지닝 철광석 지역 심공 천공을 위한 편차 방지 기술 적용에 관한 연구

(1) 풀홀 드릴링 공구의 이탈 방지 기술

풀홀 드릴링 공구의 이탈 방지 기술은 하단에 있는 드릴링 공구의 구조를 최적화하는 것입니다. 구멍을 뚫고 "강성"을 달성하기 위해 대구경 드릴링 공구의 길이와 강성을 높이고 편향력을 약화시키기 위해 대구경 드릴링 공구와 구멍 벽 사이의 간격을 줄입니다. 상부 드릴 파이프 스트링과 같은 유연한 강체의 굽힘으로 인한 굽힘 힘은 축 압력의 집중을 보장하고 드릴링을 방지합니다. 구멍이 구부러집니다(그림 9-8 참조).

그림 9-8 전체 구멍 드릴링 도구

1. 전체 구멍 드릴링 도구 특성

(1) 강성: 코어 튜브의 벽 두께 는 10mm이고 기계적 특성은 다음을 충족합니다. 저항 인장 강도 бB = 750MPa, 항복 값 бS = 550MPa, 정상적인 드릴링 압력에서 굽힘이 발생하지 않도록 보장합니다.

(2) 직선형: 코어 튜브를 신중하게 선택하고 대구경 드릴 도구의 연결 나사산의 동심도와 동축도를 엄격하게 보장합니다.

(3) 전체: 원래의 2개의 드릴 도구(외부 파이프)를 하나의 긴 드릴 도구에 연결하고 각 드릴 도구의 상단과 하단에 리머를 설치하여(그림 9-9) 대구경 드릴 공구의 양쪽 끝과 중앙에 정확히 4개의 리머가 있으며, 리머의 외경은 드릴 비트의 외경보다 0.4~0.5m 더 커서 대구경 드릴 공구가 됩니다. 구멍을 메워 최대한 방지할 수 있습니다. 드릴링 도구는 구멍 바닥에서 기울어집니다.

그림 9-9 드릴링 도구의 양쪽 끝에 리머 추가

(4) 길이: 두 개의 드릴링 도구를 함께 연결하여 두꺼운 직경의 드릴링 도구 길이를 두 배로 늘립니다. 약 8m에 도달합니다.

2. 기술 장비 및 프로세스 조치

(1) 성능이 뛰어난 드릴링 장비를 선택합니다. XY-6B, HXY-6 및 HXY-8 드릴링 장비는 활성 드릴 파이프가 구부러지지 않고 척이 느슨해지지 않고 단단히 고정되도록 하는 데 사용됩니다. 드릴링 장비를 설치하여 직선이고 수평이며 안정적인지 확인하십시오. 수직성을 보장하는 오리피스 파이프 설치. 그리고 드릴링 타워 크레인의 앞쪽 가장자리, 자이레이터의 중심 및 오리피스 튜브의 중심이 동일한 직선 상에 있는지 확인하십시오.

(2) 구멍 개구부 품질과 직경 변경을 엄격하게 제어합니다. 구멍을 열 때에는 가볍게 누르고 천천히 돌리면서 구멍이 수직이 되도록 주의해서 조작하십시오. 직경 변경시에는 센트럴라이저가 있는 드릴공구를 사용하여 압력과 회전속도를 조절하여 1m 정도 드릴한 후 일반 드릴공구로 변경하여 동심도를 확보합니다.

(3) 비트의 무게를 엄격하게 제어합니다. 구멍을 열고 직경을 변경할 때 저압 및 저속 드릴링을 엄격하게 구현하는 것 외에도 일반 드릴링에서 레이어 변경이 발생할 때 드릴링 압력에 하한값이 채택됩니다. 예를 들어, S75WL의 드릴링 중량은 일반적으로 9~10kN입니다. 유압 해머 WL 임팩트 로터리 드릴링을 사용할 때 드릴링 압력은 8~9kN으로 제어됩니다.

(4) 이송 속도를 엄격하게 제어하십시오. 특히 지층이 단단한 상태에서 부드러운 상태로 또는 상대적으로 부서지는 상태로 변하는 경우 공급 속도를 갑자기 증가시킬 수 없으며, 공급 속도를 천천히, 균일하게, 적당히 증가시켜야 합니다.

3. 실제 시추 효과 및 분석

지닝 철광석 지역에서는 시추의 '상단 진입' 굽힘 법칙, 전체 구멍 시추 도구 및 위에서 언급한 것들이 사용됩니다. 드릴링을 제어하고 줄이기 위해 기술 및 기술 조치가 사용됩니다. 구멍 바닥 오프셋 거리가 탐사선 간격의 1/2을 초과하지 않고 방위각이 30° 범위를 초과하지 않도록 구멍 상단 각도가 편향됩니다. 80°. 실제 드릴링 테스트는 ZK401, ZK701 및 ZK703과 같은 7개의 깊은 구멍을 성공적으로 완료했으며 드릴링 상단 각도의 굽힘 강도를 줄이는 확실한 결과를 얻었습니다(그림 9-10). 평균 드릴링 굽힘 강도는 1100m에서 최종 홀은 3.03°/100m(표 9-4)로 기존 시공의 천공홀 굽힘강도(6.51°/100m)보다 53.5% 낮았고, 천공 깊이에서도 획기적인 발전을 이뤘다. 2100.18m에 도달.

