鉱山の仕組みを形成する最も生産的で経済的な方法の1つはコア掘削です。野外調査や地質工学で使用されます。さらに、これは給水を組織するために地下水にアクセスする最も簡単で最速の方法です。
私たちの記事から、コアドリルの詳細、その実装とアプリケーション機能に必要なツールについてすべて学びます。
コアドリルの範囲
コアドリリングは、屋根の深さと土壌層の底、および地下水鏡の深さマークを最も正確に決定できる方法です。
コア掘削技術は、次の業界で広く使用されています。
- 産業部門と民間部門の水供給。 個人の水供給のための井戸の掘削、村全体または街区の取水を組織化することは、ドリルが容易に大きな深さまで浸透するという事実により、コア掘削によって効果的に実行されます。コア発射体は、水で飽和した緩やかな非干渉性の土壌(砂、砂利、小石)を除いて、ほとんどすべての破壊された岩を上げることができます。
- 鉱業における探査。 岩が通過すると、回転半径に沿って土壌に点衝撃が発生します。つまり、構造的にパイプに似たシェルは、その構造や状態を乱すことなく、固い岩盤を掘削します。
- 建物。 土壌の物理的および機械的特性、岩石の状態を研究するために地質工学的研究を実施する。カラム技術は、水位を正確に決定し、水サンプルを採取してコンクリートに対する攻撃性を研究する機会を提供します。
コア掘削中に、コアが抽出されます-土壌の列または隣接する土壌層。コアは、研究された品種の包括的な分析を提供する不可欠な自然構造によって特徴付けられます。コアパイプでの掘削では、調査のために最高の精度で岩の深さを決定できます。
コア掘削は、抽出されたコアの完全性を保証し、岩の定性的研究に貢献します。同時に、破壊された岩から顔を最高品質で洗浄します。
建設でコアドリルを使用すると、プロセスが大幅に促進されます。コアドリルで作った穴に杭を打ち込むか、既製の鉄筋コンクリート構造物を取り付けます。コアドリルでは、レンガやコンクリート構造物に円筒形の穴を作成できます。
作業技術と設備
コアドリルを使用する2つの方法が知られています。液体を底部または乾燥部に供給して、つまり泥を掘削せずに作業します。
浸透性のない土壌が浸透と抽出に十分な量の自然湿気で飽和している場合は、掘削液を使用しない掘削が使用されます。流体プラスチック、軟質プラスチック、硬質プラスチックのローム/粘土、硬質およびプラスチックの砂質ロームを通過するときも、水は作動シャフトに供給されません。
岩石や半岩層の掘削には、流体が必須です。この場合、水のない状態では、深化ははるかに遅くなります。さらに、クラウンが早期に破損する可能性が大幅に高まるため、ドライドリリングの方がコストがかかると考えられています。
フラッシングを伴うコアドリリングの技術は、作業機器のサービスを拡張するだけでなく、破壊された岩から顔を解放するための最速かつ最短時間の方法も可能にします
掘削液で掘削する場合、深化の速度は大幅に増加します。ほとんどの場合、この方法はかなりの深さの井戸を掘削するときに使用されます。これにより、クラウン損傷のリスクを最小限に抑えながら、最短時間で作業を行うことができます。
コアリングがタスクではない場合、緩い、非干渉性の土壌での井戸の開発中に、高圧下の静水が底に供給されます。この場合、彼らは水の流れで顔を洗うだけで、破壊された土壌から作業シャフトを解放します。
カラムテクニックの原理
コアドリルのコア要素は、コアパイプの底に取り付けられた破壊的な切削部品です。彼らは彼女を王冠と呼びます。ロックシンキングには、ダイヤモンドツールを装備した特殊なクラウンが使用されます。
クラウンは、コアチューブの下端にねじ止めされている交換可能な要素を切断しています。掘削の過程で、それらは数回交換する必要があります
取水作業が石灰岩に到達する際に、ドリルがほとんど妨げられずにドリルをかなりの深さまで通過できるのは、ダイヤモンドクラウンです。つまり、何世紀にもわたる結露の結果としてその亀裂でその岩盤に埋められた井戸を開発するとき、最も純粋な地下水の貯水池が形成されました。
ドリルビットは最も簡単な方法で交換されます-摩耗した部分を取り除き、新しいクラウンをコアパイプにねじ込みます
岩は高速で回転する王冠で切られています。発生する土壌の密度に応じて、ドリルの回転速度を調整できます。クラウンは、独特の円柱の端に沿ってのみ土壌を「切り取って」、その中央部分をコアチューブに押し込みます。
コアを抽出するには、ドリルを表面まで持ち上げます。彼が捕らえた土は、パイプの上部に供給される空気の流れによって文字通りコアドリルから吹き飛ばされます。シェルをハンマーでたたくことにより、ブロープロセスが加速されます。
