Три числа, которые определяют буровую установку
Диаметр скважины задаёт типоразмерный ряд молотка и долота. Глубина уступа определяет состав бурильной колонны и класс буровой установки. Твёрдость породы задаёт требуемую энергию удара, а она — давление воздуха. Определите эти три параметра правильно, и остальная конфигурация сложится сама.
Всё остальное — класс шасси, состав бурильной колонны, компрессор, форма торца долота, способ транспортировки — производное от этих трёх параметров. Когда пневмоударный комплекс показывает на объекте результаты ниже ожидаемых, причина обычно в том, что один из трёх параметров оценили на глаз, а не измерили.
Что буровая установка делает на самом деле
При бурении погружным пневмоударником молоток перемещается вместе с долотом. Поршень наносит удары непосредственно по долоту на забое скважины, поэтому энергия удара не передаётся через бурильную колонну и не теряется на каждом соединении, как это происходит с молотком верхнего действия. Задача буровой установки — удерживать скважину прямой, подавать колонну с нужным усилием и вращать её, а компрессор подаёт воздух, который приводит в движение поршень, выносит шлам и охлаждает долото.
Из такого разделения функций следуют три вывода, и они объясняют большинство ошибок при подборе:
- Скорость бурения определяется молотком и подачей воздуха, а не шасси. Более тяжёлая установка не бурит быстрее, если молоток маломощный или ему не хватает воздуха.
- Вынос шлама важен не меньше, чем удар. Если скорость воздуха в затрубном пространстве слишком низка, шлам перебуривается вместо того, чтобы подниматься, а лишнее истирание уничтожает ресурс твердосплавных штырей. Именно поэтому потребность в воздухе растёт быстрее, чем диаметр скважины: скважины диаметром 4 дюйма и 8 дюймов различаются по площади в четыре раза, но молотки класса 8 дюймов (K8, K80) требуют 12–35 m³/min против 5–15 m³/min для класса 4 дюйма (K4, K40, K46).
- Прочность породы определяет, сколько энергии нужно на удар, а значит, и давление. Мягкий трещиноватый известняк можно бурить молотком среднего давления при 6–10 bar; твёрдый абразивный гранит требует молотка высокого давления, работающего при 17–25 bar, чтобы каждый удар разрушал породу, а не полировал её.
Второй вывод виден и в нашем собственном модельном ряду: молотки класса 3 дюйма (K3, K30C, M30C, M3A) охватывают скважины 90–110 mm и потребляют 4.8–14 m³/min, тогда как класс 10 дюймов (K10) охватывает 254–311 mm при 22–65 m³/min. В этом случае изменился именно воздух, а не шасси.
Подбор буровой установки под диаметр и глубину скважины
В таблице ниже приведён наш актуальный модельный ряд для открытых горных работ с указанием диапазона диаметров скважин, максимальной глубины и потребности в воздухе. Выберите машины, у которых диапазон диаметров охватывает ваш размер, а затем отфильтруйте их по глубине.
Модельный ряд наших установок для открытых работ (опубликованные параметры)
| Модель | Диаметр скважины | Макс. глубина | Потребность в воздухе |
|---|---|---|---|
| KAISHAN KL511 | 64–127 mm | 25 m | — |
| KG430 | 90–152 mm | 25 m | 13.0–20.0 m³/min |
| KG420B | 90–130 mm | 25 m | 10.0–17.0 m³/min |
| KZ5 | 90–115 mm | 21 m | — |
| KT5C | 90–115 mm | 25 m | — |
| KT5H | 90–127 mm | 24 m | — |
| KT11 | 90–140 mm | 32 m | — |
| ZT11 | 90–130 mm | 32 m | — |
| KG520 | 105–152 mm | 25 m | 15.0–22.0 m³/min |
| KZ9 | 115–165 mm | 21 m | — |
| KT12 | 115–152 mm | 28 m | — |
| KT9D | 115–165 mm | 24 m | — |
| KT15C | 140–190 mm | 36 m | — |
| KT25 | 152–203 mm | 35 m | — |
Два пояснения к таблице. В столбце потребности в воздухе указан расход, который потребляет молот в соответствующем диапазоне диаметров скважин; прочерк означает, что машина оснащена собственным компрессором. В столбце глубины указана возможность бурения за один проход.