그림 9-10 풀홀 드릴 공구의 이탈 방지 기술 적용 전후 완성된 시추공(부품)의 굽힘 조건 비교

표 9-4 풀홀 드릴 공구의 이탈 방지 기술을 이용한 강제 시공 시공 경사진 형상의 깊은 홀의 상부 각도 굽힘 강도

(2) 이탈 방지 드릴 비트 + 풀 홀의 이탈 방지 기술 구멍 드릴링 도구

전체 구멍 드릴링 도구를 사용하면 시추공의 굽힘이 어느 정도 줄어들고 더 큰 결과를 얻을 수 있습니다. 효과는 분명하지만 일부 시추공의 비뚤어짐 방지 효과는 여전히 남아 있습니다. 예를 들어, ZK3502 및 ZK3503 구멍의 굽힘 강도는 여전히 상대적으로 크고 깊이 1100m의 강한 경사 구멍 섹션은 각각 10.28°/100m 및 5.36°/100m에 도달합니다. 전체 구멍 드릴링 도구에는 편차 방지 드릴 비트가 사용됩니다.

1. 편향 방지 드릴 비트의 편향 방지 메커니즘

드릴 비트가 이탈하는 주요 원인 중 하나는 드릴 하단 립의 미세 미끄러짐입니다. 구멍 바닥을 따라 조금. 특별히 설계된 드릴 비트의 하단 립이 드릴 비트가 구멍 바닥을 따라 미끄러지는 것을 줄이거나 방지할 수 있다면 구멍 경사 발생도 줄어들거나 심지어 피할 수 있습니다.

편차 방지 드릴 비트는 독특한 다중 링 홈 바닥 립 표면 콘 바닥 디자인을 채택합니다(그림 9-11). 첫째, 암석에 대한 "유지력"과 "구심 효과"를 증가시킵니다. "보다 전통적인 아크 바닥 립 표면은 드릴 비트 바닥 립 표면의 미끄러짐을 크게 줄입니다. 둘째, 드릴 비트 바닥 립 표면적을 줄이고 드릴링 무게를 상대적으로 "증가"시킵니다. 더 작은 드릴링 압력에서 드릴 비트가 암석을 더 빨리 조각하고 드릴링 속도를 향상시킬 수 있으므로 드릴 비트 하단 립의 측면 미끄러짐을 효과적으로 줄이거 나 방지하여 편향을 방지할 수 있습니다.

그림 9-11 다중 링 홈 하단 립 원추형 이탈 방지 드릴 비트

2. 기술 및 프로세스 조치

앞서 언급한 기술 장비에 추가 및 공정 조치 이를 바탕으로 다음 조치를 취해야 합니다.

(1) 드릴 비트의 하단 립 링 홈이 마모된 후에는 제때에 새 드릴 비트를 교체해야 합니다. 편향 방지 드릴 비트는 구멍 편향을 방지하거나 줄이기 위해 주로 하단 립 링 홈에 의존합니다. 따라서 드릴 비트는 하단 립 링 홈이 마모된 후 제때에 교체해야 합니다(그림 9-12). 교체된 드릴 비트는 얕은 구멍이 아닌 경사진 구조물에 사용할 수 있습니다.

(2) 더 나은 편차 방지 효과를 얻으려면 편차 방지 드릴 비트와 풀홀 드릴링 도구를 함께 사용하십시오.

(3) 드릴링 중량과 이송 속도를 엄격하게 제어하십시오. 천매암 힘으로 경사진 지층에 천공한 후에는 비트에 작은 추를 얹어 천공하는 것이 좋습니다. 특히 지층이 파손된 경우에는 비트의 무게를 조절하면서 이송 속도도 조절해야 합니다. 비트는 800~900kN이어야 합니다. 이송 속도는 8~10cm/min으로 제어됩니다.

3. 실제 드릴링 효과 및 분석

원래 계획에 따르면 편차 방지 드릴 비트 + 풀홀 드릴링 도구 편차 방지 기술이 테스트되고 적용됩니다. ZK003 및 ZK301 구멍은 편차 방지 드릴 비트 매트릭스로 인해 뿌리 강도가 충분하지 않아 드릴링 과정에서 타이어 블록이 벗겨져(그림 9-13) 사용이 중단됩니다. 이후 제조사에서 이를 개선한 후 동일한 장치(Lunan Geological Engineering Survey Institute)의 2개 굴착 장치를 ZK3102를 포함한 4개 굴착 테스트에 사용하여 더 나은 결과를 얻었습니다(그림 9-14). 1100m 이하의 4개 구멍은 강했습니다. 기울어진 구멍 부분의 평균 드릴링 굽힘 강도는 2.45°/100m(표 9-5)이며, 이는 이전에 비뚤어짐 방지 드릴 비트로 구성되지 않은 두 구멍 ZK003 및 ZK301의 평균 굽힘 강도보다 6.39°/100m입니다. (표 9-3 계산) 61.66% 감소하였다. ?