コア掘削中、掘削された円錐形の岩石セグメントがコアパイプに押し込まれます。それを抽出するために、ドリルストリングを分解することによってコアシェルがバレルから取り出されます。コアが吹き飛ばされ、パイプから打ち出されます
強力な岩石の通過時のカラムドリルは、マトリックスやコーンビットよりも生産性が高くなります。これは、ドリルの高速回転によるもので、開発にかかる労力を軽減します。
さらに、ノミは岩を完全に破壊します。岩はベイラーによって「すくい取られる」か、顔を洗い流すために圧力をかけて水を供給する必要があります。実際、同じセグメントを2回または3回通過する必要があります。最初に破壊し、次にクリアします。カラムテクノロジーにより、顔を一気に通り抜けることができます。
工作機械と掘削リグ
機械または掘削リグの選択は、坑井の目的とその直径によって決まります。コア掘削方法の人気により、世界中の掘削リグと工作機械の生産が決まります。重トラクター、トラック、全地形対応車両は、試掘用に設計された設備に適しています。
重いトラックのトラクターを使用すると、通行不能、地表の水浸し、不安定な地形のコア掘削が可能になります。
ほとんどの場合、掘削装置はクラシックなMAZ、KAMAZ、およびウラルの自動車に取り付けられています。ただし、民間の建設で井戸を掘削するために使用される、より軽い機器の取り付けオプションがあります。
手動回転ドリルでは、コアチューブはその歴史的な前身であるガラスに置き換えられます。このシェルは、ソールに尖ったエッジを備えたコアチューブの短縮バージョンです。ガラスは手作業で、またはモータードリルを使用して地面にねじられ、そこに積まれたものはすべて表面に移されます。
浅い井戸の手動掘削の機械化、およびフェンスと送電鉄塔の設置のための穴の形成には、ガソリンと電気モーターが使用されます。回転運動をオーガーまたはコアチューブに報告します
ウェルの沈下と配置のための機器
コアドリリングの実装では、さまざまな種類の岩石を深く掘り下げて開発および抽出するための機器が必要です。作業中、発射体によって破壊された物質の表面が周期的に上昇するようにしてください。
標準ドリル工具セット
仕事の質の高いパフォーマンスのために必要なもの:
- コラムシェル。 それらは水平掘削と垂直作業の掘削の両方に使用されます。標準のコアパイプを使用して、最大45度の角度での穴あけが可能です。薄肉コアシェルは、通信を敷設するときの水平方向のトレンチレスドリルにのみ使用できます。
- クラウン。 岩石中のコアカットを容易にするためにコアチューブを装備した岩破壊工具です。堆積性の粘着性で非凝集性の土壌の掘削には、真ちゅう製のクラウンが使用されます。岩の沈下のために、コンクリート、アスファルト、レンガの壁、ダイヤモンドカッターを使用したカーバイドクラウンに穴を形成します。
- スチールケーシング。 それらは生産をケーシングするために必要です-深化と同時に生産される坑井の形成。それらの直径は、ウェルの直径と同じです。取水用のケーシングは、井戸内での稼働が予定されているコアパイプとポンプの径を中心に、あらかじめ選定されています。
- ロッド。 これらは一緒にねじられた細いパイプです。ドリル文字列を作成するために使用されます。簡単に言うと、コアチューブの上部に交互にねじ込まれているため、発射体の高さを超える深さで回転運動を伝達できます。コアパイプの高さ+ドリルロッドのストリングの高さ=生産の深さ。
- サブ これらは、ドリルロッド、回転子、フラッシングオイルシール、その他のコンポーネントに存在する、さまざまな直径のねじ継手を確実に結合するために必要です。
- フラッシングプラグとシール。 彼らの助けを借りて、コア全体を選択する必要がない場合、破壊された土壌の表面への上昇が提供されます。この場合、顔に水が供給され、破壊された土を日面に圧力をかけて洗い流します。
- ノミ。 それらはコアドリルの通過のための最も困難な場所でボアホールを深めるために使用されます。ビットを使用すると、回転ドリルからショックロープドリルに切り替わることがあります。
提示されたツールは、コアテクノロジーを使用した掘削の標準セットです。場合によっては、開発の複雑さに応じて、追加のツールと機器が必要になることがあります。
掘削を深めると、一連のドリルロッドがコアパイプの上部に順次ねじ込まれます。コア発射体を表面に引き出すために、ロッドを解いた後のロッド
コアパイプの設計機能
コア掘削時の発射体の設計上の特徴は、コアの完全性を最大限に維持するためであり、自由通路の周りの環状配置で構成されています。最も重要な特性の1つは、コアサンプリングの係数です。工具の外径に対するコアの直径の比率として定義されます。
