Jaký je rozdíl mezi vrtáním na otvoru a nejvyššího kladiva?

V polích těžby, konstrukce infrastruktury atd.,Dole vrtání dírya vrtání nejvyššího kladiva jsou technologie hlavního proudu. Vzhledem k jejich různým pracovním principům a příslušným scénářem vytvořily doplňkový vzorec aplikací. Pouze pochopením základních rozdílů mezi těmito dvěma si můžeme vybrat nejlepší řešení podle stavebních potřeb. 

Rozdíl v oblasti pracovního principu a struktury zařízení

Horní vrtání kladiva přenáší nárazovou sílu přímo na vrták pomocí vrtací potrubí （Impator je umístěn v horní části vrtací trubky）, stejně jako „kladivo nehty“ a nárazová síla jde přímo na dno díry podél tuhé vrtací trubky. Frekvence nárazu může dosáhnout 1500-3000krát/minutu. Jeho vybavení se skládá z hydraulického skalního vrtáku, vrtací trubky a kousmu z slitiny. Tělo je kompaktní a celková hmotnost je obvykle 5-20 tun.

Při vrtání otvoru je nainstalován nárazem poblíž vrtacího bitů （potápění do díry） a nárazový je poháněn stlačeným vzduchem do práce. Vrtací trubka přenáší pouze točivý moment a nese nárazovou sílu. Frekvence nárazu je o něco nižší （800-1800krát/minuta）, ale ztráta energie je menší. Zařízení musí být vybaveno vzduchovým kompresorem （Tlak vzduchu ≥1,2MPa） a celková hmotnost systému je o 30%-50% těžší než horní kladivo stejné úrovně.

Hloubka vrtání a rozsah průměru

Horní vrtání kladiva je vhodné pro operace mělkých otvorů. Optimální hloubka vrtání je 3-20 metrů a průměr je koncentrován v 38-127 mm. Po překročení 20 metrů se přesnost vrtání snižuje v důsledku elastické deformace vrtací potrubí (odchylka ≥ 5%). Jeho výhodou je, že pro hluboké otvory pro malé průměr (jako jsou kotevní díry) je rychlost vrtání o 20%-30% rychlejší než rychlost vrtání díry.

Dole vrtání díry je dobré při konstrukci středně hluboké díry. Konvenční hloubka vrtání je 20-100 metrů, rozsah průměru je 80-300 mm a nejhlubší může dosáhnout více než 300 metrů. Účinnost vrtání otvorů s velkým průměrem (≥150 mm) je výrazně lepší než u nejvyšších kladiv. Například při vrtání otvoru o průměru 200 mm může denní záběry vrtného otvoru dosáhnout 1,5krát větší než u horního kladiva a vertikální odchylka stěny otvoru je ≤ 3%.

Platné geologické podmínky

Horní vrtání kladiva funguje nejlépe ve středně tvrdém hornině (F = 6-12), jako je pískovec a vápenec, s nízkou rychlostí opotřebení vrtacího bitu (opotřebení na metr záběrů ≤ 0,2 mm). V Hard Rock (F≥14, jako je žula), se však dopadová energie rychle rozpadá, rychlost vrtání klesne o 40%a vrtací trubka se snadno rozbije.

Dole vrtání díry snižuje ztrátu energie prostřednictvím dopadu do otvorů, což je výhodnější v Hard Rock a velmi tvrdé skále (F = 12-20) a život vrtání je o 50% delší než ztráta nejvyššího kladiva. S ohledem na zlomené skalní útvary má silnou schopnost odstraňování vzduchu stlačenou vzduchovou struskou a rychlost vrtáku o 60% nižší než nejvyšší kladivo, což je zvláště vhodné pro komplexní geologii s rozvinutými zlomeninami.

Srovnání účinnosti a nákladů

Náklady na nákup vybavení na vrtání nejvyššího kladiva jsou nízké (asi 60%-70% stejného zařízení pro down-the-hole) a jednotková cena spotřebního materiálu (vrtací potrubí, vrták) je levná, ale spotřeba energie je vysoká v hlubokých otvorech a tvrdých horninách (jednotková záběr oleje je o 25% vyšší než u povídacích polohy). Vhodné pro malé a střední projekty (jako jsou kotevní šrouby pro stavební nadace), náklady na jednu díru jsou řízeny při 10-30 juanských/metru.

Počáteční investice vrtného vrtu dole je vysoká, ale jednotkové náklady jsou nižší v operacích s velkým průměrem a hlubokými otvory. Jako příklad, který má průměr 150 mm a 50 metrů hluboký díra, jsou komplexní náklady na vrtání otvoru (včetně odpisování zařízení, spotřebního materiálu a spotřeby energie) o 15%-20% nižší než u vrtání nejvyššího kladiva a nákladová výhoda je zřejmá se zvyšováním hloubky díry.

Typické scénáře aplikací

Vrtání horního kladiva se široce používá při tryskání mělkých otvorů v lomech (hloubka díry 3-10 metrů), podpěra tunelu (φ42-76mm kotevní šroub), budování hlavního olověného otvoru nadace a další scénáře, zejména pro podzemní operace s omezeným prostorem (jako je výkop důlního tunelu).

Dole vrtání díryse používá ve rozsáhlých projektech, jako je otryskání s otevřeným místem, （15-50m hlubokých otvorů）, Vodě Conservancy Project Curtain injecting otvory （φ110-200 mm） a geologický průzkum hlubokých otvorů （≥100 m）, což dává výhody účinných hlubokých děr v otevřených oblastech.

Při výběru je nutné učinit komplexní úsudek založený na geologické tvrdosti, hloubce a průměru díry a podmínek místa: pro mělké otvory s malými průměry je vybráno horní kladivo a pro hluboké otvory s velkými průměry nebo prostředím tvrdého skalního prostředí je vybráno. Oba mohou spolupracovat na pokrytí většiny potřeb vrtání a optimalizaci efektivity a nákladů na konstrukci.