การเจาะหินแข็งจะไม่ “ติดขัด”! เคล็ดลับการปรับพารามิเตอร์หลัก 3 ข้อ
หินแข็ง (เช่น หินแกรนิต หินบะซอลต์ ฯลฯ) มีความแข็งและความเหนียวสูง จึงมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับการจับคู่พารามิเตอร์การเจาะ การปรับความเร็วรอบ แรงดันการเจาะ (วอบ/แรงดันบิต) และการกำจัดเศษวัสดุ (การล้าง) ให้เหมาะสมเป็นกุญแจสำคัญในการปรับปรุงอัตราการเจาะทะลุและลดการสึกหรอของอุปกรณ์ ต่อไปนี้จะอธิบายตรรกะในการปรับและกฎการปฏิบัติสำหรับการเจาะหินแข็งตามพารามิเตอร์หลักทั้งสามนี้
ความเร็วรอบหมุน: ความเร็วต่ำเพื่อการแตกหักอย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากหินแข็งมีความแข็งสูง การเจาะจึงมักดำเนินการที่ความเร็วรอบต่ำ เพื่อให้ฟันดอกสว่านมีเวลาสัมผัสเพียงพอที่จะทำลายหิน หินแข็งมีความหนาแน่นและมีรอยแตกตามธรรมชาติน้อยมาก ดอกสว่านแบบลูกกลิ้งกรวยฟันจะต้องกดและยึดเข้ากับชั้นหินเมื่อเวลาผ่านไป หากความเร็วสูงเกินไป เวลาในการสัมผัสของฟันจะสั้นลงอย่างมาก และจะลื่นไถลออกจากหน้าก่อนที่จะเกิดการแตกหักอย่างมีประสิทธิภาพ การกัดด้วยลมนี้ไม่เพียงแต่ไม่สามารถปรับปรุงการเจาะทะลุได้ แต่ยังเร่งการสึกหรอของดอกสว่านอีกด้วย
ในทางปฏิบัติ ความเร็วรอบของการเจาะหินแข็งโดยทั่วไปจะควบคุมอยู่ในช่วง 30–60 รอบต่อนาที ยกตัวอย่างเช่น เมื่อเจาะหินแกรนิต การเพิ่มความเร็วเป็น 100 รอบต่อนาทีจะทำให้ฟันเลื่อยเลื่อนอย่างรวดเร็วบนพื้นผิวและทำให้เกิดรอยขีดข่วนตื้นๆ เท่านั้นโดยไม่ทะลุผ่านมวลหิน การลดความเร็วลงเหลือประมาณ 40 รอบต่อนาที ช่วยให้ฟันเลื่อยยังคงสัมผัสกับพื้นผิวและออกแรงกดอย่างต่อเนื่อง การทำงานของลิ่มและความแข็งของฟันเลื่อยจะค่อยๆ แบ่งหินออก ทำให้ประสิทธิภาพการแตกหักเพิ่มขึ้นมากกว่า 30% พร้อมทั้งลดการสึกหรอของดอกสว่านได้อย่างมาก
แรงกดในการเจาะ: ใช้แรงกดที่เพียงพอเพื่อต้านทานแรงกดของหิน หินแข็งมักมีกำลังอัดสูง (โดยทั่วไปคือ >100 เมกะปาสคาล) ดังนั้นจึงต้องใช้แรงกดที่เพียงพอเพื่อต้านทานแรงกดและดันฟันหัวกัดเข้าไปในชั้นหิน แรงกดที่ไม่เพียงพอจะทำให้ฟันหัวกัดลื่นไถลบนพื้นผิวและก่อให้เกิดปรากฏการณ์ “ลื่นไถล” แรงกดที่สูงขึ้นที่เหมาะสมจะช่วยให้ฟันหัวกัดสามารถทะลุผ่านแรงเค้นบนพื้นผิว เข้าถึงรอยแยกภายในหรือช่องว่างระหว่างผลึก และทำลายหินด้วยแรงอัดและแรงเฉือนร่วมกัน
