DTHハンマーにはどれくらいの重さをかけるべきか？答えは掘削するメートル数によって変わる。
3人の掘削作業員にDTHハンマーの送り圧力を尋ねれば、3通りの答えが返ってくるでしょう。しかも、深さによって3人とも間違っている可能性があります。DTHリグの送り圧力は、一度設定すればそのまま放置できるパラメータではありません。ビット径、岩盤の硬度、そして何よりも重要な点として、すでに孔内に残っているドリルストリングの長さによって変化する、常に変化する目標値なのです。
正しい数値を算出する方法と、どちらの方向に間違った数値を出すとビットやハンマーが破損してしまう理由を説明します。
給水圧力の役割：ただ所定の位置に留めておくこと
DTHハンマーは、送り機構ではなくピストンによって破砕作業を行います。送り圧力の役割はただ一つ、ビットを孔底にしっかりと接触させ、ピストンのエネルギーがハンマーを通して跳ね返るのではなく、岩盤に伝わるようにすることです。
つまり、送り力はピストンの衝撃による反発力、つまりハンマーが打撃後に底部から跳ね返る傾向を打ち消すのに十分な量でなければならない。送り力が少なすぎるとハンマーが跳ね返ってしまう。送り力が多すぎると岩盤に抵抗が生じ、本来負荷がかからないはずの部品に負荷がかかってしまう。最適な送り力は狭く、常に変化する。
目安：1インチあたり500ポンド
穴あけ（カラーリング）を開始する際の業界標準の開始点は単純明快で、ビット径1インチあたり500ポンドの送り力、つまり1ミリメートルあたり9キログラムである。
6.5インチのビットの場合：500 × 6.5 = 3,250ポンド。165mmのビットの場合：9 × 165 = 1,485キログラム。これが開始時の送り圧力です。
しかし、ほとんどの人が見落としているのはこの部分です。それは出発点これは設定値ではありません。穴の最初の1メートルに適した数値です。穴が深くなるにつれて、数値は変化します。
誰も指摘しない修正点：ドリルストリングの重量
掘削装置の圧力計は、機械が加えている送り力を示しています。しかし、穴の底にあるビットにかかる実際の力は異なります。なぜなら、ドリルストリング自体にも重量があり、その重量がハンマーを通してビットを押し下げているからです。
地表では、ゲージ圧力はビット力と等しくなります。これは、ストリングがまだ吊り下がっていないためです。50メートルでは、ストリング（ロッドとハンマー）の重量は1トンになる可能性があります。200メートルでは、数トンになります。この重量は、重力がフィードシステムの仕事をしているということです。フィード設定をカラーリング値のままにしておくと、実際のビットフォースは今やカラーリング値ですプラス弦の太さです。弦の太さ分だけ送り込みすぎています。
修正方法は簡単です。穴が深くなるにつれて送り圧力を下げ、ドリルストリングの重量をカラーリング値から差し引きます。ビットフォースゲージの読み値ではなく、一定の値であるべきです。実際には、これは穴が深くなるにつれてゲージ圧が低下することを意味します。
体重過多が問題となる理由
貫通速度を上げるために重量を増やしたくなる誘惑は常にありますが、DTHハンマーではそうはいきません。ピストンが破壊作用を担っており、ピストンのエネルギーはハンマーの設計によって固定されています。送り力を増やしてもピストンの打撃力は強くなりません。ただ、次のようになります。
ビットの寿命を縮める。過剰な送り込みは、回転中にビットインサートを岩盤に強く押し付け、ゲージ列の摩耗を加速させる。インサートはすでに最大の負荷がかかっているため、余分な送り込みは、研磨性の高い岩盤に対してインサートをさらに強く擦り付けるだけである。
スプラインとチャックを装着します。ビットはスプラインを介して回転トルクを伝達します。送り力が増加すると、ビットと岩盤の接触面における摩擦が増加し、トルク要求量が増えるため、スプラインへの負荷が大きくなります。スプラインの摩耗は、ハンマーの早期交換の最も一般的な原因の一つです。
弦を曲げる。硬く凹凸のある岩盤では、過剰な送り力によってドリルストリングがたわむ。衝撃荷重を受けた状態でたわんだストリングは、曲げ疲労を起こしている状態である。ロッドとハンマー本体の両方が損傷を受ける。
体重が軽すぎると悪い理由
送り量が多すぎると徐々に工具寿命が短くなるが、送り量が少なすぎると突然の深刻な故障を引き起こす。送り量が少なすぎるとハンマーが跳ね返る。打撃の合間にビットが底から離れると：
穴はさまよう。跳ねるドリルビットではまっすぐ進むことができません。穴がずれてしまいます。深い穴では、上部での数度のずれが、底部では数メートルもの横方向のずれになります。
ピストンは空砲を発射する。ドリルビットが底から離れると、ピストンのエネルギーの逃げ場がなくなり、岩ではなくハンマー本体を通して振動します。空砲を撃つことは、ハンマーの内部部品を破壊する最も速い方法です。
スプラインが熱くなる。チャック内でビットが跳ね返り、ガタガタと音を立てる。ビットのシャンクとスプライン面との摩擦により、局所的に極端な高温が発生する。スプラインの熱による損傷は不可逆的であり、一度表面が熱の影響を受けると、その後どのような処置を施しても破損してしまう。
インサートが飛び出します。振動とガタつきによって、ハンマーがインサートをシート内で揺らします。送り不足のドリル加工はインサート脱落の主な原因の一つです。インサートが破損するのではなく、ビットの回転が安定せず、インサートがシート内に留まらないために脱落してしまうのです。
実践的なルーティン
作業手順は以下のとおりです。
まずは経験則から始めましょう。首輪装着時、1インチあたり500ポンド、または1ミリメートルあたり9キログラム。
数値ではなく、挙動に注目してください。適切な送り圧力とは、ハンマーがスムーズに回転し、跳ね返りや振動がない状態です。金属がぶつかるような不快な音がする場合は、送り圧力を少し上げてください。回転モーターの回転が重かったり、打ち込みが止まったりする場合は、送り圧力を下げてください。
深さに合わせて調整してください。糸が伸びるにつれて、糸の重量を差し引いてください。ゲージの目盛りではなく、ビットにかかる力を一定に保ってください。
岩盤の影響を考慮して調整してください。柔らかい岩盤には送り込み量を少なくする必要があり、ビットが容易に貫通してしまう。送り込み量が多すぎると、環状部が詰まってしまう。硬い岩盤には送り込み量を多くする必要があるが、インサートが跳ね返らなくなり、粉砕し始めるまでが適切である。
決して無理強いしてはいけない。掘削が停滞した場合、ほとんどの場合、送り量を増やすだけでは解決しません。ビットの状態、空気圧、ハンマーの状態を確認してください。送り圧力は接触パラメータであり、掘削深さのパラメータではありません。
送り圧力を理解している掘削作業員は、数値を設定して放っておくような人ではありません。ハンマーの動きを観察し、音を聞き、数メートルごとに微調整を行う人です。ゲージはあくまで目安であり、ハンマーこそが真の判断基準なのです。
