インパクトドリルロッド知識（延長ドリルロッド）
インパクト ロック ドリル用のドリル ロッドを選択する際、鉱山技術者は、ドリル ロッドの直径、断面形状、ドリル鋼の種類、熱処理プロセスなど、総合的に考慮する必要がある多くの要素に直面します。選択は、技術的条件だけでなく、地域の好みや市場供給によっても左右されます。現在生産されているドリル ロッドには、基本的に 2 つのタイプがあります。1 つ目は鍛造シャンク アダプター付きで、2 つ目は両端にネジ山があるタイプです。1 つ目は、一体型、テーパー型、またはネジ山付きドリル ヘッドに適しています。2 つ目は、レール型ロック ドリル用の 1 本だけのドリル ロッドや、ネジ山付きロッド スリーブに接続されたロッド アセンブリ ドリル ロッドなどのシャンク アダプターの場合に使用されます。
ドリルロッドの種類:
中空ドリル鋼は、円形の中心を持つ完全な金属コアを持つビレットから、円形または六角形の断面とさまざまな長さに熱間圧延されます。 鋼の化学組成は、必要なドリルロッドの種類と使用する熱処理方法に合わせて適切に選択され、正確に制御される必要があります。 必要なサイズに圧延した後、直径を小さくするために引き伸ばされ、次に金属コアが除去されます。 1％の炭素と1％のクロムを含み、少量のマンガンとモリブデンを含む高炭素鋼は、強力な疲労耐性があり、局所的に熱処理および溶接できます。 これらは、一体型ドリルロッドを含むシャンクアダプター付きドリルロッドの製造に使用されます。 高周波焼入れプロセスでは、ワークピースを900°Cに急速に加熱し、次に水中で急速に冷却します。 これにより、金属構造が変化し、表面層に圧縮応力も発生します。 高周波法を使用して、コーン、シャンクアダプター、およびスレッドを局所的に熱処理できるため、ドリルロッドは柔軟になり、大きな曲げや乱暴な取り扱いに耐えることができます。サンドブラストは、表面の欠陥を除去して寿命を延ばす冷間加工硬化プロセスです。アダプタロッド、アダプタテール、アダプタスリーブ、ドリルビット本体の製造には、0.2〜0.27％の炭素、2〜3％のクロムまたはニッケル、マンガンまたはモリブデンを含む低炭素鋼と中炭素鋼が使用されます。これらは通常、完全に浸炭されています。浸炭中、200〜300本のドリルロッドの束がケージに吊り下げられ、ピット炉で925°Cの炭素を多く含む雰囲気で約6時間処理されます。浸炭により、外層の基本的な化学組成と特性が変化し、体積が増加して圧縮応力が発生します。このプロセスは、内部のフラッシングホールを含む表面全体で発生し、ドリルロッドの耐久性、疲労強度、硬度、剛性、耐摩耗性、耐腐食性が向上します。湿式掘削の場合、フラッシングホールを保護するために、耐摩耗性と耐腐食性を向上させることは当然重要です。地下湿式掘削に使用されるアダプタ部品の約 95% は、アダプタ スリーブやドリル ビットのねじ山を含め、全体的に浸炭処理されていると報告されています。このタイプの鋼が部分的に浸炭処理されると、焼鈍ゾーンが形成されるため、局所的な焼鈍を行うことが困難です。炭化シートを浸炭鋼に溶接して一体型ドリル ロッドを作るのは技術的に難しいプロセスですが、一部のメーカーは成功しています。彼らが製造する頑丈な一体型ドリル ロッドは、機械化された岩石掘削用の高出力岩石ドリルに使用されています。その耐用年数は、高炭素鋼の 3 倍、たとえば 900 メートル対 300 メートルであると報告されています。別の低炭素合金鋼は、特に機械加工性に優れています。ニッケルとクロムが含まれています。通常、この鋼も全体的に浸炭処理されています。中炭素 (0.42%) 炭素クロムニッケル鋼は、一部の工場で長くて長いドリル ロッドを作るのに使用されています。頑丈な一体型ドリルロッド。外面とフラッシング穴は、錆を防ぐためにリン酸処理することができます。保管中に保護ワックスを塗布することもできます。