In the mining and construction industries, hand drills are used to carry out many processes related to excavation and auxiliary works. Hand drilling is commonly applied for making small diameter holes, especially in hard-to-reach places. In the case of manual drilling, an important parameter is drilling resistance, especially torque. Drilling tools are subject to wear, which has a negative impact on the process of drilling, including resistance and efficiency. A blunt tool lowers the drilling speed and puts more strain on the operator. The article presents the results of laboratory tests of selected parameters of the drilling process carried out with a hydraulic rotary drill. The tests were performed with the use of new drill bits as well as drills characterized by a various degree of wear. The tests were carried out for popular, frequently applied rotary drilling tools, on a unique laboratory stand that enabled setting the feed force and measuring the torque, rotational speed, drilling path, drilling speed as well as the in and out pressure of the drill. A number of characteristics were determined as a function of time and depth of the drilled hole. It was found that tool blunting affects the drilling process in various ways, whereas the intensity of this influence is determined by the type of blunting. The test results can pro-vide a basis for developing a criterion for replacing a drill bit with a new one.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Podczas prowadzonych prac wiertniczych w otworze przewód wiertniczy pełni bardzo ważną rolę w wierceniu obrotowym przenosząc ruch obrotowy od urządzenia wiertniczego, znajdującego się na powierzchni ziemi, do świdra pracującego na dnie odwiertu oraz doprowadzając płuczkę wiertniczą od pomp płuczkowych ustawionych na powierzchni ziemi do świdra na dnie odwiertu. Jest on narażony na pracę w bardzo trudnych warunkach, gdyż działają na niego różne siły obciążające jak i narażony jest na ścierające działanie skał odwiertu, które powoduje jego zużycie. Dlatego konieczna jest regeneracja wytartych zworników rury płuczkowej poprzez napawanie warstwy twardej za pomocą urządzenia Skye HB 101 (Fot. 6) metodą DURABAND NC (Fot.5).
EN
During drilling work in the borehole, the drill pipe plays a very important role in rotary drilling because it transfers the rotary motion from the drilling device located on the ground to the drill bit working at the bottom of the well and supplies the drilling fluid from the mud pumps set on the ground to the drill bit at the bottom borehole. It is exposed to work in very difficult conditions, because it is subject to various loading forces and is exposed to the abrasive action of rocks on the well’s wall, which causes wear. Therefore, it is necessary to regenerate the worn flush pipe jumpers by padding the hard layer with the Skye HB 101 device (Photo 6) using the DURABAND NC method (Photo 5).
Technika wiertnicza jest stosowana w górnictwie podziemnym od wieków. Pierwotnie była związana z rozrywaniem skał, w tym z zastosowaniem techniki strzałowej. Od około 80 lat w podziemnym górnictwie węglowym podejmowane są próby zastosowania techniki wierceń wielkośrednicowych wprost do eksploatacji miękkich kopalin: węgla kamiennego, soli. Postęp techniczny sprawił, że technologię wierceń wielkośrednicowych zastosowano także do eksploatacji niektórych złóż żyłowych rud.
EN
Drilling technology has been used in underground mining for ages. Originally it involved breaking rocks apart, including blasting. For about 80 years, in underground coal mining attempts have been made to apply large diameter drilling directly to mine soft minerals: coal and salt. Technical progress has made it possible to use the large diameter drilling technology also to mine some vein ore deposits.
Stosowane obecnie w górnictwie ręczne wiertarki obrotowe mogą być zasilane energią elektryczną, pneumatyczną lub hydrauliczną. Ze względu na duży moment obrotowy oraz mały wskaźnik masy do momentu obrotowego wiertarki hydrauliczne sprawdzają się znakomicie w wielu zastosowaniach. W artykule przedstawiono stanowisko do pomiaru parametrów procesu wiercenia wiertarką hydrauliczną z silnikiem satelitowym. Stanowisko umożliwia pomiar ciśnienia na zasilaniu i spływie do 40 MPa, bezpośredni pomiar momentu obrotowego do 175 Nm, prędkości obrotowej do 250 obr./s, jak również mechanicznej prędkości wiercenia do 5 m/s. Konstrukcja stanowiska umożliwia zadawanie siły docisku do 1600 N i wykonywanie otworów o długości do 410 mm. Po zastosowaniu odpowiedniego kołnierza możliwe jest przeprowadzenie badań innych obrotowych wiertarek hydraulicznych o parametrach zgodnych z parametrami stanowiska.
EN
Rotary drills currently used in mining can be powered by electric, pneumatic or hydraulic power. Due to high torque and a small mass to torque indicator, hydraulic drills perform well in many applications. The article presents the stand for measuring the parameters of drilling process with the use of hydraulic drilling machine with satellite motor. The stand enables measurement of power and flow pressures up to 40 MPa, direct torque measurement up to 175 Nm, rotational speed up to 250 rps, as well as mechanical drilling speed up to 5 m/s. The construction of the stand allows the force to be applied to 1600 N and the drilling of holes up to 410 mm. After using the appropriate flange it is possible to conduct tests of other rotary hydraulic drills with parameters consistent with the parameters of the stand.
