روش حفاری چکش خارج چال

حفاری چکش خارج چال پرکاربردترین روش در بین روش های حفاری دوار ضربه ای است. در دسترس بودن، تنوع طرح‌ های مته و هزینه عملیاتی کم، حفاری چکش خارج چال را به روشی سودمند در بسیاری از صنایع تبدیل می‌کند. مته های دستگاه حفاری چکش خارج چال عمدتاً در معادن، ساخت و ساز و استخراج مواد سنگی مورد استفاده قرار می گیرند.

حفاری چکش خارج چال پرکاربردترین روش در بین روش های حفاری دوار ضربه ای است. حفاری ضربه ای دوار، کلاسیک ترین سیستم برای حفاری سوراخ های انفجاری است و به طور گسترده در معدن و مهندسی عمران با توجه به تفاوت در حالت های کاری و عملکردهای اصلی چکش، استفاده می شود. حفاری های ضربه ای دوار به دو گروه اصلی طبقه بندی می شوند:
الف) روش حفاری چکش بالایی یا حفاری چکش خارج چال (Top Hammer Drilling (THD))
ب) روش چکش پایین چاه یا حفاری درون چاهی (Down The Hole drilling (DTH)).

حفاری دوار ضربه ای بر اساس ترکیبی از چهار عمل زیر است:
1) ضربه: پیستون داخل مته سنگی به انتهای میله یا خود بیت برخورد می کند و امواج ضربه ای ایجاد می کند که از طریق بیت به سنگ منتقل می شود.
2) چرخش: مکانیسم چرخشی میله را می چرخاند. با این حرکت بیت چرخانده می شود تا ضربات در موقعیت های مختلف روی سنگ ایجاد شود.
3) بار تغذیه یا رانش: نیروی تغذیه برای نگه داشتن ساقه در تماس با مته و مته در تماس با سنگ مورد نیاز است. این عمل تضمین می کند که حداکثر انرژی ضربه از پیستون به سنگ منتقل می شود.
4) فلاشینگ: فلاشینگ برای برداشتن برش سنگ از سوراخ مته و خنک شدن بیت استفاده می شود. محیط شستشو (هوا، آب، مه یا کف) از طریق سوراخ فلاشینگ میله و سوراخ در مته به پایین سوراخ مته منتقل می شود.

در دسترس بودن، تنوع طرح‌ های مته و هزینه عملیاتی کم، حفاری چکش خارج چال را به روشی سودمند در بسیاری از صنایع تبدیل می‌کند. این روش حفاری، روشی کاربردی و انعطاف پذیر است و توسط صنایع مختلف در سراسر جهان استفاده می شود. مسلماً، بزرگ‌ترین مزیت حفاری چکش خارج چال، در دسترس بودن و هزینه کم عملیات حفاری توسط این روش است. دکل‌های حفاری این روش را می‌توان به مکان‌های کاری چالش برانگیز برد. پیمانکاران حفاری در روش چکش خارج چال معمولاً از دستگاه های حفاری باکیفیت و مجهز بهره گیری می کنند که نسبت به ماشین آلات DTH یا دکل‌های حفاری چرخشی، ارزان‌تر هستند.
از نظر قطعات ماشین آلات حفاری قابل استفاده در روش حفاری چکش خارج چال، رشته های مته در دستگاه های مورد استفاده در این روش مقرون به صرفه هستند، به سرعت راه اندازی می شوند و به لطف طیف گسترده ای از طرح های موجود، بیت های چکش همیشه می توانند متناسب با شرایط زمین طراحی و تهیه شوند.
روش حفاری چکش خارج چال، ایده آل برای حفاری گمانه های باریک و کوتاه (به عرض 1 اینچ و طول تا 40 متر) و در بسترهای سنگ سخت می باشد. مته های ماشین آلات حفاری چکش خارج چال عمدتاً در حفاری معدن، ساخت و ساز و صنایع عمرانی و برای استخراج مواد سنگی استفاده می شوند.