그림 9-12 립 표면 마모 후 드릴 비트 교체

그림 9-13 타이어 블록 손상 시 편향 방지 드릴 비트 구성도

(3) 유체 유압 해머 WL 충격 회전 드릴링 편차 방지 기술

1. 유압 해머 WL 드릴링 작동 원리

SYZX 시리즈 유압 해머 WL 드릴링을 다음과 같이 사용하십시오. 예 SYZX 시리즈 유압 해머 WL 드릴링 공구는 이중 노즐 복합 유압 해머와 WL 드릴링 공구의 조합으로 주로 회수 시스템, 충격 시스템(유압 해머), 동력 전달 및 단일로 구성됩니다. -액션 시스템, 암석 파쇄 및 수집 시스템 등 WL 드릴링 도구 내부 튜브 어셈블리에 유압 해머가 추가됩니다. 유압 해머는 이 드릴링 기술의 핵심입니다. 유압 해머는 주로 노즐, 밸브, 상부 실린더 라이너, 상부 피스톤(하부 노즐), 램, 하부 피스톤, 하부 실린더 라이너 및 해머 샤프트로 구성됩니다(그림 9-15).

그림 9-14 이탈 방지 드릴 비트 + 대구경 드릴 공구 조합 이탈 방지 기술과 초기 시공 시 드릴 구멍의 굽힘 상황 비교

표 9- 5 편차 방지 드릴 비트 + 풀 홀 드릴 사용 결합된 건설 드릴링 공구는 경사 지층에 있는 깊은 홀의 굽힘 강도를 강화합니다.

그림 9-15 SYZX 시리즈 유압 해머의 구조 원리 개략도

시동시 작동액은 상부 노즐에서 외부로 분사되며, 고속제트의 연행효과에 의해 상부 실린더 라이너의 상부챔버에서 하부챔버로 매체를 끌어당겨 상부챔버로 이동하게 됩니다. 동시에 하부 노즐의 조절 효과로 인해 상부 실린더 라이너의 하부 챔버 압력이 증가하여 밸브가 상한까지 빠르게 이동합니다.

하부 챔버로 유입되는 액체 흐름은 하부 노즐을 통해 고속으로 분출됩니다. 또한 연행 효과로 인해 해머 본체 캐비티의 압력이 감소하므로 해머와 연결된 하부 피스톤 바닥의 압력이 증가합니다. 수로가 차단되어 압력차가 발생하고 램이 위쪽으로 이동하여 스트로크 상한에 도달하고 상부 피스톤이 밸브에 접촉하여 수로를 닫고 복귀 여정이 종료됩니다. 스트로크 중에는 램의 상부 피스톤 상단과 라이브 밸브의 하단이 닫히기 때문에 고속의 액체 흐름이 급격히 차단되어 워터 해머가 발생하고 상부 챔버의 압력이 급격히 증가합니다. 동시에 램 하부 챔버의 압력이 급격하게 떨어지므로 상부 챔버와 하부 챔버 사이의 압력으로 인해 압력 차이로 인해 램 피스톤과 라이브 밸브가 아래쪽으로 이동합니다. 라이브 밸브가 스트로크 하한에 도달한 후 램 피스톤은 모루(해머 샤프트 조인트)에 충돌할 때까지 관성으로 인해 계속 아래쪽으로 이동합니다. 라이브 밸브와 해머 피스톤이 다음 사이클의 복귀 경로에 들어가고 충격이 계속해서 발생합니다.

굴착 과정에서 유압 해머의 충격으로 발생하는 충격 에너지는 동력 전달 시스템을 통해 외부 튜브로 전달되어 드릴 비트에 작용하여 드릴 비트가 아래의 암석을 깨뜨리게 됩니다. 충격과 회전의 이중 효과.

2. 유압 해머 WL 드릴링 편차 방지 메커니즘

유압 해머 WL 드릴링 기술을 사용하여 드릴링 도구는 작은 드릴링 압력과 저속으로 충격 회전 드릴링을 수행할 수 있습니다. Rubinsky의 편차 방지 이론에 따르면 드릴링 중량을 줄임으로써 구멍 편차를 어느 정도 줄일 수 있습니다. 임팩트 로터리 드릴링에서는 충격에 의해 발생된 하중이 항상 드릴링 축을 따라 드릴 비트에 전달되고 즉시 최대값에 도달합니다. 이는 일반 로터리의 축 정압보다 10배 이상, 심지어 수십 배 더 큽니다. 교련. 충격 속도가 빠르고, 시간이 짧고, 힘이 크기 때문에 암석이 응력을 받는 국부적인 응력과 변형률이 높게 집중되어 암석이 주변 암석으로 전달될 시간이 없습니다. 소성 변형이 발생하지 않아 암석의 체적 균열 형성에 도움이 될 뿐만 아니라 암석의 이방성을 효과적으로 극복할 수 있어 구멍 경사를 방지하고 줄이는 데 도움이 됩니다[66].

3. 유압식 해머 WL 드릴링 도구 선택

심공 드릴링 중 편향을 방지하려면 먼저 선택한 유압식 해머를 심공 드릴링에 맞게 조정해야 합니다. 1990년대 이전에는 유압 해머 WL의 천공 깊이가 1000m가 조금 넘었습니다. 수년간의 연구와 소수의 적용으로 인해 현재 중국에서는 소구경 WL 드릴링에 사용할 수 있는 유압 해머가 많지 않습니다. 탐사기술연구소에서 개발한 몇 가지 유형만 사용할 수 있습니다. SYZX 시리즈 유압 해머는 중국 본토의 과학적인 드릴링을 위해 특별히 개발된 대구경 유압 해머입니다. 힘든 연구 끝에 우리는 기술의 획기적인 발전을 이루었고 이를 회사 건설에 성공적으로 적용하여 국제적인 선두 수준에 도달했습니다. 특히, 이 기술을 사용하여 개발된 소구경 SYZX 시리즈 유압 해머(그림 9-16)는 현재 가장 진보된 유형입니다.

