La principal razón del fallo de la barra de perforación.
Debido al desarrollo de la industria minera de China y al aumento de la escala de la construcción de infraestructura de transporte, así como a los requisitos liderados por el gobierno para la mecanización, automatización y construcción y minería inteligente no tripulada, el mercado de herramientas de perforación ha crecido rápidamente. Se dice que hay docenas de fabricantes con un tamaño de mercado de miles de millones de yuanes. Pero aún hay mucho margen de mejora en el rendimiento de los productos de marcas nacionales.
Hoy, hablemos sobre nuestra experiencia con la falla de las varillas de perforación en las plataformas de perforación de roca.
Como la barra de perforación del carro de excavación, es el conductor que transfiere la energía de impacto del taladro de roca a la roca. Su forma de trabajo se muestra en la figura anterior. Independientemente de las especificaciones, hay principalmente varios modos de fallo, a saber, el desgaste normal. Además, uno es la rotura de la barra de perforación, y el otro es la deformación del desgaste de la rosca de conexión. El desgaste y la deformación de la rosca son comunes, mientras que las fracturas son relativamente raras, pero los puntos de fractura se encuentran casi siempre a unos 50 centímetros de la funda de la rosca.
Esta situación es en realidad muy consistente con la teoría de las fluctuaciones de transferencia de energía en los taladros de roca. Cuando el pistón de impacto golpea la cola del taladro, la energía cinética del pistón de impacto se convierte en ondas de estrés, que se transmiten al fondo del agujero a través de la barra de perforación y la broca. Para lograr la economía óptima de perforación, todo el sistema, desde el taladro de roca hasta la herramienta de perforación y la roca, debe estar coordinado entre sí. Según la teoría de ondas de estrés, las ondas de estrés tienen forma rectangular, siendo la longitud de la onda rectangular el doble de la longitud del pistón. La altura de la onda rectangular depende de la velocidad del pistón en el momento del impacto, así como de la relación entre el área de sección transversal del pistón de impacto y el área de sección transversal de la barra de perforación, como se muestra en la figura. La energía generada por el impacto del pistón del taladro de roca se transmite en forma de ondas a través de la cola de la barra de perforación, y la barra de perforación rompe la roca. Si has golpeado con un martillo grande, sostenido una barra de perforación o cincelado un clavo, puedes sentir la ligera expansión de la barra de perforación con la palma o los dedos, y tener una experiencia sensorial. Según esta teoría, a cualquier presión de impacto dada, la amplitud de la onda de estrés en la tubería de perforación, es decir, el valor del estrés, se volverá más alta debido a la reducción en la sección transversal de la tubería de perforación. Para lograr una mayor vida útil de la cola del taladro y la barra de perforación, es importante asegurar que la presión de trabajo coincida con el tamaño de sección transversal de la herramienta de perforación en todo momento. Los taladros de roca de Atlas Copco adoptan todos el concepto de pistón alargado, y esperan que el diámetro de la cola de la broca y la barra de perforación coincidan con él y sean uniformes sin cambios, de modo que el valor máximo de la onda de energía sea uniforme, lo que no solo puede lograr una alta eficiencia de transmisión, sino también mejorar la vida de la herramienta de perforación. Esta es también la razón por la cual el taladro de roca Atlas es más eficiente que otras marcas.
Sin embargo, en realidad, ya sea una cola de perforadora o una varilla de perforación, debido a requisitos funcionales y de procesamiento, su forma estructural es difícil de cumplir completamente con la condición de no cambio en el diámetro. En la figura, podemos ver que en la excavación y la perforación de roca, ya sea utilizando una varilla de perforación rápida integrada o un manguito de conexión, la rosca de conexión entre la cola de la varilla de perforación y la varilla de perforación es el lugar donde la amplitud de la onda de choque cambia más, es decir, donde se generará el pico de la onda de choque; La precisión del mecanizado de la rosca, el grado de ajuste de la cooperación mutua, e incluso los cambios de deflexión durante el proceso de trabajo de la tubería de perforación tienen el mayor impacto en esta parte, razón por la cual las fallas en la tubería de perforación ocurren con más frecuencia en esta área. Por lo tanto, si los fabricantes de herramientas de perforación pueden hacer esfuerzos en esta área, aún queda mucho trabajo por hacer.
Pero en realidad, creo que solo se puede mejorar. En cierto sentido, este problema es insoluble para la excavación horizontal y la perforación de rocas.
En la perforación de roca a cielo abierto, los martillos de fondo ahora se utilizan con más frecuencia, y dado que la tubería de perforación no soporta impactos, no hay tal problema. Atlas utilizó hábilmente una especie de herramienta de perforación llamada COPROD para perforación con martillo superior. Como se muestra en la figura, la carcasa externa no soporta el impacto, y la varilla de impacto interna no utiliza conexión roscada, sino que utiliza una unión a solape, por lo que el diámetro no cambiará y la forma de la onda no tendrá cambios en los picos. La velocidad de perforación y la vida útil de la herramienta de perforación son ambas muy largas, pero básicamente solo es adecuada para perforaciones verticales.