به طور خاص، حفاری به روش چکش خارج چال به دلیل امکان استفاده از آب برای شستشوی قلمه ها یا همان برش های نمونه حفاری، به طور گسترده ای ترجیح داده می شود و در عملیات معدن کاری زیرزمینی استفاده می شود. برخلاف سایر فناوری‌ها که با هوا شستشو می‌دهند، این امر با به حداقل رساندن تأثیر گرد و غبار حفاری در هوا، محیط کار زیرزمینی را بهبود می‌بخشد.
علاوه بر این، حفاری چکش خارج چال، حفر تعداد بیشتری سوراخ کوچک‌تر را امکان پذیر می کند که انفجار دقیق و کنترل شده را امکان پذیر می کند، چیزی که معمولاً در عملیات زیرزمینی بسیار حیاتی و ضروری است.
همچنین، حفاری چکش خارج چال در عملیات حفاری پیچ و مهره زنی برای ایمن سازی تونل ها مورد استفاده قرار می گیرد و اگرچه ماشین های حفاری مورد استفاده برای حفاری پیچ و مهره و حفاری تونلی می توانند کمی متفاوت باشند، اما روش حفاری مشابهی دارند و به مهارت های یکسانی از اپراتورها نیاز دارند.

در حالی که روش حفاری چکش خارج چال در بسیاری از موقعیت ها سودمند است، محدودیت ها و معایبی نیز دارد. یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها این واقعیت است که وقتی رشته مته انرژی ضربه‌ای را به سمت بیت وارد می کند، وجود میله‌های بلندتر برای حفاری چاه های عمیق تر منجر به اتلاف انرژی بیشتر و راندمان کمتر می‌شود. سرعت ضربه به سمت انتهای سوراخ های طولانی تر کاهش می یابد و در چنین مواردی، حفاری پایین سوراخ (DTH) به طور کلی سودمندتر خواهد بود.
علاوه بر این، امواج ضربه‌ای مکرر از چکش هیدرولیک روی کوپلینگ‌ها و میله‌های رشته‌های مته دریفتر بالا، سایش مداوم قطعات را ایجاد می‌کند، به این معنی که مته‌های دستگاه معمولاً در درازمدت نیاز به تغییر یا تیز کردن پیدا می کنند و در مورد مته های سنتی و قدیمی تر شاید در یک جلسه کاری نیاز به چندین بار تغییر یا تیز کردن مته وجود داشته باشد که سرعت انجام عملیات و بازدهی کار را پایین می آورد.
هرچند که امروزه شرکت ها و مجموعه های بزرگ تولیدکننده تجهیزات و ماشین آلات حفاری چکش خارج چال، مته های چکشی و دریل های قوی و باکیفیت را با استفاده از مواد اولیه بسیار مرغوب و مستحکم تولید و عرضه می کنند.

تمایز اصلی بین روش حفاری چکش خارج چال و روش حفاری درون چاهی (DTH)، قرارگیری یا محل وقوع نیروی ضربه ای در داخل دستگاه است. در حفاری با روش چکش خارج چال، فعالیت در بالای رشته مته و بالای چاه متمرکز می شود، زیرا چکش با اعمال نیروی ضربه ای بر روی میله ها یا لوله های مته، امواج ضربه ای دوره ای را به مته منتقل می کند. دستگاه تغذیه معمولاً با یک بوم لولایی به یک واحد متحرک متصل می شود. سیستم ضربه ای به میله مته ضربه می زند، مثلاً 2000-5000 ضربه در دقیقه و سرعت چرخش می تواند مثلاً 60-200 دور در دقیقه باشد. این عناصر با هم این امکان را ایجاد می کنند که سوراخ هایی در سنگ سخت ایجاد شود. مواد اضافی حفاری یا قلمه ها از پایین سوراخ با استفاده از هوا یا آب تحت فشار به بالا ریخته می شود. مته های دستگاه حفاری چکش خارج چال عمدتاً در معادن، ساخت و ساز و استخراج مواد سنگی مورد استفاده قرار می گیرند. حفاری چکش خارج چال، همراه با روش “دریل و انفجار”، کل فرآیند حفاری را بسیار کارآمد می کند.

در حفاری چکش خارج چال هنگامی که پیستون به ساقه برخورد می کند، انرژی جنبشی در پیستون یک موج فشاری در رشته ابزارهای حفاری ایجاد می کند که باعث نفوذ بیت به سنگ می شود. سرعت پیستون در ضربه حدود 10 متر بر ثانیه اما موج فشاری در فولاد مته با سرعت 5180 متر بر ثانیه (سرعت صدا در فولاد) حرکت می کند. بیت به جلو کشیده می شود و حدود 1 میلی متر به سنگ نفوذ می کند. بخشی از انرژی که برای نفوذ به سنگ استفاده نمی شود به صورت موج کششی و بخشی به صورت موج فشاری برمی گردد.