그림 9-16 SYZX 유압 해머 WL 드릴링 도구

SYZX75 유압 해머 WL 드릴링 도구의 특징:

(1) 내부 및 외부 튜브 기계적 씰은 다음과 같습니다. 밸브 해머와 밸브 해머의 고압 및 저압 영역 사이의 씰에 사용됩니다. 고정 스로틀 링이 제거되고 앤빌 워터 패드의 충격이 작아 배압에 대한 적응성이 향상되고 깊은 작업에 도움이 됩니다. 구멍 뚫기;

(2) 고무 씰보다 내마모성이 높고 수명이 긴 기계식 씰이 사용되며 씰 조인트, 밸브 및 해머의 나선형 홈에도 모래 배출 및 유압 센터링 기능이 있습니다. , 이는 유압 해머의 플러싱 효과를 향상시킵니다. 액체의 적응성은 마찰 저항을 감소시켜 유압 해머의 정상적인 작동에 도움이 됩니다.

(3) 이중 노즐 흐름 분배 구조. 스트로크 저항을 크게 줄이기 위해 채택되어 기존 유압 해머보다 충격력이 크게 향상되었습니다.

(4) 각 해머 밸브에서 생성된 압력차 이동으로 인해 씰링 쌍의 수가 줄어들고 드릴링 도구 구조가 단순화됩니다.

(5) 유압 해머에 쉽게 손상되는 스프링 부품이 없으며 드릴링 도구의 수명이 길어집니다.

(6) 충격 에너지 전달 장치는 상호 포괄적인 견고한 구조를 채택하여 간단하고 신뢰성이 높으며 수명이 길고 사용 중에 수리 및 교체가 가능합니다. 편리함;

(7 ) 구조 매개변수는 조정 가능하며 다양한 드릴링 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

(8) 펌프 용량과 펌프 압력이 낮고 필요한 추가 장치가 더 적습니다.

SYZX75 유압 해머 WL 드릴링 공구의 주요 성능 매개변수:

드릴링 공구 외경 73mm, 해머 스트로크 15~25mm, 프리 스트로크 4~10mm, 작동 펌프 용량 52~90L / 최소, 작동 펌프 압력 0.5~2.0MPa, 충격 주파수 25~40Hz, 충격 전력 10~50J, 길이 5130mm, 무게 75kg, 권장되는 세척 유체는 깨끗한 물, 유제, 고체상이 없거나 낮은 고체상 진흙입니다.

4. 장비 매칭

유압 해머 WL 드릴링은 WL 드릴링을 기반으로 유압 해머를 추가하여 형성된 복합 드릴링 기술입니다. 진흙 펌프의 출력 파이프라인에 대한 압력 안정화 탱크. 그러나 깊은 구멍 드릴링에서 진흙 펌프의 선택은 유압 해머의 작동 펌프 압력 요구 사항을 충족해야 하며 정격 펌프 압력은 일반적으로 일반 WL 드릴링보다 2MPa 이상 높아야 합니다.

이번에 실제 사용한 드릴링 장비는 HXY-6 수직 샤프트 드릴링 장비이다(그림 9-17). 고압 머드펌프를 제때 구입하지 못하여 BW250 머드펌프(그림 9-18)를 그대로 사용하였으나, 불균등한 변위를 해소하기 위해 펌프 압력계(그림 9-19)를 갖춘 압력안정탱크를 추가하였다. 해머에 의한 수격파 압력은 유압 해머의 충격 주파수를 유지하고 유압 해머가 안정적으로 작동하도록 합니다.

그림 9-17 HXY-6 수직 샤프트 드릴링 장비

그림 9-18 BW250 진흙 펌프

그림 9-19 압력 탱크(펌프 압력 게이지 포함) )

5. 유압 해머 WL 드릴링 공정 요구 사항

(1) 비트 중량: 유압 해머 임팩트 회전 드릴링, 비트 중량의 주요 기능은 다이아몬드 입자를 제공하는 것입니다. 드릴 비트의 립 표면에 예압이 암반에 눌려 암반 내부에 프리스트레스가 형성되고 충격 에너지의 전달 상태가 개선되며 충격 하중의 전달 방향이 바뀌고 유압에 의해 발생되는 고주파 맥동 하중이 발생합니다. 망치는 순간적으로 매우 높은 값에 도달하여 암석에 볼륨을 생성하여 드릴링 효율성을 향상시킵니다.

그러나 드릴링 중량이 증가함에 따라 단위 면적당 절삭날의 마모도 증가합니다. 절삭날의 마모를 줄이기 위해서는 드릴링 압력이 너무 클 수는 없지만 유압 해머의 반동력을 극복해야 합니다. 드릴링 압력, 드릴 비트 마모 및 드릴링 속도 사이의 관계는 그림 9-20에 나와 있습니다.

비트의 무게도 다양한 암석의 압축 강도에 따라 합리적으로 선택해야 합니다. 일반적으로 유압 해머로 선택한 비트의 무게는 비트의 무게와 같거나 약간 낮을 수 있습니다. 기존 드릴링을 사용하면 더 나은 드릴링 효율성을 얻을 수 있습니다. 예를 들어, SYZX75의 비트에 대한 가중치는 12kN으로 선택할 수 있습니다.