The rotary drilling of rock is widespread technology in mining and in tunnelling. The paper describes the results of research by aim to find relationships between optimal drilling and sound signal of drilling machine. The optimisation criterion has been formulated as the minimisation of specific energy with maximal effective speed of drilling in process of the rock disintegration. The research in this field has been made on experimental drilling stand. Our monitoring system has measured following variables: pressing force of core drill, revolutions of drilling head, length of drilling, time, power, acoustic signals. For measurement of acoustic signals have been used very sensitively sound meter Mediator 2238. From this measurement have been processed acoustic spectrums. Then we are found relationships between optimal control of drilling and composition of acoustic spectrum. On base of experimental results, we can formulate the optimal control following: "To achieve the minimum difference between the equivalent sound level at the load and idle modes only at the representative frequency. The representative frequency dependences on type of the rock". New method based on these relationships enables the optimal control of drilling machine by using measured acoustic signals only.
PL
Obrotowe rozdrabnianie skał jest bardzo rozpowszechnioną technologią w górnictwie i drążeniu tuneli. Artykuł opisuje wyniki badania zależności pomiędzy optymalnym rozdrabnianiem skał a sygnałem akustycznym narzędzia rozdrabniającego. Kryterium optymalizacji jest minimalizacja dostarczonej energii podczas rozdrabniania przy prędkości rozdrabniania z maksymalną efektywnością. Badania przeprowadzono na eksperymentalnym stanowisku badawczym. Opracowany system monitorowania rejestruje następujące parametry: siłę docisku wiertła, obroty narzędzia rozdrabniającego, długość odwiertu, czas, moc, sygnał akustyczny. Podczas eksperymentów użyto czujnika poziomu sygnału akustycznego Mediator 2238. Pomiary te posłużyły do wyznaczenia widm akustycznych procesu rozdrabniania. Przy poszukiwaniu zależności pomiędzy optymalnym sterowaniem prędkością obrotową narzędzia a zestawem widm akustycznych założono minimalną różnicę pomiędzy widmem akustycznym samego wiertła przy jego ruchu jałowym i podczas procesu rozdrabniania, przy jednakowych parametrach eksploatacyjnych. Widmo akustyczne zależy nie tylko od parametrów eksploatacyjnych wiertła, ale także rodzaju rozdrabnianej skały. Ta nowa metoda oparta na opisanej zależności pozwala na sterowanie optymalne maszyną rozdrabiającą wyłącznie na podstawie sygnału akustycznego.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Eksploatacyjne zwiercanie pokładów węgla jest techniką wybierania, która zdobyła już sobie miejsce w światowym górnictwie węglowym. Zastosowanie techniki wiercenia okrętnego do urabiania węgla jest obecnie rozwijane w kilku krajach świata jako technologia służąca zmniejszaniu strat złoża z przyczyn eksploatacyjnych. Jedynym wyjątkiem samoistnego stosowania technologii zwiercania węgla w podziemnym górnictwie węglowym jest górnictwo ukraińskie. W tym kraju jednak stosuje się odmienne podejście do wykorzystania już udostępnionych zasobów węgla. W artykule dokonano przeglądu technik i poglądów na zwiercanie eksploatacyjne węgla. Przedstawiono także przykłady współczesnych rozwiązań technicznych i technologicznych eksploatacyjnego zwiercania węgla w górnictwie podziemnym.
EN
Exploitation drilling of coal seams is a winning technique which won recognition in world-wide coal mining. Applications of the rotary drilling technique for coal winning is at present developed in a few countries in the world as a technology used to reduce deposit losses due to exploitation reasons. The only except of the self-contained application of coal drilling technology in underground coal mining is Ukrainian mining. But in this country there is a different approach to use already developed coal reserves. A review of techniques and views on exploitation drilling of coal is presented. Also examples of the present technical and technological solutions of exploitation drilling of coal in underground mining are presented.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W prezentowanym artykule omówiono energetyczne problemy przemysłowego wiercenia otworu strzałowego koronką (świdrem) nowej generacji z obrotowymi nożami stycznymi. Wskazano, że przy wierceniu koronką nowej generacji wytwarzane grube zwierciny, energetycznie pożądane, mogą być nie wynoszone z otworu, jeśli parametry techniczne stosowanej wiertnicy nie spełnią wymogów wynikających z pracy narzędzia wiercącego. Słabe usuwanie zwiercin stosowaną w badaniach wiertnicą może być głównym czynnikiem ograniczenia pracy koronki nowej generacji wytwarzającej w procesie wiercenia duże zwierciny (okruchy skalne).