هر بار که پیستون در مته چکش یا سنگ ضربه می زند، دکمه های کاربید سیمانی روی مته تحت بار قرار می گیرند. نفوذ در سنگ (حفاری سنگ) توسط حفاری ضربه ای را می توان به چهار مرحله تقسیم کرد:
• تغییر شکل الاستیک
• پودر شدن سنگ
• تشکیل ترک
• براده برداری
البته همه این‌ها خیلی سریع اتفاق می افتد زیرا چکش ها با فرکانس نسبتاً بالایی برخورد می کنند، حدود 40 تا 60 هرتز (ضربه در ثانیه). میزان نفوذ مته در هر ضربه به نوع سنگ و شکل مته بستگی دارد، اما معمولاً در محدوده 1 میلی متر است.

روش حفاری چکش خارج چال، می‌تواند سرعت حفاری و نرخ نفوذ را در مقایسه با روش‌های DTH موجود در بازار افزایش دهد.

با سیستم ها و تجهیزات جدید Top Hammer، به دلیل روش حفاری پربازده تر، می توان تا 50 درصد در مصرف سوخت صرفه جویی کرد.

50 درصد مصرف سوخت کمتر، باعث کاهش قابل توجهی در انتشار CO2 می شود و کسب و کار شما را پایدارتر می کند. با سیستم های جدید و به روز روش حفاری چکش خارج چال، می توان انتشار C02 را تا حد قابل توجهی کاهش داد.

در حفاری چکش خارج چال، انرژی ضربه زمانی تولید می شود که پیستون به آداپتور برخورد می کند. پیستون انرژی خود را به یک قطعه ساقه (آداپتور) یا میله ضربه ای که در بخشی در پایین دریفتر قرار می گیرد، می دهد. این ساقه ضربه را از طریق یک سری مته “فولادی” یا میله هایی که توسط کوپلینگ های جداشدنی به هم وصل شده اند، به مته منتقل می کند. این انرژی از مته سنگ از طریق آداپتور ساقه، میله مته و مته به سنگ منتقل می شود و در آنجا برای خرد کردن استفاده می شود.
در داخل دریفتر، یک “لوله دمنده” وجود دارد که هوای فشرده شده را از طریق سوراخ حفر شده در پیستون به سمت پایین هدایت می کند و فولاد مته را به گذرگاه های سوراخ شده در مته هدایت می کند که برش های مته را از فضای زاویه ای بین سوراخ و فولاد مته خارج می کند. تحریک پیستون را می توان با هوای فشرده یا عمل هیدرولیک آنها به دست آورد.
دریل های دریفتر بادی، معمولاً از هوا در فشارهای حدود 690 تا 860 کیلو پاسکال استفاده می کنند. دریفترهای هیدرولیک از اصول عملکرد مشابهی استفاده می کنند، به جز اینکه سیال هیدرولیک نسبتاً غیر قابل تراکم است. ضربه پیستون (در نوع هیدرولیک) بسیار کوتاه تر از دریفترهای هوا است، اما کار انجام شده با افزایش شدید ضربات در دقیقه (BMP) جبران می شود.

در مورد نحوه اجرای حفاری ضربه ای دورانی به روش حفاری چکش خارج چال می توان گفت که ابتدا لوله های مته به داخل خاک رانده شده و همزمان می چرخند. محلول شستشو از داخل لوله های مته فشار داده می شود و مجدداً در دهانه گمانه به همراه برش های مته شل شده از طریق شکاف حلقوی بین لوله های مته و دیواره گمانه خارج می شود.
مخصوصاً در جاهایی که لنگرهای خود حفاری در خدمت هستند، از دستگاه‌هایی به نام «دریل چکشی هیدرولیک» برای راندن لوله‌ها استفاده می‌شود. این چکش های بالایی مستقیماً به لوله های مته متصل می شوند و آنها را “از بیرون” هدایت می کنند. چرخش لوله های مته از طریق یک گیربکس منتقل می شود که معمولاً چکش هیدرولیک را مستقیماً به لوله های مته متصل می کند.
در اینجا، لوله‌های مته یک میله رزوه‌دار توخالی هستند که از طریق آن یک سوسپانسیون سیمانی به عنوان یک محلول شستشو از طریق مته و به شکاف حلقوی بین لوله‌های مته و دیواره گمانه وارد می‌شود. پس از عمل آوری، سوسپانسیون سیمانی پیوند استاتیکی بین زمین و لنگر خود حفاری ایجاد می کند.
روش دیگر، در مورد حفاری ضربه ای چرخشی با چکش بالا، لوله های مته به شکل لوله های پوششی با دیواره ضخیم با انتهای رزوه ای نیز وجود دارد که بسته به کاربرد با مته های تمام وجهی، هسته ای و … استفاده می شود. پس از رسیدن به عمق حفاری، معمولاً یک میله یا لنگر رشته ای در لوله پوشش قرار داده می شود و لوله های مته بازیابی می شوند. در همان زمان، لنگر با یک تعلیق سیمانی پر می شود.

