Welchen Kräften wird die Bohrstange beim Gesteinsbohren ausgesetzt?

Die Gewindeverbindungsstange wird auch Verbindungsbohrstange, hydraulische Bohrstange, hydraulische Bohrstange, schwere Bohrstange und Gewindeverbindungsbohrstange genannt. Es ist ein Verbindungsgerät zwischen Gesteinsbohrer, Schaftadapter und Bohrer. Es überträgt die Schlagarbeit und das Drehmoment des hydraulischen Gesteinsbohrers auf den Gewindeverbindungsbohrkopf, um das Gestein zu brechen. Als Nächstes werden wir die verschiedenen Kräfte, denen die Bohrstange während des Gesteinsbohrprozesses ausgesetzt ist, eingehend analysieren, um ihr Funktionsprinzip und ihre Bedeutung aufzuzeigen.

1 Axiale Druckspannung und Zugspannung

Bei Gesteinsbohrarbeiten erzeugt der hochfrequente, leistungsstarke Hydraulikkolben des Gesteinsbohrers eine Schlagkraft, die auf den Schaftadapter wirkt und über das Gewindeende des Schaftadapters auf die Bohrstange übertragen wird. Anschließend wird sie über die Bohrstange auf den Bohrkopf übertragen, und schließlich wirkt der Bohrkopf auf das Gestein. Nach dem Aufprall auf das Gestein wird eine Reaktionskraft erzeugt, die über den Bohrkopf zurück auf die Bohrstange übertragen wird, wodurch die Bohrstange während des Gesteinsbohrvorgangs axialer Druck- und Zugspannung ausgesetzt wird. Diese Spannung stellt die Festigkeit und Stabilität der Bohrstange auf die Probe.

2 Biegespannung

Da es sich bei der Bohrstange um eine schlanke Stange handelt, können Faktoren wie Unebenheiten, ihr Eigengewicht, Axialschub und die Aufprallkraft des Gesteinsbohrers dazu führen, dass sie sich verbiegt und verformt. Diese Biegeverformung führt zu einer nichtlinearen Übertragung der Aufprallenergie, wodurch die Bohrstange während des Gesteinsbohrvorgangs einer Biegespannung ausgesetzt wird.

3 Torsionsbeanspruchung

Während des Gesteinsbohrvorgangs wird die Bohrwerkzeugbaugruppe (einschließlich Schaftadapter, Bohrstange, Verbindungshülse und Bohrkopf) durch den rotierenden Teil des Gesteinsbohrers angetrieben und gedreht. Während des Rotationsvorgangs muss die Bohrstange verschiedene Rotationswiderstände überwinden und ist daher Torsionsspannungen ausgesetzt. Dies erfordert, dass die Bohrstange über eine ausreichende Torsionsfestigkeit verfügt, um ihre Stabilität und Haltbarkeit während des Gesteinsbohrvorgangs sicherzustellen.

4 Reibung von Bohrlochwand und Gesteinsschlacke sowie Auswaschung und Korrosion durch Schlackenwasser

Während des Gesteinsbohrvorgangs ist die Bohrstange außerdem der Reibung der Bohrlochwand und der Gesteinsschlacke sowie der Scheuerung und Korrosion durch Schlackenwasser ausgesetzt. Diese äußeren Faktoren führen zu Verschleiß und Korrosion der Oberfläche der Bohrstange und beeinträchtigen dadurch ihre Lebensdauer und Leistung.

5 Spezielle Operationen von Bohrstangen beim Felsbohren

Während des eigentlichen Gesteinsbohrvorgangs kann der Bediener auch auf einige besondere Situationen stoßen, z. B. wenn die Bohrstange zum Brechen von Ankern, beim Strahlen glatter Oberflächen, beim Feststecken des Bohrers, beim Herausziehen und Ziehen des Bohrers und beim Leerbohren verwendet wird. Diese besonderen Vorgänge stellen höhere Anforderungen an die Gesamtleistung der Bohrstange. Beispielsweise muss die Bohrstange beim Brechen von Ankern größeren Biege- und Torsionsspannungen standhalten; beim Strahlen glatter Oberflächen muss die Bohrstange den Auswirkungen von hohen Temperaturen und hohem Druck standhalten; wenn der Bohrer feststeckt oder gezogen wird, muss die Bohrstange größeren Zugspannungen standhalten.