그림 9-20 드릴링 무게, 드릴 비트 마모 및 드릴링 속도 사이의 관계

(2) 회전 속도: 회전 속도는 드릴링되는 암석의 특성에 따라 결정됩니다. 드릴링 구멍의 구조, 깊이 및 경사도, 장비 및 드릴링 도구의 모델 및 사양, 충격 에너지의 크기 및 충격 빈도 수준이 결정됩니다.

회전 속도를 결정하기 위해 충격 에너지와 충격 빈도만 고려한다면 다음 공식을 사용할 수 있습니다.

심층 탐사 시추 기술 및 실습

공식: n——회전 속도, r/min.

D——드릴 비트의 평균 직경, mm

δ——최적 충격 간격, mm

f——임팩터의 충격 주파수, Hz; ;

m——드릴 비트의 최적 충격 주파수, Hz

SYZX75 유압 해머 WL 충격 회전 드릴링의 경우 n=300~400r/min.

실제 생산 공정에서는 심공 드릴링의 복잡한 작업 조건과 장비 성능 및 기타 요인의 영향으로 인해 회전 속도가 요구 사항을 충족하지 못합니다. 유압해머 WL을 천공할 때 일반적으로 사용되는 회전속도는 표 9-6과 같다.

표 9-6 WL 드릴링용 유압 해머의 실제 회전 속도

(3) 펌프 용량 및 펌프 압력: 펌프 용량은 유압 해머의 정상적인 작동에 중요한 매개변수입니다. . 일반적으로 유압 해머의 구조적 매개 변수가 확실한 조건에서 펌프 용량이 클수록 유압 해머의 충격 주파수와 충격 에너지가 높아집니다. 따라서 유압 해머 WL 드릴링에 사용되는 펌프 용량은 그보다 큽니다. 기존 WL의 물론 과도한 펌프 용량은 구멍 벽의 안정성에 도움이 되지 않으며 드릴 비트의 수명에도 영향을 미치므로 두 가지를 모두 고려해야 합니다. SYZX75 유압 해머에는 60~90L/min의 정격 펌프 용량이 필요합니다.

소구경 WL 드릴링의 경우 누출을 고려하지 않고 상향 복귀 속도 v가 0.5~0.8m/s에 도달하여 드릴 비트 냉각 및 구멍 내 암석 가루 배출 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 작은 보어 직경과 환형 간극으로 인해 필요한 펌핑량이 적습니다.

다음 공식에 따라 계산합니다:

Deep Prospecting 드릴링 기술 및 실습

공식에서: Q——펌프 용량, L/min.

S 링 - 천공된 환형 간격의 단면적,

D 구멍 - 천공된 구멍 직경, m.

D 막대 - 드릴 파이프의 외경, m.

S75WL 드릴링의 경우 Q=23~36L/min입니다. 실제 생산 시 누수 등을 고려하면 일반적으로 유압 해머의 경우 펌프 용량은 60~90L이면 충분합니다. . /min은 더 큽니다. 따라서 일반적으로 유압 해머의 정상적인 작동을 충족시킬 수 있는 펌프 용량은 드릴 비트 냉각 및 암석 분말 운반 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 따라서 형성이 허용되고 진흙 펌프가 정상적으로 작동하면 유압 해머의 펌프 용량이 됩니다. 최대한 만족해야 합니다.

SYZX75 유압 해머 펌프 압력의 적용 범위는 1.0~5.0MPa입니다. 따라서 구멍의 다른 드릴링 요소 요구 사항에 적응하면서 구멍 깊이가 증가함에 따라 동일한 구조물을 드릴링하는 데 필요한 충격 에너지도 증가하므로 깊은 구멍 건설을 수행할 때 유압 해머는 강력해야 합니다. 펌프 압력은 권장 작동 범위의 상한선으로 유지됩니다. 유압 해머는 특정 펌프 압력 조건에서만 시작할 수 있고 효과적인 충격 효과는 특정 펌프 압력 범위에 도달할 때만 발휘될 수 있기 때문입니다. 실제 드릴링 과정에서 석회암 지층을 드릴링할 때 세척 유체가 부분 손실에서 전체 손실로 손실되고 정상적인 상황에서 BW250 진흙 펌프는 1300~1400m에서 정상적으로 사용할 수 있습니다. 그 후, 구멍 깊이가 증가함에 따라 머드 펌프는 종종 최대 부하 또는 심지어 과부하로 작동하여 고장이 발생하기 쉽습니다.

(4) 드릴 비트: 기존 WL 드릴링의 경우 다이아몬드 드릴 비트는 주로 함침된 코어 드릴 비트입니다. 다이아몬드 절삭날 뒷면에 높이와 유사한 매트릭스 돌출부가 있습니다. 다이아몬드 절삭날의 노출된 다이아몬드에 영향을 미칩니다. 중요한 지지 및 보호 역할을 합니다. 유압 해머 WL 충격 회전 드릴링에서는 암석 부피로 분해된 암석 분말 입자가 더 크고 가장자리와 모서리가 있어 매트릭스에 마모가 발생합니다. 또한 충격 회전 드릴링 펌프 용량이 크고 플러싱 유체가 있습니다. 다이아몬드는 드릴 비트에 강한 영향을 미치며, 침식성과 고주파 맥동 충격 하중으로 인해 암석이 쉽게 부서집니다. 일반적으로 유압 해머 WL에 사용되는 드릴 비트 매트릭스는 기존 다이아몬드 드릴 비트보다 경도와 강도가 약간 더 높습니다. 임팩트 회전 드릴링 중에 구멍 바닥의 플러싱 유체의 유속이 크고 드릴 비트 립과 암석 표면 사이의 간격이 고주파로 변하는 고주파 맥동 충격 흐름 상태에 있습니다. 다이아몬드 함침 드릴 비트의 립에 있는 플러싱 유체의 오버플로 표면을 팽창시켜 암석 가루를 운반합니다. 드릴 비트의 냉각 능력이 향상되어 암석 가루의 부착과 반복적인 분쇄가 감소되어 효율성 향상에도 도움이 됩니다. 드릴 비트 수명. 또한 바닥 드릴링 도구는 고주파 충격에 의해 진동하고 코어가 코어 튜브에 원활하게 들어갈 수 있어 코어 막힘과 드릴 비트 립의 다이아몬드 연마를 방지합니다.