ماشین آلات حفاری باکیفیت که مطابق با استانداردهای جهانی تولید شده باشند، بهترین دینامیک حفاری و راندمان شکستن سنگ را ارائه می دهند. طراحی بهینه یک دستگاه حفاری، بهره وری عملیات را افزایش می دهد، میزان صاف بودن و به عبارتی حفاری اصولی چاه را بهبود می بخشد و همچنین موجب اتصال عالی اجزا و قطعات دستگاه به یکدیگر و عمر طولانی تر دستگاه خواهد شد. در مجموع با بهره گیری از تجهیزات حفاری معتبر و باکیفیت، صاحبان صنایع و پیمانکاران حفاری بسیار بهتر و کارآمدتری را تجربه خواهند نمود.

تفاوت اصلی بین روش های حفاری چکش خارج چال و حفاری درون چاهی، در محل اتصال چکش است. چکش در تجهیزات صنعتی در حین روش حفاری پایین سوراخ با بیت تماس پیدا می کند. فعالیت روش حفاری چکشی بالا در بالای رشته مته متمرکز است. فعالیت به طور جداگانه از حفره رخ می دهد.
با استفاده از هوای تحت فشار، حفاری درون چاهی روش کارآمدتری است. سرعت این روش بسیار کندتر است. با افزایش عمق، عملکرد کاهش می یابد. حفاری چکش بالایی متکی به انرژی هیدرولیک است، بنابراین عملکرد آن بدون توجه به عمق ثابت می ماند.
نکته منفی این است که مته روش چکش بالایی در طول زمان نیاز به تعویض مکرر قطعات دارد زیرا تنش اعمال شده به سرعت سایش و پارگی درون قطعه را افزایش می دهد.
مته‌های DTH از نظر کارایی در مقایسه با مته‌های حفاری چکش خارج چال از نظر مکانیکی برتر هستند. روش حفاری چکش خارج چال عملکرد ثابتی را به دست می دهد و آن را به انتخابی عالی برای حفاری مولد در سطوح بسیار پایین تبدیل می‌کند.
مته های چکش خارج چال در مقایسه با مته های حفاری درون چاهی، عمر مفید بیشتری دارند. اگر دقت حفاری اولویت باشد، فناوری‌های حفاری درون چاهی مناسب تر هستند. هر دو سبک برای بسترهای نرم و متوسط مناسب هستند. برای استفاده در حفاری بسترهای سخت، دریل های حفاری چکش خارج چال بهترین تجربه را ارائه می دهند.

مته های حفاری چکش خارج چال توسط شرکت های تولیدکننده معتبر برای پاسخگویی به خواسته های کارفرمایان گرامی طراحی می شوند. مته های استاندارد و مطابق با اصول طراحی و ساخت روز دنیا، نرخ نفوذ بالاتر و حفاری سوراخ‌های مستقیم‌تری را نتیجه می دهند.

میله های روش حفاری چکش خارج چال معمولاً از فولاد آلیاژی، با استحکام بالا و 100٪ بازیافتی ساخته می شوند و در طرح ها و قالب های شش ضلعی، گرد و … موجود هستند. این میله ها برای حفاری سوراخ‌های مستقیم‌تر با انحراف کمتر تولید می شوند. مواد اولیه مرغوب به کارگیری شده در تولید این میله ها و فناوری مدرن تولید آن ها موجب عمر طولانی‌تر و افزایش سطح عملکرد و بازدهی آن ها خواهد شد.

در حالی که هر جزء در یک رشته مته بسیار مهم است، آداپتور ساق باید طوری مهندسی شود که در برابر استرس شدید مقاومت کند، زیرا بین میله و مته قرار می گیرد. با استقامت و قابلیت اطمینان، نیروی ضربه ای گسترده از پیستون مته سنگ و همچنین گشتاور چرخشی را بدون ایجاد اتلاف انرژی به رشته مته منتقل می کند.

