EN
Тау жыныстары қабатының қасиеттерін анықтау: біріктірілген сығылу беріктігі (UCS), әйнекке ұқсас тау жыныстарының әсері және қабаттың өзіндік әрекеті
Біріктірілген сығылу беріктігі (UCS) мен Сершардың әйнекке ұқсас тау жыныстарының әсерінің (Cerchar ABR) оқ тістерінің жұмыс істеу шектеріне әсері
UCS — тау жынысына өту үшін қажетті энергия деңгейін анықтайды. 200 МПа-дан жоғары беріктіктегі қабаттарға тау жынысының қирауын болдырмау үшін арнайы жобаланған тіс геометриясы қажет. Сершардың әйнекке ұқсас тау жыныстарының әсері индексі (Cerchar ABR) тау жынысының әйнекке ұқсас қасиетін анықтайды. Кварц мазмұны бар және ABR көрсеткіші 4-тен жоғары қабаттар карбидтің құрылымдық тұрақтылығын жұмсар шағын тау жыныстарымен салыстырғанда 300% артық тозуына әкелуі мүмкін. Келесі жұмыс істеу шектері өткізілген жерде жиналған деректер негізінде белгіленді:
UCS < 50 МПа: Қалыпты конусты тістер тиімді жыныс үнтігін түзу үшін қолданылады
UCS 50 – 150 МПа: Карбидтің ұштары сығылуға төзімді трещиналарға шыдамды болу үшін күшейтілген
UCS 150 МПа: Микроскалываниеға қарсы төзімділік қамтамасыз ету үшін алғы шегінген қорытпалар қажет
Бұл қасиеттер механикалық сипатқа ие және тістерді таңдауды шектейді. Дұрыс сәйкестендірілмеген тістер тозу жылдамдығын 70% құрайды және әлдеқайда төмендейді («Тоннельдік журнал», 2023 ж.)
Сланец, кварцит, гравий және тоңыған топырақ қабаттарындағы тозу механизмдерінің айырмашылығы
Тозу әдістері өзіндік геологиялық қалыптасулары бар көптеген геологиялық құрылымдар бар:
Қалыптасу Тозу механизімі Тістерге әсері
Сланец Абразивтің адгезиялық тозуы Карбид ұштары дөңгеленеді
Кварцит Микротілу абразивтері Тіс шеттері мен ойыстарының сынғыштығы
Гравий Соққылы бөліну Тіс шеттерінің сынғыштығы
Тоңыған топырақ Жылулық усталғыштық механизмі –20°C температурада абразиялық әсерден пайда болған сынғыштықтар
Кварцитте микротілу тән абразия және гравийде соққылы бөліну груб (ірі) табиғаттағы соққылы тозуға бағынады. Тоңыған топырақтың механизмі күрделі, себебі мұз әртүрлі топырақты біріктіріп тоңызып, ірі механикалық табиғаттағы соққылы абразиялық әсер көрсетеді. Бұл механизмдерді тану маңызды, әсіресе тозу үлгілері гибридтесетін және апат қаупін арттыруы мүмкін ауысу аймақтарында.
Оқ тәрізді тістерді геометриясы мен материалдық құрамы бойынша таңдау
Конустық, BKH және BTK сериялары: тас кесіндісінің сынуы кезіндегі тастың әрекетіне қатысты оқ астындағы тістердің геометриясы және тасқа түсетін жүктеме
Геометрия тастың сыну кезіндегі әрекетімен байланысады. Тістер конустық болған кезде олар сынуын концентрациялайды, сондықтан олар шифт тәрізді сынғыш біртекті қатты массадан тұратын тасты сындыру үшін ең жақсы жұмыс істейді. Осы жерде олар сынуының таратылуын бақылау үшін ең тиімді. Кварцит-шифер қабаттарының аралас қабаттары жағдайында BTK сериясының кеңейген табаны бар тістері үлкен түйісу аймағы бойынша жүктемені тиімдірек таратады және өрістік зерттеулер бойынша нүктелік жүктемелерді 40%-ға дейін төмендетеді. BKH геометриясы асимметриялық кесу қыры арқылы ұсақтауды оптималдауға бағытталған және өте абразивті қабаттарда 18–22% тезірек тереңдікке кіруін қамтамасыз еткен. Тас біртекті болған кезде конустық тістер ең жақсы жұмыс істейді, ал тас әртүрлі деңгейде боксальды жүктеме әсерінен қабатталған болса, BTK дизайнындағы тістер кесу тиімділігін 92% құрайды.
Вольфрамды карбид пен карбидпен қапталған және қоспалы болат: Әртүрлі жер беті жағдайлары үшін тозуға төзімділік пен соққыға беріктікті бағалау
Материалды таңдау — тозуға төзімділік пен соққыға беріктік арасында тепе-теңдікті сақтау үшін тұрақты теңдестіру болып табылады.