ในทางปฏิบัติทางวิศวกรรม แรงดันการเจาะในเหมืองหินแข็งมักถูกกำหนดไว้ที่ 3-5 เมกะปาสคาล ยกตัวอย่างเช่น ในการขุดแร่แข็ง หากแรงดันหัวเจาะอยู่ที่เพียง 2 เมกะปาสคาล ฟันเจาะจะไม่สามารถสร้างจุดแตกหักที่มีประสิทธิภาพได้ และอัตราการเจาะทะลุอาจต่ำกว่า 0.5 ม./ชม. การเพิ่มแรงดันเป็น 4 เมกะปาสคาลจะช่วยให้ฟันเจาะได้ลึกขึ้น มีวงจรความเค้นเป็นระยะๆ เพื่อเพิ่มขนาดของรอยแตก และอัตราการเจาะทะลุที่ 1.2-1.5 ม./ชม. ส่งผลให้หินแตกมีความสมบูรณ์มากขึ้นสำหรับการจัดการในภายหลัง
การล้างเศษหิน (การล้าง): การล้างให้เพียงพอเพื่อรักษาความสะอาดของหน้างาน แม้ว่าเศษหินจากการเจาะหินแข็งจะค่อนข้างละเอียด แต่การเจาะลึกที่ช้าทำให้เศษหินสะสมที่ก้นหลุมได้ง่าย ก่อให้เกิดวงจรอุบาทว์ของ “การแตกซ้ำ” — เศษหินที่อัดแน่นจะปิดกั้นไม่ให้ดอกสว่านสัมผัสกับหินใหม่ เพิ่มการสึกหรอ และสิ้นเปลืองพลังงานในการบดเศษหินใหม่ ทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมลดลง เป้าหมายหลักของการปรับการล้างเศษหินคือเพื่อให้แน่ใจว่ามีการไหลของของเหลวล้างที่เพียงพอ เพื่อให้เศษหินถูกกำจัดออกอย่างรวดเร็ว
สำหรับการขุดเจาะหินแข็ง อัตราการไหลของการชะล้างโดยทั่วไปจะถูกควบคุมไว้ที่ 40–80 ลิตร/นาที ยกตัวอย่างเช่น ในโครงการอุโมงค์หินแข็งใต้ดิน อัตราการไหลของการชะล้างเริ่มต้นที่ 30 ลิตร/นาที ทำให้เกิดเศษวัสดุสะสมที่ก้นหลุม 5–8 เซนติเมตร จำเป็นต้องเปลี่ยนหัวเจาะทุก 2 ชั่วโมง และความลึกของหัวเจาะต่อวันอยู่ที่ไม่เกิน 8 เมตร หลังจากเพิ่มอัตราการไหลเป็น 60 ลิตร/นาที เศษวัสดุที่ก้นหลุมยังคงอยู่ที่ 1 เซนติเมตร อายุการใช้งานของหัวเจาะยาวนานกว่า 8 ชั่วโมง ความลึกของหัวเจาะต่อวันเพิ่มขึ้นเป็น 15–18 เมตร และต้นทุนการจัดหาหัวเจาะลดลงประมาณ 40% เนื่องจากการสึกหรอที่ลดลง
การประสานงานพารามิเตอร์: ตรรกะหลักของทั้งสามอย่างรวมกัน การปรับพารามิเตอร์สำหรับการขุดเจาะหินแข็งไม่ใช่การเพิ่มประสิทธิภาพแบบแยกส่วนสำหรับค่าแต่ละค่า แต่เป็นการจับคู่ที่ประสานกันของทั้งสามอย่าง:
ความเร็วรอบและแรงดันในการเจาะ: เมื่อเพิ่มแรงดันในการเจาะ ให้รักษาความเร็วต่ำเพื่อหลีกเลี่ยงการโอเวอร์โหลดทันทีและความล้มเหลวของดอกสว่านอย่างกะทันหันภายใต้สภาวะความเร็วสูง/แรงดันสูง
การล้างและแรงดันในการเจาะ: เมื่อเพิ่มการไหลของการล้าง ให้ประสานกับแรงดันในการเจาะ เพื่อป้องกันแรงกระแทกจากการล้างที่มากเกินไปจนกระทบต่อเสถียรภาพของผนังหลุม
การเจาะหินแข็งที่มีประสิทธิภาพสูงแต่สิ้นเปลืองพลังงานต่ำสามารถทำได้โดยการผสมผสานความเร็ว แรงดัน และการล้างที่ตรงกันเท่านั้น