コア掘削ツールは標準化されており、主に直径のみが異なります。構造上の特徴により、コアパイプはシングルとダブルに分類されます。通常の地質条件で機能するように設計された単一のシェルは、井戸の開発に最適です。
回転しない内部パイプを備えたダブルツールは、地質調査でのみ使用されます。さまざまな要因の影響下で破壊されやすい岩石サンプルを抽出する必要があります。ミネラルと廃石の自然な割合で、自然な構成でサンプルを採取できます。
エンジニアリングおよび地質調査のサンプリング、送電線サポートの設置のための地質調査および穴あけでは、単芯パイプが使用されます
すべてのコアパイプは、パージ、掘削泥の底部への供給、およびウェルのフラッシュを行うために設計されています。彼らのトップは、水または空気の流れが注入される技術的な穴を備えています。
発射体の切断部分の特異性
クラウンは、コアチューブにねじ込むために必要な上部にねじ山があり、下端にカッターがあるリングの形で表されます。カッターはこの切削金属部品に鋳造または溶接されます。
コアリングするときは、次のクラウンを使用してください。
- 超硬-細かくカットされ、リブ編み。
- ダイヤモンド-含浸された小さなダイヤモンド。
超硬切削要素は、「柔らかい」土壌を掘削するために設計されています。彼らの助けを借りて、あらゆる密度のあらゆるタイプの粘土岩、セミロック、低水分、湿った砂で、密度の高い組成と中程度の密度のドリルが行われます。砂岩やマールの穴あけには、タングステンコバルト切歯付きのクラウンが使用されます。
浅いビットは、研磨性の低い中程度の硬岩掘削用に設計されています。彼らは八角形または正方形のカッターが装備されています。切歯が異なる高さに配置されている場合、段階的な屠殺も達成されますが、その利点は上記で説明されています。
リブ付きクラウンを使用すると、ウェルの直径が拡大するため、洗浄液の循環が向上します
リブ付きクラウンは、中程度の研磨性の硬岩を掘削するために設計されています。このようなクラウンのカッターは、超硬インサートを備えた鋼製の円筒形または角柱状のヘッドで構成されています。この場合、クラウンが摩耗しても作業効率は低下しません。
ダイヤモンド工具付きのクラウンは、研磨性の高い岩や半岩を掘削するために設計されています。
強度を高め、研磨特性を高めるために、工業用ダイヤモンドは製造プロセス中に鋳造塊にプレスされます。最近、天然の結晶は人工的に成長したものに置き換えられることが多い
リブの数は、クラウンのデザインと直径によって決まります。リブの数は3〜6です。岩石破壊のプロセスを加速するには、クラウンの端面に対してリブを上に移動します。これにより、段付きの底が確保され、洗浄液の通過が容易になる。
坑井ケーシングチューブ
コアとケーシングの両方の鋼管は、GOST 51682-2000に従って製造されています。探査とエンジニアリングの地質学では、それらは底部の土壌の崩壊を防ぐために使用されます。
取水口の配置では、ケーシングが井戸の壁を形成します。それらから組み立てられたケーシングの中に、別のパイプストリングが浸されています。今ではほとんどの場合、プラスチックで組み立てられています。生産ケーシングには、揚水中に砂粒と細砂利を保持するためのフィルターが装備されています。
最も一般的なのは、ニップルジョイントを備えたケーシングパイプです。この場合、パイプの片側にはめねじがあり、反対側にはおねじがあります。ねじバレルは非常に簡単かつ迅速に組み立てられます。
コアパイプとケーシングパイプの両方が、一方の端から外側に、もう一方の端から内側に通されています。これにより、ケーシングをすばやく簡単に組み立てることができます。ねじの寸法は統一されています-どのケーシングもコアパイプとして機能し、クラウンとトップをねじ込むだけで十分です
溶接継手用に設計されたケーシングパイプがあります。カラムの組み立てに手間がかかるため、民間では使用されていません。
ケーシングパイプとコアパイプは、強度グループ「K」の鋼グレード45で作られています。表面の摩耗に対する耐性を高めるために、パイプの端は硬化されています。使用する掘削機器と水中ポンプの直径に応じて、100〜200 mmの直径のパイプが私用取水装置の装置に使用されます。
コア掘削ステージ
作業を開始する前に、土地台帳の計画を検討し、作業面を準備する必要があります。掘削リグ自体と洗浄液を備えた機械の両方の掘削サイトへの妨げのないアクセスを確保する必要があります。
次のステップは、少なくとも2立方メートルの体積のピットを掘ることです。これにより、追加のタンクを使用する必要がなくなります。ピットは、地下水と使用済みの洗浄液を排水するように設計されています。幹の主要部分を取り付けるには、土をパンチする必要があります。
