Der Hauptgrund für den Ausfall der Bohrstange
Aufgrund der Entwicklung der Bergbauindustrie Chinas und des zunehmenden Umfangs des Aufbaus von Verkehrsinfrastruktur, sowie der von der Regierung vorangetriebenen Anforderungen an Mechanisierung, Automatisierung und intelligente unbemannte Bau- und Bergbauarbeiten, hat sich der Markt für Bohrwerkzeuge schnell entwickelt. Es wird gesagt, dass es Dutzende von Herstellern gibt, die einen Marktumfang von mehreren Milliarden Yuan haben. Aber es gibt immer noch viel Raum für Verbesserungen in der Leistung von Produkten einheimischer Marken.
Heute wollen wir über unsere Erfahrungen mit dem Versagen von Bohrstangen bei Felsbohrgeräten sprechen.
Als Bohrstange des Aushubwagens ist sie der Leiter, der die Schlagenergie des Felsbohrers auf den Fels überträgt. Ihre Arbeitsform ist in der obigen Abbildung dargestellt. Unabhängig von den Spezifikationen gibt es hauptsächlich mehrere Ausfallmodi, nämlich normalen Verschleiß. Darüber hinaus gibt es einen Bruch der Bohrstange und eine Deformation des Verschleißes des Gewindes. Gewindeverschleiß und Deformation sind häufig, während Brüche relativ selten sind, aber die Bruchpunkte befinden sich fast immer etwa 50 Zentimeter von der Gewindehülse entfernt.
Diese Situation ist tatsächlich sehr konsistent mit der Theorie der Schwankungen des Energietransfers bei Bergbohrern. Wenn der Schlagkolben den Bohrkopf trifft, wird die kinetische Energie des Schlagkolbens in Spannungswellen umgewandelt, die durch die Bohrstange und den Bohrkopf zum Bohrlochboden übertragen werden. Um eine optimale Bohrwirtschaftlichkeit zu erreichen, müssen das gesamte System vom Bergbohrer über das Bohrwerkzeug bis zum Gestein aufeinander abgestimmt sein. Laut der Theorie der Spannungswellen sind Spannungswellen rechteckig geformt, wobei die Länge der rechteckigen Welle das Zwei- fache der Länge des Kolbens beträgt. Die Höhe der rechteckigen Welle hängt von der Geschwindigkeit des Kolbens im Moment des Aufpralls sowie vom Verhältnis der Querschnittsfläche des Schlagkolbens zur Querschnittsfläche der Bohrstange ab, wie in der Abbildung gezeigt. Die durch den Aufprall des Kolbens des Bergbohrers erzeugte Energie wird in Form von Wellen durch den Bohrstangenende übertragen, während die Bohrstange das Gestein zerbricht. Wenn Sie einen großen Hammer geschlagen, eine Bohrstange gehalten oder einen Nagel ausgehöhlt haben, können Sie die leichte Ausdehnung der Bohrstange mit Ihrer Handfläche oder Ihren Fingern spüren und eine sensorische Erfahrung haben. Laut dieser Theorie wird die Amplitude der Spannungswelle im Bohrrohr, d.h. der Spannungswert, bei gegebener Stoßdruck durch die Verringerung des Querschnitts des Bohrrohrs höher. Um eine längere Lebensdauer des Bohrkopfs und der Bohrstange zu erreichen, ist es wichtig, dass der Arbeitsdruck jederzeit mit der Querschnittsgröße des Bohrwerkzeugs übereinstimmt. Die Bergbohrer von Atlas Copco verwenden alle das Konzept des schlanken Kolbens und hoffen, dass der Durchmesser des Bohrkopfendes und die Bohrstange damit übereinstimmen und gleichmäßig sind, sodass der Spitzenwert der Energiewelle gleichmäßig ist, was nicht nur eine hohe Übertragungseffizienz ermöglicht, sondern auch die Lebensdauer des Bohrwerkzeugs verbessert. Das ist auch der Grund, warum der Atlas-Bergbohrer effizienter ist als andere Marken.
In der Realität ist es jedoch so, dass sowohl bei einem Bohrschwanz als auch bei einer Bohrstange, aufgrund funktionaler und verarbeitungstechnischer Anforderungen, die strukturelle Form schwerlich die Bedingung erfüllen kann, dass der Durchmesser unverändert bleibt. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass beim Aushub und der Gesteinsbohrung, unabhängig davon, ob ein integrierter Schnellbohrstange oder eine Verbindungsdorn verwendet wird, das Verbindungsgestänge zwischen dem Bohrstangenschwanz und der Bohrstange der Bereich ist, in dem die Amplitude der Stoßwelle am stärksten variiert, das heißt, wo die Stoßwellenspitze erzeugt wird; Die Genauigkeit der Gewindebearbeitung, der Grad der gegenseitigen Zusammenarbeit und sogar die Abweichungen während des Arbeitsprozesses der Bohrstange haben den größten Einfluss auf diesen Bereich, weshalb Bohrstangenfehler in diesem Bereich häufiger auftreten. Wenn Hersteller von Bohrwerkzeugen sich in diesem Bereich bemühen können, gibt es noch viel zu tun.
Aber in Wirklichkeit glaube ich, dass nur Verbesserungen möglich sind. In gewisser Hinsicht ist dieses Problem für horizontale Aushubarbeiten und Gesteinsbohrungen unlösbar.
Beim Felsbohren im Tagebau werden inzwischen häufiger DTH-Hämmer (Down-the-Hole-Hämmer) verwendet, und da das Bohrgestänge keinen Stößen standhält, gibt es in dieser Hinsicht kein Problem. Atlas hat geschickt eine Art Bohrwerkzeug namens COPROD für das Top-Hammer-Bohren eingesetzt. Wie in der Abbildung dargestellt, trägt die äußere Verrohrung keine Stöße, und der interne Schlagstift verwendet keine Gewindeverbindung, sondern eine Überlappungsverbindung, sodass sich der Durchmesser nicht ändert und die Wellenform keine Spitzenänderungen aufweist. Die Bohrgeschwindigkeit und die Lebensdauer des Bohrwerkzeugs sind beide sehr lang, aber im Grunde genommen ist es nur für vertikales Bohren geeignet.
