Mula sa Soft hanggang Hard Rock: Pagpili ng Round Teeth o Pointed Teeth para sa DTH Drill Bits — It All Comes Down to the Rock
Sa down-the-hole (DTH) drilling, ang uri ng bato ay ang mapagpasyang kadahilanan kapag pumipili ng kaunting profile ng ngipin. Ang mga pagkakaiba sa tigas at lakas ng compressive ay direktang nakakaapekto sa kahusayan sa pagdurog, rate ng pagkasira, at gastos sa pagpapatakbo ng mga bilog (bilog) na ngipin kumpara sa mga matulis na ngipin. Sa pamamagitan lamang ng pagtutugma ng geometry ng ngipin nang tumpak sa mga katangian ng bato ay maaaring maging mahusay at matipid ang pagbabarena; ang maling pagpili ay humahantong sa mahinang mga rate ng pagtagos at mabilis na pagkasira.
Malambot na bato: ang mga bilog na ngipin ay perpekto — "magiliw na pagdurog" para sa mahusay na pagbabarena Ang mga malalambot na bato ay nailalarawan sa mababang tigas at mababang lakas ng compressive (karaniwang <30 MPa), tulad ng shale, claystone, marl, at friable sandstone. Ang mga batong ito ay nabasag nang walang agresibong pagbubutas; ang mekanismo ng pagdurog ng round-tooth ng "compression + grinding" ay tumutugma sa gawi na ito at ito ang gustong pagpipilian para sa soft-rock drilling.
Bakit ang mga bilog na ngipin ay angkop sa malambot na bato Ang mga malambot na bato ay medyo maluwag at mahina sa compression. Ang round-tooth design ay nagbibigay ng surface contact na lumilikha ng mas malaking contact area sa panahon ng impact, na namamahagi ng puwersa nang mas pantay sa ibabaw ng bato. Ang compression na ito ay nagdudulot ng plastic deformation at fragmentation — isang prosesong katulad ng isang road roller compacting material — napakabigat at hindi kailangan ng mga naka-localize na epekto. Na parehong nakakatipid ng enerhiya at pinapaliit ang labis na pagkasira ng istraktura ng bato. Sa panahon ng pag-ikot, ang mga bilog na ngipin ay gumiling din ng mga dating sirang pinagputulan upang maging mas pinong mga particle, na mas madaling lumikas gamit ang flushing media at mas malamang na makabara sa butas. Nakakatulong din ang pare-parehong pagkakapira-piraso na mapanatili ang katatagan ng borehole, pag-iwas sa mga hindi regular na profile ng butas at pagbagsak ng dingding.
Ang mga problema kapag ang mga matulis na ngipin ay ginagamit sa malambot na bato Ang mga matulis na ngipin ay nakatutok na puwersa sa isang napakaliit na lugar (point contact), na labis na naghahati sa malambot na bato sa pinong pulbos. Ito ay nag-aaksaya ng enerhiya (ang kapangyarihan ay hindi na-convert sa epektibong pagtagos) at maaaring humantong sa pagbara ng mga flush at pinagputulan na mga channel kapag ang pinong pulbos ay nakadikit sa mga dingding ng channel, na binabawasan ang kahusayan sa pagbabarena. Ang mga matulis na tip sa isang kapaligiran na may mababang resistensya ay maaaring mag-deform (baluktot o mapurol), paikliin ang buhay ng bit at pagtaas ng mga gastos sa pagpapalit.
Matigas na bato: mas pinipili ang mga matulis na ngipin — "malakas na pagtagos" upang madaig ang mataas na lakas Ang mga hard rock ay may mataas na tigas at mataas na lakas ng compressive (karaniwang > 60 MPa), tulad ng granite, quartzite, basalt, at diabase. Ang mga siksik at malalakas na batong ito ay hindi maaaring masira nang epektibo sa pamamagitan lamang ng compression; nangangailangan sila ng puncture-and-splitting action ng matulis na ngipin para sa mahusay na pagtagos. Samakatuwid ang mga matulis na ngipin ay ang malinaw na pagpipilian para sa hard-rock drilling.
Bakit ang mga matulis na ngipin ay nababagay sa matigas na bato Ang siksik na matigas na bato ay may malakas na panloob na pagbubuklod; Ang surface-contact compression lamang ay hindi makakasira nito. Ang mga matulis na ngipin ay tumutuon sa puwersa ng epekto sa isang maliit na bahagi ng dulo (ang lugar ng contact ay halos 1/5–1/10 lamang ng mga bilog na ngipin), na gumagawa ng mas mataas na lokal na presyon (ilang beses kaysa sa mga bilog na ngipin). Ang konsentradong presyon na ito ay tumutusok sa ibabaw ng bato at nagpapasimula ng mga bitak. Sa patuloy na pag-ikot at epekto, ang mga paunang bitak na ito ay lumalaki, nag-uugnay, at nagpapalaganap sa mga eroplanong bali, na epektibong nahahati ang bato — tulad ng isang wedge na naghahati ng kahoy. Direktang inaatake nito ang panloob na istraktura ng bato at mabilis na pinapataas ang mga rate ng pagtagos. Sa granite drilling, halimbawa, ang penetration na may matulis na mga ngipin ay maaaring 2-3 beses na mas mabilis kaysa sa mga bilog na ngipin at iniiwasan ang problemang "giling-walang-pagpasok" na ipinapakita ng mga bilog na ngipin sa matitigas na ibabaw.
