Выбор молота по диаметру скважины
У каждого молота есть рабочий диапазон диаметров скважины. Выбирайте молот так, чтобы ваш диаметр попадал в его диапазон с минимальным запасом по краям: слишком крупный молот для малой скважины расходует воздух впустую и ломает долота.
Правило кажется простым, но нарушают его чаще всего. Причина в том, что на реальном объекте диаметр скважины — не одно фиксированное число: он меняется по мере износа долота, в зависимости от практики расширения и от свойств породы. Уступ, рассчитанный на 115 mm с расширением, на практике может давать 125–130 mm, а это уже другое семейство молотов. Поэтому первый вопрос не «какой молот перекрывает 115 mm», а «какой диаметр долото фактически пробурит и какую часть времени».
Второе, что нужно понимать, — что означает классификация на шильдике. Низкое, среднее и высокое давление описывают диапазон давления воздуха, на который рассчитан молот, а не его типоразмер:
- Низкое давление (L2, L2.5): 0.5–0.7 MPa. Малые скважины, простой воздух, малый компрессор. L2 перекрывает 68–88 mm при 5 m³/min.
- Среднее давление (M30C, M3A, M3AK): 0.6–2.5 MPa. Рассчитаны на диапазон 90–110 mm и допускают широкий разброс давления, поэтому их обычно выбирают там, где воздушный агрегат работает на несколько потребителей или где давление у молота падает по длинному рукаву.
- Высокое давление (K3 – K10): 1.0–2.5 MPa, при этом K80 — 1.7–3.5 MPa, а K10 — 1.0–3.0 MPa. Это молоты для высокой производительности.
Физика здесь важна, потому что объясняет, почему в каталоге расход воздуха указан диапазоном, а не одним числом. Молот потребляет воздух пропорционально частоте своих циклов: подадите больше давления на K5 — он бьёт сильнее и чаще, расходуя больше воздуха; снизите давление — расход упадёт, но проходка замедлится, а в крепкой породе молот начнёт полировать забой вместо скалывания.
Расход воздуха определяет выбор компрессора
В таблице молотов приведён расход воздуха по каждой модели. Эта цифра плюс запас — минимальная производительность компрессора по свободному воздуху. Рабочее давление тоже должно быть обеспечено: большинство современных молотов DTH работают при 10–25 bar в зависимости от типоразмера.
Расход воздуха смотрите при том давлении, на котором собираетесь работать, а не по нижней границе диапазона. В наших опубликованных данных это хорошо видно: K3 потребляет 4.8 m³/min при 1.0 MPa, 9.6 m³/min при 1.8 MPa и 12.6 m³/min при 2.4 MPa — тот же молоток, но воздуха в 2.6 раза больше. Причина простая: при высоком давлении молоток совершает больше циклов в минуту, и каждый цикл пропускает больше воздуха. Если подобрать компрессор по нижней цифре, а работать на верхней, потому что так требует порода, машина окажется слабой с первой смены.
Отсюда два практических правила: подбирайте компрессор по верхней границе рабочего давления, а затем добавьте 10–20% на утечки, потери в шлангах и сопротивление фильтров (а на высоте — больше). K5 с расходом 19 m³/min плюс запас попадает в класс 21–23 m³/min — именно там находятся LGCY-21/21-23/18 и LGCY-23/23-25/18.
Наш модельный ряд молотков DTH (опубликованные параметры)
| Модель | Диапазон диаметров скважины | Расход воздуха | Рабочее давление |
|---|---|---|---|
| L2 | 68–88 mm | 5.0–5.0 m³/min | 5.0 bar |
| K3 | 90–105 mm | 4.8–12.6 m³/min | 10.0 bar |
| K30C | 90–105 mm | 8.5–14.0 m³/min | 10.0 bar |
| M30C | 90–110 mm | 5.5–12.0 m³/min | 6.0 bar |
| M3A | 90–110 mm | 5.5–12.0 m³/min | 6.0 bar |
| M3AK | 90–110 mm | 5.5–12.0 m³/min | 6.0 bar |
| K40 | 105–130 mm | 5.0–14.0 m³/min | 12.0 bar |
| K40C | 105–130 mm | 5.0–14.0 m³/min | 12.0 bar |
| K46 | 105–130 mm | 6.0–15.0 m³/min | 12.0 bar |
| K4 | 110–130 mm | 6.0–15.0 m³/min | 10.0 bar |
| K5 | 135–165 mm | 7.0–19.0 m³/min | 10.0 bar |