次に、選択したクラウンをコアドリルパイプおよび選択したケーシングパイプに接続します。設置はしっかりと固定され、その後掘削リグが起動されます。
水底を洗浄するカラム技術により、破壊された岩から作業シャフトを解放する最も簡単で迅速な方法
コアドリルが深くなり、満杯になると、定期的に曜日の表面まで持ち上げられ、掘削中にツールによって捕捉された土壌から取り除かれます。その後、コアから解放されたコアを再び井戸の穴に浸して掘削を続けることができます。
コア発射体とロッドからなるドリルストリングを登るには解体。すなわち、バーの後のバーは、コアチューブがバレルから取り出されるまで、順次分離される。
民間トレーダーのための井戸を開発するための最良のオプションは、コア掘削、続いてフラッシュです。この場合、サンプルは取得されません。主なことは、バレルを迅速に形成してスラッジを除去することであると同時に、次の操業に向けた開発の準備も進んでいます。
洗浄には、どんな水でも使用でき、近くの池や川からの水に非常に適しています。砂井が開発されている場合、掘削は乾式で行うこともできます。通常、この場合、掘削流体としての水のバケツのペアは、底のシェルを冷却するために十分です。
コア技術によると、コンクリートおよび鉄筋コンクリート構造物、基礎、レンガの壁に穴が開けられています。
緩く湿気の少ない砂で作業する場合、作業溶液の穴の壁を強化するために、液体ガラスまたは粘土の塊を追加することをお勧めします。いずれにせよ、構造が不安定な地平線をドリルが通過するときは、ケーシングパイプで井戸の壁を強化することが正当化されます。
プロセスの技術的特徴
深化の過程で、ドリルの速度を調整することが可能です。ドリルは低速で堆積岩層を簡単に克服することに注意してください。しかし、土着の岩を通過するときは、回転速度を上げる必要があります。コアドリリング法では、さまざまな組成の層や硬度を通過させることができます。
掘削リグは、準備され、水平にされた水平プラットフォーム上に配置する必要があるという事実を考慮する必要があります。貫通角度は、開発中の穴の直径が1メートルを超えない場合に調整できます。次に、生産の垂直性はケーシングによってサポートされます。
ケーシングパイプは、沈没後すぐに鉱山から取り外せば再利用できます。コアチューブは再利用可能なシェルであり、クラウンとは言えません。堆積層での掘削には、少なくとも2つ以上必要です。石灰岩に井戸を建設する場合、消去されたクラウンの数を正確に予測することは不可能です。
ダイヤモンドコアを取り付けまたは交換した後にその寿命を延ばすには、ウェルの底をチゼルにする必要があります。この対策により、浸透率が大幅に向上します。
掘削リグは、運搬能力の高い車両や、困難な地形での作業の場合は追跡された特殊車両に取り付けることができます。軽量のモバイル機器は、井戸のコア掘削に使用できます。
カラム法の長所と短所
クラウンの半径でのポイントアクションにより、コア全体を表面まで正確に切断および除去できます。このテクノロジーは、XIIカテゴリまでの岩石の掘削に適用でき、垂直および斜めの両方で作業できます。
コアメソッドの最も重要な指標の1つは、高い生産性と掘削速度と見なされます。
さらに、次の利点を区別できます。
- 洗浄液やプロセス水を使用した場合の掘削量は85%です。
- 作業溶液への活性乳剤の導入により、ウェルの壁を元の状態に保つことができます。
- 岩が連続的に破壊されないという事実による軸方向の負荷の減少により、エネルギーコストの削減が達成されます。
- この方法では、玄武岩や花崗岩など、あらゆる岩を扱うことができます。
- プレキャストモバイル機を使用すると、届きにくい場所での作業が可能です。
コアドリルには、利点の他に欠点もあります。
- 割れた岩で作業する場合、コアの詰まりが頻繁に発生します。そのため、パイプを取り外してノックアウトする必要があります。
- 過熱して王冠をつかむために硬い岩が通過する間、すぐに鈍化します。これを回避するには、クーラントを使用して送り速度を下げる必要があります。その結果、掘削速度が低下します。
- 掘削の断面が小さい(最大200 mm)ため、強力な水中ポンプを使用できません。
貯水池の開口部に粘土溶液を使用した場合に水用井戸を開発する場合、帯水層が沈泥化する可能性が高い。
ビデオ1.コアメソッドによる坑井掘削の初期段階:
ビデオ2.花崗岩の井戸のコア掘削:
コア掘削作業の開始は、経済計算に先行されるべきです。機器の安全基準と運用ルールに準拠することで、故障のリスクを最小限に抑え、高効率、掘削速度、および経済的コストの削減を実現します。
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