Ang mga problema kapag ang mga bilog na ngipin ay ginagamit sa matigas na bato Ang mga bilog na ngipin ay namamahagi ng puwersa sa isang mas malaking lugar, na pumipigil sa mataas na lokal na presyon na kailangan para mabali ang matigas na bato. Ang mga epekto ay nagbubunga lamang ng pagmamarka sa ibabaw o abrasion sa halip na tunay na pagkasira, kaya ang mga rate ng pagtagos ay maaaring 1/5–1/10 lamang ng mga nakamit na may matulis na ngipin, na nag-aaksaya ng enerhiya sa walang ginagawang pag-ikot. Ang matinding friction laban sa high-hardness na bato ay mabilis na nakaka-abra ng mga bilog na ngipin (kadalasang nangangailangan ng kapalit pagkatapos ng 1-2 oras), samantalang ang mga matulis na ngipin sa ilalim ng parehong mga kondisyon ay maaaring tumagal ng 4-6 na oras. Ang mga madalas na pagbabago ay nagpapataas ng downtime at kabuuang gastos.
Medium-hard rock: magpasya batay sa detalyadong lithology — maging flexible o gumamit ng mga hybrid na disenyo Sa pagitan ng purong malambot at purong matigas na bato ay nasa medium-hard rock (compressive strength 30–60 MPa), tulad ng mga siksik na sandstone, crystalline limestone, at ilang gneis. Ang pagpili ng ngipin para sa mga batong ito ay dapat isaalang-alang ang detalyadong lithology (hal., pagkakaroon ng mga butil ng quartz, heterogeneity). Sa maraming mga kaso ang isang halo-halong o hybrid na pattern ng ngipin (bilog + matulis) ay angkop.
Pamantayan para sa pagpili ng mga ngipin sa medium-hard rock
Kung ang medium-hard rock ay pare-pareho at walang matitigas na interbeds (hal., homogeneous dense sandstone), mas gusto ang "reinforced round teeth" (mas mataas na tigas at optimized contact arc) upang mapahusay ang compression-based na pagbasag; ang mga bilog na ngipin ay maaaring maghatid ng balanseng kahusayan at pagbabawas ng pagkasira kumpara sa mga matulis na ngipin.
Kung ang medium-hard na bato ay naglalaman ng mga quartz particle o lokal na hard spot (hal., crystalline limestone o sandstone na may mga layer ng flint), piliin ang "maikli, matipunong mga ngipin" (mas makapal, mas matigas na mga tip) upang mabutas ang mga lokal na hard point at maiwasan ang mabilis na lokal na pagkasira ng mga bilog na ngipin.
Kung ang lithology ay layered (hal., soft layers sa itaas ng hard layers), gumamit ng mixed-tooth bit design — mga bilog na ngipin sa panlabas na ring at pointed na ngipin sa inner ring — para hawakan ang iba't ibang layer nang walang madalas na pagbabago ng bit.
Pangunahing prinsipyo para sa medium-hard rock Iwasan ang isang ganap na "soft vs. hard" mindset; ang panuntunan ay upang matugunan ang nangingibabaw na katangian ng bato. Kung ang pangkalahatang lithology ay umuusbong na mas malambot na may mga lokal na hard spot lamang, unahin ang mga bilog na ngipin na may matulis na ngipin bilang backup. Kung ang pangkalahatang lithology ay nagiging mas mahirap sa mga lokal na malambot na tahi, unahin ang mga matulis na ngipin na may mga bilog na ngipin bilang backup. Patunayan ang pagpili sa pamamagitan ng pagsubok na pagbabarena (hal., mag-drill ng 10–20 minuto, pagkatapos ay suriin ang pagkasira at pagtagos ng ngipin) at ayusin upang ma-optimize ang pagganap.
Buod: tatlong pangunahing salik na tumutukoy sa pagpili ng ngipin Ang impluwensya ng uri ng bato sa pagpili ng bilog kumpara sa matulis na mga ngipin ay bumaba sa tatlong pangunahing salik: tigas, lakas ng compressive, at pagkakapareho ng istruktura. Ang lohika ng pagpili ay maaaring i-summarize bilang:
Hardness + compressive strength: mababang tigas/mababang compressive strength → pumili ng mga bilog na ngipin; mataas na tigas/mataas na compressive strength → pumili ng matulis na ngipin.
Structural uniformity: homogenous lithology (walang interbeds o hard spots) → isang solong profile ng ngipin na tumutugma sa nangingibabaw na bato ay katanggap-tanggap; heterogenous lithology (may interbeds o hard spots) → nangangailangan ng flexible na pagpapares o hybrid na pattern ng ngipin.
Pagtutugma ng mga layunin sa pagpapatakbo: kung naghahanap ka ng "mataas na kahusayan + mahabang buhay" → piliin ang geometry ng ngipin nang eksakto para sa bato; kung kailangan mo ng "malawak na kakayahang umangkop sa maraming lithologies" → isaalang-alang ang mga hybrid na disenyo ng ngipin o maaaring palitan na mga ulo ng pamutol.
Ang uri ng bato ay ang conductor ng pagpili ng ngipin para sa DTH bits. Sa pamamagitan lamang ng pag-unawa sa mga katangian ng bato maaari mong samantalahin ang mga lakas ng bilog at matulis na mga ngipin at makamit ang pinakamataas na kahusayan sa pagbabarena na may pinakamababang gastos.