فولادهای مته یکپارچه برای حداکثر بهره وری در همه کاربردها بسیار مهم هستند. فولاد مته مرغوب، دارای استحکام و چقرمگی بالایی است، مقاومت در برابر سایش عالی را ارائه می دهد و عملیات حفاری کارآمد و اقتصادی را تضمین می کند.

کاهش انحراف در حفاری چاه، کلید دستیابی به بهره وری بیشتر، عمر طولانی تر ابزار، بهبود سطح ایمنی و در نهایت کاهش هزینه های عملیاتی می باشد و آداپتورهای راهنما، مؤلفه ای برای رسیدن به این اهداف هستند.
با تهیه تجهیزات مناسب حفاری، می توانید در عملیات حفاری با استفاده از روش چکش خارج چال و سایر روش های حفاری، کیفیت بالا و حداکثر قابلیت اطمینان عملیاتی را انتظار داشته باشید.

شرکت آرمیکو به عنوان یکی از شرکت های پیشرو در حوزه تولید و تأمین ماشین آلات حفاری با بهره گیری از کارشناسان ممتاز و متخصص در حوزه تجهیزات و خدمات حفاری، خرسند است که آمادگی کامل خود را جهت ارائه مشاوره های تخصصی در زمینه انتخاب دستگاه های حفاری مناسب برای طیف متنوع کاربردهای حفاری مورد نیاز صنایع مختلف فعال در کشور اعلام نماید.
ماشین آلات حفاری به روز و باکیفیت تولیدی مجموعه صنعتی آرمیکو نظیر دستگاه حفاری دریل واگن، دستگاه حفاری راسول، دستگاه حفاری سبک ارس، دستگاه حفاری کرگیری و … با کیفیتی درخور و فناوری ساخت به روز آماده عرضه به کارفرمایان گرامی می باشند. قابل ذکر است که ماشین آلات تولید مجموعه آرمیکو قابلیت سفارشی سازی بر اساس نیازهای متقاضیان محترم را دارا می باشند تا به نحو احسن پاسخ گوی نیازهای حفاری صنایع مختلف باشند.

اگر درصدد تهیه دستگاه حفاری مناسب برای حفر گمانه در معادن، سدسازی، تونلینگ، راه سازی و ژئوترمال و … هستید، پیشنهاد ما دستگاه حفاری دریل واگن می باشد. این دستگاه متشکل از یک مجموعه پاورهد می باشد که به توسط واگن به دکل حفاری نصب شده است و به هنگام عملیات بر روی دکل به سمت بالا و پایین حرکت می کند.

قابل ذکر است که دستگاه حفاری دریل واگن در انواع هیدرولیک دیزلی و هیدرولیک در شرکت آرمیکو طراحی و تولید می شود. همچنین از نظر ساختار در دو دسته مینی دریل واگن و دریل واگن بزرگ قابل تولید می باشد. علاوه بر این ذکر این نکته خالی از لطف نخواهد بود که دریل واگن های ویژه متناسب با درخواست و سفارش کارفرمایان گرامی نیز قابل طراحی و قرارگیری در خط تولید می باشد.

چنانچه مجری پروژه های چال زنی علی الخصوص عملیات حفر معادن سنگ ساختمانی هستید، دستگاهی که می تواند به خوبی خواسته های عملیات حفاری شما را برآورده نماید، دستگاه حفاری راسول (RASOL) می باشد. این دستگاه از نظر ابعاد نسبتاً کوچک بوده و به سبب برخورداری از ویژگی پرتابل بودن مناسب برای پروژه های حفاری در مناطق صعب العبور است. دستگاه راسول در انواع هیدرولیک برقی (موسوم به راسول برق و باد)، هیدرولیک دیزلی (موسوم به راسول دیزل و باد) و فول پنوماتیک (معروف به راسول تمام بادی) تولید و عرضه می شود.

هنگامی که هدف از عملیات حفاری، نمونه گیری جهت شناسایی و آنالیز سنگ و خاک منطقه باشد، از کرگیری استفاده می شود. دستگاه کرگیری یا مغزه گیری یا نمونه گیری عملیات نمونه گیری را با استفاده از روش میله ای انجام می دهد و مکانیزم عملکرد آن به صورت هیدرولیک می باشد. مشخصات فنی تمامی محصولات شرکت صنعتی آرمیکو را می توانید با مراجعه به وب‌سایت مجموعه به نشانی www.armico.ir به طور کامل و جامع دریافت نمایید.