기존 다이아몬드 드릴 비트와 비교하여 유압 해머 WL용 다이아몬드 드릴 비트는 유형 및 구조 면에서 다음과 같은 특징을 가져야 합니다.

1) 인공 함침 다이아몬드 드릴 비트가 선호됩니다.< /p >

2) 강도가 높은 다이아몬드나 둥글게 가공하여 금속 코팅한 다이아몬드를 주로 사용합니다.

3) 다이아몬드 단결정의 충격 인성은 입자 크기에 반비례하기 때문입니다. , 입자 크기가 너무 커서는 안 됩니다. 약 70~80 메쉬의 다이아몬드를 사용하고, 다이아몬드 농도는 약 75%입니다.

4) 도체는 충격으로 인한 파편화를 방지할 수 있도록 충분한 강도와 경도를 가져야 합니다. 일반적으로 중간 정도의 단단한 타이어가 사용되며, 립 표면의 모양은 바닥이 편평하거나 원호 모양이거나 동심원의 톱니 모양인 것이 바람직합니다.

5) 플러싱 유체는 플러싱 유체가 드릴 비트를 통해 흐를 때 발생하는 저항을 줄이기 위해 드릴 비트 물 통과 면적을 늘려야하므로 카커스의 외경을 적절하게 늘려야 합니다.

이 테스트에서는 농도 75%, HRC40±1의 60~80 메쉬 사다리꼴 함침 다이아몬드 드릴 비트를 주로 사용합니다.

(5) 세척 유체: 유압 해머는 주로 내부 움직이는 부품이 막히거나 마모되는 것을 방지하기 위해 세척 유체에 대한 요구 사항이 더 높습니다.

현재 다이아몬드 WL 드릴링에 사용되는 PHP 및 PVA 고체상 플러싱 유체는 일반적으로 SYZX75 유압 해머가 정상적으로 작동하도록 할 수 있습니다. 낮은 고체 상태의 진흙을 사용해야 하는 복잡한 지층에서는 LBM 진흙을 사용할 수 있습니다. 물론 시공과정에서 플러싱액의 안정적인 성능을 유지하고 입자상 고형물과 기타 유해물질의 침입을 방지하는 것이 필요합니다.

6. 실제 시추 결과 및 분석

이번 제3지질조사원에서는 유압해머 WL 시추 기술을 사용해 구멍 기울기를 방지(감소)시켜 ZK001, ZK3501, ZK4301*을 완성했다. * *3개 구멍. 실제로 각 드릴링 구멍에는 유압 해머 WL 드릴링 기술이 사용되어 구멍 섹션의 일부를 완성합니다. 그 중 ZK001 구멍: 1121.08~1648.36m; ZK3501 구멍: 1287.15~1967.10m; , *** 총 영상수는 2277.18m입니다. 최종 홀 경사계 데이터(정점 각도)는 표 9-7에 나와 있습니다. 드릴 구멍의 굽힘(상단 각도는 구멍 깊이에 따라 변경됨)이 그림 9-21에 나와 있습니다.

표 9-7 지닝 철광산 지역 유압 해머 WL 시추 기술을 이용한 시추공 경사 측정 데이터

계속 표

참고: 유압 해머 사용 구멍 WL 드릴링 기술로 완성된 단면은 ZK001-1121.08~1648.36m; ZK3501-1287.15~1967.10m;

ZK001, ZK3501 및 ZK4301 구멍에서 유압 해머 WL로 완성된 구멍 단면의 계산 및 분석은 구멍 단면의 정점 각도 굽힘 강도가 2.00°/만큼 감소한 것을 볼 수 있습니다. 100m, 각각 6.40°/100m 및 3.26°/100m, 3개의 홀의 평균 굽힘 강도는 3.76°/100m로 기존의 기존 WL 건설 드릴링(6.51°/100m)보다 42.24% 낮습니다(표 9- 8).

표 9-8 유압 해머 WL 드릴링 기술을 사용하여 건설된 경사 구조물에 있는 깊은 구멍의 상단 각도 굽힘 강도

그림 9-21 유압 해머 WL 및 기존 WL 드릴링 기술 사용 변경 사항 건설 중 다양한 구멍 섹션의 상단 각도

ZK001 구멍은 SYZX75 유압 해머 WL 드릴링 기술을 사용하여 1121.08m에서 1648.36m로 상단 각도가 1150m에서 6.2°에서 1650m °로 증가했습니다. 구멍 단면의 평균 굽힘 강도는 2.00°/100m로 이전 공사의 천공 구멍 평균 굽힘 강도(6.51°/100m)보다 69.28% 낮으며 비뚤어짐 방지 효과가 뚜렷합니다. 후속 구멍 구간에서는 유압 해머 로드의 파손으로 인해 예비 부품 부족으로 제때 수리할 수 없었고, 기존 WL 드릴링은 다시 사용할 수밖에 없었으며, 드릴링 편향이 더욱 심해졌습니다. 평균 굽힘 강도는 8.41°/100m로 증가했습니다.

