáng kể.

Các bộ ổn định có bề mặt tiếp xúc được phủ lớp cứng hoặc cacbua sẽ bền hơn các bộ ổn định bằng thép thông thường. Khi bộ ổn định bị mòn không đủ kích thước, nó sẽ ngừng hoạt động – mũi khoan bắt đầu bị lệch, và bạn lại gặp phải tình trạng tải không đều. Hãy theo dõi đường kính ngoài của bộ ổn định cẩn thận như khi bạn theo dõi đường kính mũi khoan.

Mô hình

Một mũi khoan ba chấu bị hỏng sớm trong quá trình khai thác thường do một trong ba vấn đề sau: hình dạng răng không phù hợp với loại đá, các thông số quá tải ổ trục, hoặc thói quen sử dụng không đúng cách của người vận hành. Bản thân mũi khoan có lẽ vẫn còn tốt.

Chọn hình dạng răng khoan phù hợp với địa tầng. Điều chỉnh các thông số cho ổ trục, không chỉ độ xuyên thấu. Xây dựng thói quen vận hành giúp bảo vệ mũi khoan. Và lắp thêm bộ ổn định. Tất cả những điều này đều không tốn kém. Và tất cả đều mang lại hiệu quả về số mét khoan.