DTHハンマーダウン圧力：リグゲージの数値は嘘をついている
3本の棒を差し込んだところで、ハンマーの音がおかしくなり始めた。鋭くリズミカルな音ではなくまあまあピストンが岩にしっかりと固定されたビットに着地する音――どちらかというと、蝶番が緩んだドアが鳴るような、くぐもったノック音だった。掘削作業員は送りゲージを確認した。圧力は適正値だったので、少しだけ圧力を上げた。すると音はさらにひどくなった。
2時間後、彼らは紐を引いた。ドリルビットの表面から4つの超硬ボタンが完全に外れており、スプラインは熱で青く変色していた。
あの乗組員たちはマニュアル通りに全てをこなしていた。だが、マニュアルが間違っていたのだ。
私は長年DTHハンマーに携わってきたので、これが現場で最もよくあるミスであり、ビットやロッド、そして作業時間を他のどんなミスよりも早く消耗させることを知っています。そこで、誰も教えてくれなかったダウンプレッシャーに関する事実、そして私が請負業者の予算でこのミスを経験する前に誰かに教えてもらいたかったことをお伝えします。
ゲージが実際に何を示しているのか
多くの人が勘違いしているのはここです。掘削装置に表示される圧力値は、ハンマーが穴の底で感じる圧力を示すものではありません。これは、仕掛けが上部でどれだけの力を加えているかを示しています。これらは2つの異なる数値であり、ロッドを追加するたびにその差は大きくなります。
ハンマーは岩にしっかりと押し付けられた状態を保つ必要があり、そうすることでピストンが跳ね返らないビットに着地します。この圧力は、掘削装置からの送り込み圧力と、その下に吊り下げられたドリルストリングの自重という2つの要因から生じます。4～5ロッドの深さまで掘り進むと、このストリングの自重が大きな役割を果たします。ゲージの圧力だけを基準に送り込み圧力を設定し、ストリングの自重を無視していると、それは当てずっぽうになってしまいます。そして、深く掘り進むほど、その当てずっぽうは悪くなります。
正直に言うための大まかな方法：ビット径1インチあたり500ポンド（約9kg/mm）の圧力で、深く掘り進むにつれて、ハンマーの実際の負荷がほぼ一定になるように、開始圧力からロッドの重量を差し引いてください。これはあくまで目安であり、絶対的な法則ではありません。地盤の状態は変化するため、圧力もそれに合わせて調整する必要があります。
穴を開ける前にハンマーのデザインが重要な理由
適切な圧力をかけるためには、予測可能な挙動を示すハンマーを選ぶことが重要であり、そのためには最初のカラーを取り付ける前に確認できるいくつかの点があります。
ピストン質量。ピストンの重量はビットの重量に近い値であるべきです。0.8～1.1の範囲最適なバランスは、ピストンがビットに対して重すぎるとハンマーの全体的な出力が低下することです。軽すぎるとピストンがビットから跳ね返り、穴の底からエネルギーと打撃効率が無駄になってしまいます。
シンプルな構造。同じ掘削条件であれば、シンプルなハンマーの方が故障しにくい。ピストンは浸炭焼入れ鋼でできており、表面に複雑な切削加工を施すと応力集中点となり、疲労寿命を縮める。凝った機械加工は販売促進の宣伝にはなるが、ピストンの寿命を延ばす効果はない。
衝撃エネルギーと周波数の関係。これが実際に付き合っていくトレードオフです。ストロークの長い重いピストンは、一撃あたりのエネルギーが大きくなります。これは、破壊に真の破壊エネルギーを必要とする硬岩には最適です。軽いピストンはサイクルが速く、1分あたりの打撃回数は増えますが、一撃あたりの威力は弱くなります。ハンマーの威力はおおよそ衝撃エネルギー×周波数なので、タダで手に入るものはありません。地面に合わせてハンマーを選び、地面がトレードオフを受け入れるのです。岩の臨界エネルギー閾値を超えている限り、周波数が映像を撮る決め手となります。
間違える可能性のある2つの方法
ハンマーを岩石に合わせて適切な圧力で打ち込んだとしても、どちらの方向にも吹き飛ばしてしまう可能性があり、どちらの方向にも費用がかかります。
プレッシャーが大きすぎる。人々を驚かせるのは次の方法です。飼料圧力をさらに高めること浸透率を向上させない。岩は、リグがどれだけ強く押し込んでも気にしません。岩が気にするのは、ピストンがどれだけのエネルギーを伝達するかだけです。必要以上に重くすると、ビットが岩に強く打ち込まれ、超硬合金が摩耗します。結果として、ビットの寿命が短くなり、ボタンの摩耗も早くなり、1メートルあたりのコストも高くなります。1シーズンに2回もボタンを購入した経験のある人なら、このことを二度説明される必要はないでしょう。
圧力が弱すぎる。あまり目立たない失敗、そしてある意味ではより厄介な失敗。ハンマーが岩にしっかりと固定されていないと、跳ねたり滑ったりし始める。
吹き付け作業中にドリルビットが滑り、穴が垂直に開かない。
スライド式のビットでは、超硬ボタンが表面から飛び出してしまうことがある。これは、ピストンが空振りしたり、ハンマー全体が停止したりする、典型的な作業失敗の原因となる。
ストレートシャンクのドリルビットはふらつき始め、ドリルストリングは横方向にずれ、チャックのスプラインとビットシャンクは過熱します。いったん熱による損傷が始まると、故障するかどうかではなく、いつ故障するかの問題になります。
ハンマー部品に残留応力が蓄積され、デッキを通して感じられる振動が発生しますが、どれだけ送り速度を上げても振動を抑えることはできません。
どちらにしても、弦は穴から外れた時に損傷し、長さの計測値は逆になってしまう。
実際にどう対処すべきか
どれも華やかなことではないが、効果は絶大だ。
弦の太さを把握しておきましょう。ゲージの表示だけで張力を決めないでください。
ビット径1インチあたり500ポンドから始め、そこから調整してください。深く掘り進むにつれて圧力を下げ、ビットが目に見えて食い込んでいない場合にのみ圧力を上げてください。
ハンマーを地盤に合わせて調整する：硬い岩盤には破壊エネルギー、柔らかい地層には周波数を重視する。
ダイヤルではなく、音と速度を信じなさい。岩に打ち付けられたハンマーの音は、岩に跳ね返るハンマーの音とは異なります。安定した地層では、耳の音はほとんどの計器よりも信頼できます。
これは、どのメーカーのハンマーを使っても当てはまる真実の一つです。Xuanhuaスタイルの360、バルブ付きの輸入ハンマー、あるいはGaea Rock独自のDTHシリーズなど、メーカーが何であれ、物理法則は変わりません。
DTH掘削装置を設置する際に、穴のサイズや岩の種類に合わせてハンマーとビットの組み合わせについて相談したい場合は、ガイア Rockが毎日行っている業務です。穴の直径、地層、掘削深度をお知らせいただければ、修理工場でシーズンを過ごすことのない最適な組み合わせ選びをお手伝いいたします。