ZK3501 홀은 1287.15m부터 1867.10m까지 최종 홀을 뚫었습니다. 정점 각도는 1300m에서 11.6°에서 1850m에서 46.8°로 증가합니다. 구멍 단면의 평균 굽힘 강도는 6.40°/100m로 이전 시공의 드릴 구멍의 평균 굽힘 강도(6.51)보다 1.69%만 낮습니다. °/100m) 경사 방지 효과는 분명하지 않습니다.

ZK4301 구멍을 500m까지 뚫었을 때 경사도 측정 결과 구멍의 정점 각도가 5.1°에 도달한 것으로 나타났습니다. 정점 각도가 너무 크기 때문에 미리 유압 해머 WL 드릴링 기술을 채택했습니다. 681.1m까지 드릴링했을 때 상단 각도는 감소했지만 여전히 4.8°입니다. 주의를 위해 LZ 연속 휩스톡을 사용하여 강제 기울기 보정을 수행합니다. 700.2m에 도달하면 상단 각도가 1.6으로 수정됩니다. ° 이후 유압해머 WL 기술이 공식적으로 채택되어 1870.12m까지 드릴링이 진행됩니다. 이 기간 동안 펌프 압력이 7MPa에 도달하면 유압 해머의 작동 압력을 보장하기 위해 BW320/10 진흙 펌프가 전환되었습니다. 그러나 펌프압력이 높고(BW320/10은 9MPa에 달함) 부하가 크며, 국부 배전공급이 부족하여 고장이 자주 발생하고 펌프가 정지되는 경우가 많다.

그 중 700m에서 1050m까지는 영상이 350m로, 드릴홀 정점각이 1.6°에서 1.4°로 소폭 감소한 것으로 보아 드릴홀 정점각이 아주 잘 유지되었다고 할 수 있다. 1100m부터 시작하여 지닝군 변성암에 진입한 후 정점 각도가 점차 증가하여 1400m에서 1450m 사이에서 균열대를 만나면 정점 각도가 크게 증가하여 1870m에서 39.8°에 도달합니다. 유압 해머 WL 드릴링 기술을 사용하여 1169.92m의 길이를 달성했으며 해당 구멍 섹션의 평균 굽힘 강도는 3.26°/100m로 이전 시공의 드릴 구멍의 평균 굽힘 강도보다 49.92% 낮았습니다. (6.51°/100m), 기울기 방지 효과가 뚜렷했습니다.

세 구멍의 비뚤어짐 방지 조건으로 판단하면 효과는 분명히 다르며 드릴링 상단 각도의 감소도 상당히 다릅니다(그림 9-22). 구멍 ZK001과 ZK4301의 비틀림 방지 효과는 유압 해머를 사용하는 두 구멍의 WL 구멍 단면의 평균 굽힘 강도가 2.89°/100m로 시공 전 평균 굽힘 강도보다 55.61% 낮습니다. 드릴링(6.51°/100m)한 반면, 홀 ZK3501은 1.69%만 줄어들었고 원하는 경사 방지 효과를 얻지 못했습니다. 물론, ZK3501 구멍은 유압 해머 WL 없이 동일한 탐사 라인에 동일한 장치의 다른 시추 장비(제3지질조사소)가 건설한 가장 가까운 ZK3502 구멍보다 6.6% 낮습니다(비교 가능성 관점에서). , 전혀 효과가 없다고 말할 수는 없지만 효과가 뚜렷하지 않습니다.

그림 9-22 기존 기존 드릴링에 비해 유압 해머 WL 드릴링을 사용한 드릴링 굽힘 강도 감소

표 9-9 ZK3502 깊은 구멍 정점 굽힘 강도

ZK350 1홀의 경사방지 효과가 명확하지 않은 이유를 분석해보면, 한 가지 사실은 무시할 수 없다. 즉, ZK350 1의 시공과정에서 BW250/7 머드펌프를 사용하여 1350m까지 굴착한 후, 펌프 압력이 과부하되어 머드 펌프 크랭크 샤프트가 6번 파손되었습니다. 그 답은 시공과정에서 플러싱액이 누출(또는 회수)되는 현상에서 찾을 수 있습니다. 광산 지역의 상부 석회석 및 접촉 구역과 하부 파손 구역의 누출 현상으로 인해 일반적으로 시추 공정 중 누출이 심각하지만 대부분의 시추공은 "상부 누출"로만 드릴링할 수 있습니다. 다양한 시추공의 차이점. 일부 시추공에는 여전히 간헐적으로 누출이 있으며, 막은 후 정상적으로 드릴링할 수 있는 시추공은 거의 없습니다. 누출 여부, 누출 정도, 누출 위치는 모두 매우 무작위입니다. 광산 지역의 지하 정수위는 약 22m이며, 누출 깊이와 정도는 펌프 압력에 직접적인 영향을 미칩니다.