EN
In the paper are discussed problems that appear in industrial drilling of the shot holes with the use of the new generation head (drill) equipped with rotary tangent bits. It has been shown that rough chips are produced in the drilling process when new generation heads are used. Such chips are required from the energetic point of view however they must not be thrown off the drilled hole when the technological parameters of the drilling rig do not fulfil demands resulting from the drilling tool operational mode. Poor transportation of drilling rigs applied in experiments could be the main factor that results in limitation of the operational use the new generation head owing to large chips (rock pieces) produced in the drilling process.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Wahania, które się pojawiają w przewodzie wiertniczym w trakcie pogłębiania otworu wiertniczego, mają duży wpływ na pracę narzędzi wiertniczych oraz kruszenia skał na dnie odwiertu. Reżimy dynamiczne oraz charakterystyki wahań zależą od różnych czynników naturalnych i technologicznych, których wzajemny wpływ trudno jest prognozować. Dlatego ważny jest wybór rozwiązań technologicznych dla celowego sterowania reżimami dynamicznymi pracą świdra, co wymaga prowadzenia symulacji w każdym konkretnym przypadku. W pracy przedstawione są pewne wyniki symulacji procesów dynamicznych układu "przewód wiertniczy-świder-dno otworu" dla wiercenia obrotowego na podstawie pakietu programów, które uwzględniają bazy danych, dotyczących typu świdra, przewodu wiertniczego, amortyzatorów i in.
EN
Oscillations in drill bore parameters values in the course of deepening strongly influence the work of drilling tools and rock crushing on the bottom. Dynamic regimes and characteristic of oscillations depend on various natural and technological factors, and their interrelations are difficult to forecast. Therefore, it is crucial to properly select drilling tools to purposefully control the dynamic regimes with drill bit operation, which requires a simulation in cach case. Some results of simulation of "string-bit-bottom" system dynamic processes are presented for rotary drilling on the basis of a software packages taking into account databases, type of bit, string, compensators etc.
W artykule przedstawiono dotychczasowe osiągnięcia w zakresie konstrukcji i wdrażania niekonwencjonalnych koronek (świdrów) z wymiennymi obrotowymi nożami stycznymi do obrotowego wiercenia w skałach średniej zwięzłości. Oryginalność rozwiązań została potwierdzona uzyskanymi przez autorów patentami. Analizy teoretyczne, badania laboratoryjne i przemysłowe nowej generacji koronek prowadzone są od 1994 roku do chwili obecnej w ramach (trzech kolejnych) uzyskiwanych projektów badawczych (grantów).
EN
In the paper are presented actual advances in design and application of nonconventional drilling heads (drills) with replaceable rotational tangential edges for rotary drilling in rocks of medium compactness. These original solutions have been confirmed by patents the authors obtained. Theoretical analyses, laboratory and industrial tests of new generation drilling heads are carried since 1994 till now within three subsequent government research projects.
W artykule omówiono rezultaty osiągnięte przy wierceniu otworów strzałowych w złożu gipsu narzędziami nowej generacji z obrotowymi nożami stycznymi. Wyniki badań porównano z wynikami osiągniętymi koronką tradycyjną. Podkreślono, iż wiercenie otworu polega na ciągłym cyklicznym odsłanianiu nowej powierzchni, któremu towarzyszy tworzenie się okruchów skalnych. Wytworzone w procesie wiercenia duże okruchy skalne oznaczają pracę narzędzia z minimalnym nakładem energii i z dużą wydajnością. Nowe konstrukcje koronek z obrotowymi nożami stycznymi wykazały się znakomitymi wskaźnikami energetycznymi w porównaniu z koronką tradycyjną i stanowią nową jakość w procesie wiercenia otworów w skałach średniej zwięzłości.
EN
In the paper are discussed results obtained in the shot holes drilling in the gypsum bed by the new generation tools with rotary tangent bits. Test results have been compared with those obtained by the traditional heads. Hole drilling consists in continuous and cyclic exposition of the new surface and following formation of the rock chips. The minimum energy consumption and high efficiency arę obtained as the result of large chips formed in the drilling process. The new structures of heads with tangent rotary bits proved excellent energetic indexes in comparison with traditional heads and are the new ąuality in the holes drilling process in rocks of the medium cohesion.
W artykule zamieszczono niektóre rezultaty badań przemysłowych koronek z nożami obrotowymi stycznymi. Zestawione porównawczo wyniki badań prędkości wiercenia koronek nowej generacji z koronkami skrawającymi (tradycyjnymi) i świdrami gryzowymi są zawsze korzystniejsze dla koronek nowej generacji i dobitnie świadczą o celowości podjętych nowych rozwiązań konstrukcyjnych narzędzi do wiercenia obrotowego w górnictwie odkrywkowym.
EN
In the paper are presented some results of industrial tests of heads with tangential rotary bits. The test results of drilling velocity obtained with new generation heads compared with traditional cutting heads and sawtooth bits clearly prove the purposefulnes of new designs of tools rotary drilling in surface mining.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.