Что несёт каждая машина (опубликованные параметры)
| Модель | Масса | Двигатель | Встроенный компрессор | Рекомендуемый молот | Спецификация штанги |
|---|---|---|---|---|---|
| KAISHAN KL511 | 17,500 kg | 194 kW | — | Гидравлический бурильный молот HC150/HC160 | T45/T51 × 3660 mm |
| KG420B | 4,150 / 4,350 kg | 58 kW (Yuchai YC4DK80-T302) | — | 3" (K3) / 4" (K4) | Φ64 × 3000 mm или Φ76 × 3000 mm |
| KG430 | 5,250 / 5,700 kg | 73 kW (Yuchai YC4DK100-T304) | — | 4" (K4) | Φ76 × 2000 mm + Φ76 × 3000 mm |
| KG520 | 6,500 / 7,000 kg | 73.5 kW | — | 4" (K4) | Φ76 × 3000 mm или Φ89 × 3000 mm |
| KG550 | 6,200 kg | 73.5 kW | — | K4, K5, K6, K8 | Φ76 / Φ89 / Φ102 mm |
| KG940A | 6,450 / 6,900 kg | 58 kW | — | 3"–6" | Φ76 × 3000 mm |
| KZ5 | 7,900 kg | 73.5 kW | — | 3" (K3) | Φ64 × 3000 mm |
| KT5C | 8,000 kg | 162 kW | 12 m³/min @ 15 bar | 3" | Φ64 × 3000 mm |
| KT5H | 9,500 kg | 162 kW | 13 m³/min @ 18 bar | 3" | Φ64 × 3000 mm |
| KZ9 | 9,300 kg | 86 kW | — | 4" / 5" | Φ76 (Φ89) × 3000 mm |
| ZT11 | 13,000 kg | 235 kW | 18 m³/min @ 22 bar | 3" / 4" | Φ64 / Φ76 × 4000 mm |
| KT9D | 13,000 kg | 295 kW | 20 m³/min @ 22 bar | 5" | Φ76 × 3000 mm |
| KT11 | 17,000 kg | 242 kW | 18 m³/min @ 20 bar | 3" / 4" | Φ64 / Φ76 × 4000 mm |
| KT12 | 17,500 kg | 264 kW | 20 m³/min @ 22 bar | 4" / 5" | Φ76 / Φ89 × 4000 mm |
| KT15C | 24,800 kg | 298 kW | 22 m³/min @ 24 bar | 4" / 5" / 6" | Φ89 / Φ102 × 4000–5000 mm |
| KT25 | 28,100 kg | 372 kW | 31 m³/min @ 25 bar | 5" / 6" | Φ102 / Φ114 / Φ127 × 5000–6000 mm |
| KT30 | 33,930 kg | 563 kW | 36 m³/min @ 35 bar | 8" (K8) | Φ140 × 9000 mm |
Именно по этой таблице обычно и решается вопрос в пользу раздельной или интегрированной схемы. Машины со встроенным компрессорным блоком (от KT5C до KT30, а также семейства ZT/KZ в соответствующей комплектации) бурят с одной установки; семейство KG и KL511 — это носители, и для них нужен передвижной компрессор, подобранный под молот.
Масса — тот параметр, который удивляет покупателей. Один и тот же диапазон диаметров скважин может обеспечиваться как носителем массой 4.2 t (KG420B), так и интегрированной машиной массой 17.5 t (KT12). Увязка массы буровой установки с подъездными дорогами и ограничениями по транспортировке — часть технического выбора.
Выбор по диаметру скважины
Диаметр скважины при взрывных работах определяется схемой дробления и погрузки; вам остаётся выбрать класс молота, который его перекрывает, — и это решение напрямую переносится на буровую установку. В нашем модельном ряду диапазон 90–115 mm закрывают KZ5, KT5C и KG420B с молотом класса 3 дюйма; 90–152 mm — самый ходовой диапазон на карьерах и малых открытых разработках, его обеспечивают KG430 и KT5H; для 105–165 mm нужен класс 4–5 дюймов — KG520, KZ9, KT9D или KT12; 140–203 mm — это KT15C и KT25 с молотами 6 дюймов; а 195–254 mm — вотчина KT30 с молотом 8 дюймов.
Диапазон скважин и диапазон молотов должны перекрываться по проекту. Если ваш диаметр находится у самой верхней границы диапазона молота, долото работает на своём максимальном диаметре, а машина — на пределе запаса по воздуху.
Выбор по глубине уступа
Глубина определяет бурильную колонну, а колонна — время на спуско-подъёмные операции. Примерно до 25 m большинство наших машин для открытых работ бурят за один проход; сверх этого обычно требуется не другая установка, а больше штанг. Отсюда следуют два вывода. Диаметр штанг должен расти с глубиной, чтобы колонна сохраняла жёсткость: наши машины класса 4 дюйма работают со штангами Φ76 mm длиной 3000 mm, а класс 6–8 дюймов переходит на Φ89, Φ102, Φ114 и Φ127 mm длиной 4000–6000 mm, при этом KT30 использует Φ140 × 9000 mm. И каждое соединение — это место, где проявляются несоосность и износ резьбы: резьбовые соединения рассчитаны на определённый размер молота, поэтому работа молотом 6 дюймов на колонне, рассчитанной на 4 дюйма, — это проблема ресурса расходных частей, которую не исправит никакой опыт оператора. Если глубина на вашем карьере, вероятно, будет расти, выбирайте носитель исходя из глубины, которую вы ожидаете через три года.
Выбор по породе
Порода влияет на решение дважды: через твёрдость, которая задаёт рабочее давление, и через абразивность, которая определяет вооружение долота и интервал перешлифовки.