| K50 | 135–165 mm | 7.0–19.0 m³/min | 10.0 bar |
| K6 | 155–190 mm | 9.0–26.0 m³/min | 10.0 bar |
| K8 | 195–254 mm | 12.0–31.0 m³/min | 10.0 bar |
| K80 | 195–254 mm | 12.0–35.0 m³/min | 17.0 bar |
| K10 | 254–311 mm | 22.0–65.0 m³/min | 10.0 bar |
Габариты, соединения и рабочие диапазоны
| Модель | Масса | Длина | Наружный диам. | Присоединительный хвостовик | Резьба штанги |
|---|---|---|---|---|---|
| L2 | 12.0 kg | 763 mm | Φ66 mm | L2.5 / DIR80 | квадрат 48×10 |
| K3 | 25.0 kg | 889 mm | Φ82 mm | K3 / IR3.5 | API 2 3/8" REG |
| K30C | 24.0 kg | 813 mm | Φ81 mm | K30 | API 2 3/8" REG |
| M30C | 20.0 kg | 772 mm | Φ81 mm | M3 / DIR90 | квадрат 48×10 |
| M3A | 21.0 kg | 780 mm | Φ82 mm | M3 / DIR90 | квадрат 48×10 + API 2 3/8" REG |
| M3AK | 21.0 kg | 780 mm | Φ82 mm | M30K / K30 | квадрат 48×10 + API 2 3/8" REG |
| K40 | 31.5 kg | 791 mm | Φ99.5 mm | K40 | API 2 3/8" REG |
| K40C | 34.5 kg | 825 mm | Φ101.5 mm | K40 | API 2 3/8" REG |
| K46 | 34.0 kg | 821 mm | Φ101.5 mm | K40 | API 2 3/8" REG |
| K4 | 40.0 kg | 985 mm | Φ99.5 mm | K4 / COP44 / DHD340 | API 2 3/8" REG |
| K5 | 67.0 kg | 1107 mm | Φ125 mm | K5 / COP54 / DHD350 | API 2 3/8" REG / API 3 1/2" REG |
| K50 | 63.0 kg | 923.5 mm | Φ127.5 mm | K50 | API 2 3/8" REG / API 3 1/2" REG |
| K6 | 111.0 kg | 1238 mm | Φ148 mm | K6 / COP64 / DHD360 | API 3 1/2" REG |
| K8 | 192.0 kg | 1355 mm | Φ185 mm | K8 / COP84 / DHD380 | API 4 1/2" REG |
| K80 | 183.5 kg | 1309 mm | Φ185 mm | K80 | API 4 1/2" REG |
| K10 | 304.0 kg | 1484 mm | Φ225 mm | K10 | API 5 1/2" REG |
Эта таблица несёт больше информации, чем кажется на первый взгляд.
Масса — это не рекламный показатель, а ограничение по грузоподъёмности. Молот массой 12 kg модели L2 можно поднять вручную и заменить у устья скважины. Для молота K10 массой 304 kg нужен кран или буровая установка с манипулятором, а колонна штанг за ним должна выдерживать этот вес плюс усилие подачи. Если на площадке нет грузоподъёмного приспособления для молота, вам придётся выбирать не только между моделями молотов, но и между грузоподъёмным оборудованием.
Длина и наружный диаметр — такие же ограничения, как и диапазон бурения. Молот должен помещаться в скважине с зазором для прохода шлама; завышенный диаметр корпуса в тесной скважине — прямая причина прихвата колонны. Именно поэтому столбец наружного диаметра и диапазон бурения нужно читать вместе.
Столбец «Присоединение хвостовика» — самая полезная строка на всей странице. В нашем K4 применяется хвостовик K4, который взаимозаменяем с долотами COP44 и DHD340; в K6 — хвостовик K6, взаимозаменяемый с COP64 и DHD360; в K8 — хвостовик K8 с COP84 и DHD380. Это важно в двух случаях: при покупке долот и когда на объекте уже есть долота от другого поставщика. Именно взаимная совместимость позволяет заказчику перейти на наш молот, не списывая в утиль складской запас долот, — но её нужно подтверждать по семейству хвостовиков, а не предполагать по диаметру скважины. Два молота, которые оба бурят скважины диаметром 130 mm, могут комплектоваться совершенно разными долотами.
Хвостовик долота должен соответствовать молоту
Хвостовик долота (например, K40, L3) не взаимозаменяем между семействами молотов. Заказывая долота, указывайте модель молота и хвостовик, чтобы поставщик отгрузил подходящее долото.
Хвостовик, который лишь близок по типу, но не тот, не сядет на место. Отказ происходит не так, как можно ожидать: долото может войти частично, шлицы зацепятся лишь на части своей длины, и молот начнёт работать, передавая энергию удара через слишком малую площадь контакта. Результат — трещины на хвостовиках, сломанные долота и, в худшем случае, долото, оставленное на забое скважины. Указывайте модель молота и код хвостовика вместе, каждый раз, в том числе при повторных заказах.
