Tu je podrobný rozpis prečo a ako:
1. Hlavný mechanizmus: Spotreba energie
Vŕtanie je proces lámania horniny a odstraňovania odrezkov. Tvrdšie kamene:
Vyžaduje väčšiu silu (energiu nárazu) na iniciovanie a šírenie trhlín.
Spôsobuje rýchlejšie opotrebovanie vrtákov (gombíky, frézy), čím sa znižuje ich účinnosť. Tupý vrták vŕta oveľa pomalšie.
Odolajte prieniku, čo znamená, že každý cyklus úderu alebo rotácie vytvára menšiu hĺbku rezu.
2. Kvantifikácia vplyvu
Rovnica rýchlosti vŕtania: Pri nárazovom vŕtaní je rýchlosť prieniku často aproximovaná ako nepriamo úmerná pevnosti v tlaku horniny. Dvakrát tvrdší kameň môže mať za následok menej ako polovičnú rýchlosť vŕtania, pričom všetky ostatné sú rovnaké.
Špecifická energia: Ide o energiu potrebnú na odstránenie jednotkového objemu horniny. Tvrdšie horniny majú oveľa vyššiu špecifickú energiu, čo sa priamo premieta do pomalšieho postupu pri danom príkone.
3. Ďalšie vlastnosti hornín, ktoré spolupracujú s tvrdosťou
Zatiaľ čo „tvrdosť“ (často meraná ako jednoosová pevnosť v tlaku - UCS) je primárna, interaguje s ďalšími vlastnosťami:
Abrazivita: Rýchlejšie sa opotrebováva nástroje, čím sa zvyšuje strata rýchlosti v dôsledku tvrdosti.
Krehkosť vs. ťažnosť: Krehké horniny (ako niektoré žuly) sa lámu čistejšie ako ťažné, čo môže niekedy čiastočne kompenzovať vplyv vysokej tvrdosti.
Lom a textúra: Veľmi tvrdá, ale silne rozbitá hornina môže vŕtať rýchlejšie ako masívna, stredne tvrdá hornina, pretože zlomy poskytujú roviny slabosti.
4. Dôsledky pre vŕtanie
Miera penetrácie (ROP): Toto je priama miera rýchlosti (metre za hodinu). Tabuľky ROP pre vrtné súpravy vždy ukazujú prudký pokles so zvyšujúcou sa silou horniny.
Náklady na meter: Nižšia rýchlosť + vyššie opotrebenie vrtáka=výrazne zvýšilo náklady na vŕtanie do tvrdej horniny.
Výber stroja: Extrémne tvrdé skalné útvary vyžadujú na dosiahnutie životaschopných rýchlostí vysoko{0}}výkonné,-nárazové súpravy (napr. výkonné hydraulické horné kladivo alebo DTH súpravy). Štandardné súpravy môžu byť neúčinné.
5. Ako vŕtačky zmierňujú vplyv tvrdosti
Optimalizované vrtáky: Použitie vrtákov s vynikajúcimi karbidovými triedami, optimálnou veľkosťou/rozostupom gombíkov a špecializovanými tvarmi pre tvrdé abrazívne horniny.
Nastavenie parametrov: Zvýšenie príklepového tlaku/energie a rotačnej sily (krútiaceho momentu) a zároveň potenciálne zníženie rýchlosti otáčania, aby sa zabránilo nadmernému opotrebovaniu bitov.
Pokročilé technológie: Používanie vysokofrekvenčných{0}}hydraulických vrtákov, účinných systémov prenosu rázových vĺn a automatizovaného riadenia na zabezpečenie optimálneho prenosu energie.