- Твёрдые абразивные породы (гранит, базальт, кварцсодержащий порфир): класс высоконапорных молотов. Семейство K работает при 10–25 bar, при этом K80 — при 17–35 bar, а K10 — при 10–30 bar, поэтому каждый удар скалывает породу, а не истирает её в пыль.
- Породы средней крепости (известняк, песчаник, большая часть мрамора): молоты среднего давления, такие как M3A, M3AK и M30C, при 6 bar и выше обеспечивают шпуры 90–110 mm при расходе 5.5–12 m³/min, что позволяет обойтись малогабаритным компрессором и снизить расход топлива.
- Мягкие, нарушенные или выветрелые грунты (класс L2, 68–88 mm, 5 m³/min при 5 bar): низкого давления достаточно; попытка применить высоконапорный молот в слабой породе приводит главным образом к искривлению шпура и перебуриванию.
Абразивность определяет, как часто приходится поднимать буровую колонну: затуплённая кнопка полирует породу, а не разрушает её, поэтому ключевой показатель — проходка в метрах между перешлифовками по вашим собственным записям.
Инструмент и воздух — части одного решения
Буровая установка без подходящего молота, долота, штанги и компрессора — это не рабочая система. После выбора установки подбирайте компрессор под расход воздуха молотом, а не под установку.
На этапе покупки обычно проверяют только две из трёх этих связок, и пропускаемая — расход молота против подачи компрессора — решает, выйдет ли установка когда-либо на паспортную скорость бурения. Полная методика подбора приведена в нашем руководстве по выбору компрессора.
Этапы подбора по порядку
- Определите диаметр шпура и его ожидаемое изменение (износ долота, расширение, горно-геологические условия).
- Определите высоту уступа и схему бурения, которую будете применять.
- Назовите тип породы, её крепость и абразивность.
- Переведите целевую производительность в шпуры в сутки, затем в метры в час — это число подскажет, сколько нужно установок и сколько воздуха.
- Решите, что выбрать — разнесённую или интегрированную схему: интегрированную, если установка еженедельно перемещается между уступами, разнесённую, если компрессор можно использовать для нескольких установок.
- Подберите комплект подачи воздуха исходя из расхода молота при рабочем давлении, затем добавьте запас.
- Подтвердите цепочку расходных материалов: модель молота, хвостовик и диаметр долота, диаметр и резьбу штанги.
- Проверьте площадку и цепочку обслуживания: высоту над уровнем моря, температуру, подъездные пути, транспортную массу и то, кто поставляет долота, штанги и запчасти для молота.
Типичные ошибки
- Подбор компрессора по присоединению для подачи воздуха на буровой установке, а не по расходу воздуха пневмоударником.
- Работа пневмоударником завышенного типоразмера в скважине малого диаметра. Это ведёт к перерасходу воздуха, поломкам долот и не даёт прироста скорости бурения.
- Смешивание хвостовиков. Хвостовик долота, пневмоударник и резьба штанг должны относиться к одному типоразмерному ряду.
- Покупка машины без плана по расходным материалам. Долота и штанги — это постоянные затраты; при длительном сроке поставки из-за рубежа объект встанет раньше, чем износится машина.
Что проверить перед заказом
- Диаметр скважины и ожидаемый разброс. 2) Глубина уступа и схема бурения. 3) Тип и твёрдость породы. 4) Требуемые метры или число скважин в сутки. 5) Высота над уровнем моря и условия на объекте. 6) Есть ли у вас уже компрессор. 7) План по расходным материалам — штангам и долотам.
Куда обратиться дальше
- Лучший компрессор для бурения погружным пневмоударником — как подобрать воздушный агрегат под пневмоударник
- Руководство по выбору погружного пневмоударника — диапазоны диаметров скважин, расход воздуха, хвостовики
- Выбор долота для погружного пневмоударника — хвостовик, диаметр, торец и твёрдосплавные штыри
- Стоимость бурения на метр — что в действительности определяет ваши затраты
- Бурение на открытых горных работах, бурение в карьере и бурение на большой высоте — конфигурации под конкретное применение
- Буровые установки для открытых горных работ — весь модельный ряд для открытых работ
Заключение
Выбирайте типоразмерный ряд пневмоударника исходя из диаметра скважины, состав штанговой колонны и класс носителя — исходя из глубины, а давление — исходя из породы. Затем подбирайте воздушный агрегат под пневмоударник, а не под буровую установку, и рассматривайте всю цепочку расходных материалов — хвостовик долота, резьбу штанг, возможности по переточке — как часть одной закупки. Модели KG430, KG520 и KT11 попадают в диапазон 90–152 mm, где выполняется основная часть карьерных и открытых горных работ; KT15C и KT25 берут на себя диаметры свыше 140 mm, а KL511 закрывает диапазон малых диаметров. Пришлите нам диаметр скважины, глубину и тип породы — и мы подберём всю систему как единый комплект.