Материал түрі Ең жақсы қолданылатын саласы Тозуға төзімділігі Соққыға беріктігі Шектеулер
Вольфрамды карбид абразивті тастарда ең тұрақты материал болып табылады және кремнийге бай қабаттарда 3,2 есе ұзақ қызмет ету өмірін қамтамасыз етеді. Алайда оның сынаулылығы динамикалық жүктемелер ортасында мәселеге айналады. Қоспалы болат жарылған, тұрақсыз тастарда ең тиімді болып табылады және жақсы соққы сіңіру қабілетіне ие, бірақ абразивті жағдайларда тозу деңгейі 70% құрайды. ASTM F2670 стандарты бойынша жер қазу құралдарын сынақтан өткізу нәтижелеріне сәйкес, карбидпен қапталған тістер вольфрамды карбидтің тозуға төзімділігінің 85%-ын қамтамасыз етіп, соққы сіңіруді 200% арттырады. Тоңыған топырақта бұл ұштар мұздың адгезиясын 30%-ға азайтады және минус температурада өткірлігін сақтау қабілетін сақтайды.
Сала аумағында тексерілген және сәйкестендірілген оқ тістері: Геологиялық карталаудан операциялық өнімділікке дейін
Оқ тістерін таңдаған кезде SPT-N, CPT-qc және бұрғылау журналы деректері маңызды болып табылады
Тиімді оқ тістерін таңдау геотехникалық деректердің стандартталған түріне негізделеді. Стандартты тесіп өту сынағы (SPT-N мәні) топырақтың кедергісін сандық түрде бағалайды; конустық тесіп өту сынағы (CPT-qc) басында біртекті қабаттардағы кедергіні сандық түрде бағалайды, ал бұрғылау журналы қандай тау жынысының бар екенін және оның қандай тығыздықта сынғанын растайды. Бұлардың барлығы бірге ашық қабаттардағы тозу мен соққы жүктемесін болжауға мүмкіндік беретін болжамдық модель құруға мүмкіндік береді, сондықтан таңдау дәлелдерге негізделген және әртүрлі қабаттардағы сынақ-қателік әдісімен орнатуға негізделген.
Жағдай бойынша дәлел: 12 автокөлік жолы жобасы бойынша кварцит–сланец аралас қабаттарында BTK-47K оқ тістерін қолданғанда қызмет көрсету мерзімі 220% ұзақтығына кеңейтілді.
Операциялық тексеру деректерге негізделген сәйкестендірудің нақты әлемдегі әсерлерін көрсететін дәлел береді. Кварцит–сланец аралас қабаттары арқылы өтетін 12 автокөлік жолы жобасында BTK-47K оқ тістері басқа нұсқаларға қарағанда қызмет көрсету мерзімін 220% арттырып, жоғары нәтиже көрсетті. Бұл өсу Cerchar ABR мәндерінің өлшенген мәндері мен қабаттар арасындағы көшудің геометриялық оптимизациясымен қатар, дұрыс карбид маркасын таңдау нәтижесінде болды. Әртүрлі аймақтарда жүргізілген көптеген жобалардың нәтижелері таңдалған модельдердің аймақтық геологияға негізделген сенімділігі мен кеңінен қолданылуын көрсетеді.
Жиі қойылатын сұрақтар
Шектеусіз сығылу беріктігі (UCS) дегеніміз не?
Шектеусіз сығылу беріктігі — бұл тас қандай шектеусіз сығылу күшіне шыдай алатынын көрсететін шама. Тасқа тереңдете өту үшін дұрыс оқ тістерін таңдау үшін UCS-ті ескеру маңызды.
Cerchar әшекейлеушілік индексі (Cerchar ABR) дегеніміз не?
Cerchar ABR – бұл тау жыныстарының әртүрлілігін бағалау көрсеткіші. Ол карбидті ұштардың ыдырау қаупі туралы ақпарат береді. Кварцтың мол болуымен сипатталатын тау жыныстары әдетте жоғары ABR (4) мәніне ие болады және сондықтан ыдырау қаупі де жоғары болады.
Оқ тістерінің геометриялық пішіндері қандай ауқымда болады?
Конусты, BTK-сериялы немесе BKH-сериялы оқ тістерінің геометриясы тау жыныстарына сәйкес құрылған. Конусты тістер сынық тау жыныстары үшін, BTK – қабаттасқан тау жыныстары үшін, ал BKH – әртүрлілігі жоғары қабаттарды тесуге ең қолайлы.
Оқ тістері қандай материалдардан жасалады?
Оқ тістері вольфрам карбидінен, карбидті ұшты құрамдардан немесе қоспалы болаттан жасалады. Әрбір материал әртүрлілікке қарсы төзімділіктің әртүрлі дәрежесін ұсынады, бірақ соғуға төзімділікпен теңестіріледі.
Геотехникалық деректерге негізделген оқ тістерін таңдау қалай жүзеге асады?
Тістерге тау жыныстарының қандай түрлерінің ыдырауы әсер ететінін болжау үшін SPT-N мәндері мен CPT-qc қосымша деректері және скважиналық журналдағы деректер бағаланады; бұл әсер ететін соғу энергиясы деңгейін анықтауға негіз болады. Бұл деректер оптималды тіс таңдауын анықтайды.