Та же дисциплина относится к резьбе штанг. Столбец «Резьба» выше охватывает диапазон от квадрата 48×10 на малых молотах через API 2 3/8" REG и 3 1/2" REG до API 5 1/2" REG на K10. Они не взаимозаменяемы, и переходники существуют, но добавляют лишнее соединение в колонну и слабое место в её центровку.
Выбор внутри диапазона
Внутри одного диапазона одну и ту же скважину по диаметру часто закрывают несколько моделей, и выбор определяется не диаметром, а расходом воздуха и режимом работы. Три примера из нашего собственного модельного ряда:
- 90–105 mm: K3 и K30C. Оба перекрывают одни и те же скважины; K30C требует больше воздуха при низком давлении (8.5 m³/min при 1.0 MPa против 4.8 m³/min у K3), так как настроен на более быстрый цикл. Если ваш компрессор на пределе по нижней границе, лучше подойдёт K3; если есть запас воздуха и нужно ускоренное бурение, K30C его использует.
- 105–130 mm: K4, K40, K40C и K46. У K4 самый широкий диапазон давления (1.0–2.5 MPa) и самый большой корпус — 985 mm, тогда как семейство K40 короче и легче, что подходит для стеснённых уступов и буровых установок с ограниченным ходом подачи.
- 195–254 mm: K8 и K80. K8 работает при 1.0–2.5 MPa с расходом 12–31 m³/min; K80 сдвигает диапазон вверх до 1.7–3.5 MPa и 12–35 m³/min для крепких пород, где дополнительное давление напрямую переходит в скорость бурения.
Обратите внимание на данные по частоте вращения и частоте ударов, которые стоят за этими цифрами: семейство K работает при 20–35 r/min, а меньшие молоты среднего давления — при 25–40 r/min, при этом частота ударов снижается с 28 Hz у K30C и M30C до 20 Hz у K10. Медленнее и тяжелее удары — для больших скважин; быстрее и легче — для малых. Операторы, которые гоняют малый молот на частоте вращения большого, уничтожают долота, не понимая почему.
Порядок выбора
- Уточните диаметр скважины таким, каким он будет фактически пробурен, с учётом расширения и износа долота.
- Определите диапазон давления по породе: среднее давление для мягких и нарушенных грунтов, высокое — для крепких и абразивных пород.
- Посмотрите расход воздуха молотом на верхней границе этого диапазона давления.
- Проверьте, что свободная производительность вашего компрессора покрывает его с запасом при рабочем давлении.
- Подберите хвостовик и диаметр долота под молот (выбор торца и твердосплавных штырей — в руководстве по долотам).
- Сверьте диаметр и резьбу штанг с присоединением молота.
- Проверьте удобство обслуживания: массу, схему подъёма и способность установки подавать молот и бурильную колонну.
- Спланируйте расходники: количество долот на молот, возможности переточки, сроки поставки запасных частей.
Контрольный список
- Уточните диаметр скважины и допуск по нему. 2) Определите расход воздуха пневмоударника при рабочем давлении. 3) Уточните производительность компрессора по свободному воздуху. 4) Согласуйте хвостовик и диаметр долота. 5) Проверьте диаметр штанги и резьбу. 6) Спланируйте расходные материалы.
Типичные ошибки
- Выбор пневмоударника только по диаметру скважины, без проверки располагаемого расхода воздуха при рабочем давлении.
- Компрессор подбирают по нижней границе диапазона расхода, а работают на верхней.
- Долота покупают по диаметру скважины, игнорируя код хвостовика.
- Расчёт на взаимозаменяемость между семействами хвостовиков. Наш K4 подходит к долотам COP44/DHD340; K40 — нет.
- Игнорирование массы пневмоударника, когда на площадке нет грузоподъёмного оборудования.
- Перенос частот вращения с одного типоразмера пневмоударника на другой без корректировки подачи и настроек вращения.
- Отношение к диапазону давления как к предпочтению, а не как к ограничению. Ниже минимума штыри полируются; выше максимума уплотнения и хвостовики выходят из строя раньше срока.
Заключение
Выбирайте пневмоударник по диаметру скважины, а затем пусть порода и воздух определяют диапазон давления; семейство K4 для 105–130 mm, K5/K50 для 135–165 mm, K6 для 155–190 mm и K8/K80 для 195–254 mm охватывают подавляющее большинство работ в карьерах и открытых горных выработках, тогда как L2 и пневмоударники среднего давления M30C/M3A/M3AK рассчитаны на малые диаметры и недостаток воздуха. Далее согласуйте хвостовик и резьбу, подбирая компрессор под пневмоударник при рабочем давлении с запасом. Всё остальное — долота, штанги, график переточки — вытекает из этих двух решений.
Далее: выбор долота для DTH по хвостовику, торцу и штырям, лучший компрессор для DTH-бурения по воздушному пакету и как выбрать буровую установку DTH по носителю. Полный модельный ряд пневмоударников: пневмоударники DTH.