ZK001 구멍은 누유가 모두 있고 누수 부분이 깊습니다. (1200~1300m 부근의 파쇄대도 누수가 심함) 유압 해머를 사용하지 않을 경우 펌프 압력은 2~3MPa에 불과합니다. 유압 해머가 사용되며 펌프 압력은 4~5MPa이며 1648.36m까지 6MPa를 초과하지 않습니다. BW250 진흙 펌프는 유압 해머의 작업 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

ZK3501 구멍의 경우, 드릴링이 시작될 때 상부 석회암층이 모두 물을 잃었고, 하부 변성암 파쇄대는 펌프 압력이 높지 않았지만 암석 가루로 인해 누출량이 많았습니다. 드릴링 과정에서 플러싱 유체가 증가합니다. 보호벽이 효과를 발휘하고 균열이 막히며 펌프 압력이 급격히 증가합니다. 유압 해머를 적용하기 전에 펌프 압력은 4-5MPa에 도달했습니다. 유압 해머를 적용한 후 초기 펌프 압력은 6-7MPa에 도달했습니다. 유압 해머는 여전히 정상적으로 작동할 수 있지만 BW250 진흙 펌프는 이미 최대 용량에 도달했습니다. . 구멍 깊이가 증가함에 따라 그에 따라 배압이 증가하고 유압 해머의 작동 압력이 점차 감소하며 충격력이 감소하여 정상적으로 작동하지 못하고 본연의 기능을 상실하게 됩니다. 이때 머드 펌프에 심각한 과부하가 발생하여 원인이 됩니다. 6번이나 파손되었는데(그림 9-23), 이것이 경사 방지 효과가 분명하지 않은 주된 이유입니다. 또한, ZK001 홀에 유압 해머를 사용하면 꼭지각이 작은(4.3°~6.2°) 반면, ZK3501 홀에서는 꼭지각이 이미 크다(9.6~11.6°). 스큐 방지에 해롭습니다. 또한 ZK3501 구멍을 파손된 영역에 천공하는 과정에서 천공 압력과 피트수에 대한 제어가 충분히 엄격하지 않았습니다. 이는 또한 경사 방지 효과에도 일정한 영향을 미칩니다.

그림 9-23 파손된 B W 250 머드 펌프 크랭크샤프트

구멍 ZK4301의 상황은 구멍 ZK3501의 상황과 유사하지만, 상부 석회석 누출 면적이 더 얕고 하부 지닝 그룹 변성암 파쇄대 누출 면적은 더 깊고 누출량은 더 적습니다. 이는 구멍 깊이가 1100m일 때 펌프 압력이 ZK3501 구멍보다 빨리 상승하여 7MPa에 도달한다는 사실에 반영됩니다. 진흙 펌프에 대한 요구 사항은 ZK3501 구멍의 요구 사항보다 높습니다. 그러나 진흙 펌프의 적시 교체로 인해 유압 해머가 정상적으로 작동할 수 있으므로 보다 확실한 기울임 방지 효과도 얻을 수 있습니다.

구멍 구간(깊이 1100m 이상)에서 유압 해머를 이용한 구멍 ZK001, ZK3501, ZK4301의 상단 각도 변화는 1100m 이상 구멍으로 시공한 ZK402, ZK403, ZK3502 구멍과 동일하다. 기존 WL 기술을 사용하는 장치의 드릴링 장비 단면 상단 각도의 변화를 비교해 보면 유압 해머 WL 드릴링의 편차 방지 효과가 분명합니다(그림 9-24).

그림 9-24에서 볼 수 있듯이 1100m 이하의 동일한 홀 섹션에서 장치는 기존 WL로 구성된 ZK402, ZK403 및 ZK3502 홀을 사용하며 상단 각도가 크게 증가하여 최종적으로 50.5에 도달합니다. 구멍 °, 48° 및 43.2°(표 9-10), 구멍 단면 정점 각도 굽힘 강도는 각각 6.16°/100m, 5.54°/100m 및 ZK001, ZK3501 및 ZK4301 구멍의 경우 유압 해머가 사용됩니다. WL 드릴링 홀 섹션의 굽힘 강도는 각각 2.00°/100m, 6.40°/100m 및 3.26°/100m입니다. ZK3501 홀 유압 해머가 정상적으로 작동하지 않는 경우에도 3개 홀의 테스트 홀 섹션의 평균 굽힘 강도는 여전히 3.76°/100m로 떨어졌습니다. 이는 기존 WL 기술을 사용한 드릴링의 평균 굽힘 강도(6.85°)보다 낮습니다. /100m) 45.11%로, ZK001과 ZK4301의 2개 시험홀 구간 평균 굽힘강도(2.89°/100m)와 비교하면 57.81% 감소했다. ?

그림 9-24 제3지질조사원 시추장비에 유압해머 WL과 재래식 WL 구조를 적용한 경우의 시추정각 변화

표 9-10 제3차 지질조사 연구소는 기존 WL로 완성된 일부 드릴 구멍의 상단 각도 굽힘 강도를 채택했습니다.

이는 다음을 입증합니다. (1) SXYZ 시리즈 소구경 유압 해머 WL 드릴링 기술이 심공 드릴링 건설에 성공적으로 적용될 수 있습니다. 1870.12m에 사용된 시간은 고체 광물 드릴링을 위한 유압 해머 WL의 가장 깊은 기록을 성공적으로 적용했습니다. (2) 유압 해머 WL 드릴링 기술은 강하게 기울어진 구조물에서 강력한 기울임 방지 효과를 나타냅니다.