腐食と錆は、早期疲労亀裂を引き起こす可能性があります。湿式ロックドリルで研磨性の硬い岩を掘削する場合、完全に浸炭されたドリルロッドが一般的に好まれます。ただし、ジョイントや壊れた岩層のある露天掘りのステップで掘削する場合、ドリルロッドがひどく曲がる危険があり、浸炭されたドリルロッドが破損する可能性があります。高周波焼入れドリルロッドは、この状況にうまく適応できます。高周波焼入れドリルロッドは靭性が高いため、偶発的または意図的な衝撃によって簡単に損傷することはありません。同時に、推進力が不十分なためにねじ山が緩み、局所的な加熱と損傷が発生することは容易ではありません。圧縮空気の吹き付けも、局所的な加熱と表面の侵食を引き起こす可能性があります。高周波焼入れドリルロッドはこの現象を起こしにくいですが、ねじ山の摩耗が発生しやすくなります。シャンクアダプタ付きドリルロッド 発破孔が非常に浅い場合、たとえば6メートル未満の場合、または発破孔が深くなるにつれて、異なる長さのドリルロッドグループが使用されるか、発破孔の深さに等しい単一のドリルが広く使用されます。 このタイプのドリルロッドは、シャンクアダプタを使用して鍛造されます。 ドリルヘッドは、ドリルロッドと一体になっているか、円錐またはねじで接続された可動ドリルヘッドです。 シャンクアダプタ付きドリルロッドは、対辺寸法が19mm、22mm、または25mmの六角ドリル鋼で作られており、手持ち式ロックドリル、エアレッグロックドリル、機械化掘削車両で作業面またはロックボルトに穴をあけるために使用されます。 前述のように、このタイプのドリルロッドは、一般に高炭素クロム含有合金鋼で作られています。 この合金鋼は、破損や永久変形することなく曲げに耐えることができます。シャンク アダプターの端 (ドリル ロッドが完全に浸炭されていない場合) は、ピストンと回転トルクによって引き起こされる衝撃応力に耐えるために、別々に焼入れされます。ドリル ヘッドがコーンで接続されている場合は、別々に熱処理することもできます。一体型ドリル ロッド構造は、タングステン カーバイドの総摩耗寿命をドリル ロッドの疲労寿命と同等にするためのものです。ただし、非常に研磨性の高い岩石では、この方法は実用的ではなく、可動式ドリル ヘッドを使用する方がよいでしょう。高圧水フラッシング切削による機械式岩石掘削には、シャンク アダプター シールを装備して、フラッシング水が岩石ドリルに入らないようにする必要があります。空気圧式岩石ドリルの場合、この状況は潤滑に影響を及ぼし、氷を引き起こす可能性があるためです。少なくとも 1 つのメーカーは、スロット ドリル ヘッドの代わりにボール歯ドリル ヘッドを備えた一体型ドリル ロッドを提供しています。砕けた岩石や割れた岩石では、これらの岩石を掘削するときに詰まりが発生するリスクがあるため、クロス ドリル ヘッドを備えた一体型ドリル ロッドを使用するのが適切です。しかし、スロットドリルヘッドは研ぎやすいという優れた利点があります。
シャンクアダプタの接続:
ロッドで深穴を掘削する場合、ロッドテールを削岩機のシャンクアダプタスリーブに挿入し、ロッドスリーブをドリルロッドグループの最初のドリルロッドに接続します。 削岩機メーカーはさまざまなドリルスリーブ構造の削岩機を製造しているため、ロッドテールには多くの種類があります。 最も単純なのは六角形の肩付きテールで、他のものはボスやスプラインを備えた複雑さが異なります。 ロッドテールは、衝撃エネルギー、回転トルク、推進力をドリルロッドに伝達する必要があり、その後端面、ねじ、スプラインまたは肩は高い耐摩耗性を備えている必要があります。 ピストンによって発生した衝撃波は、鋼鉄の音速（約5000 m / s）と60回/秒の周波数で伝播します。 ねじ接続部では小さな変位が発生し、耐摩耗鋼によって摩耗を最小限に抑える必要があります。 使用する耐摩耗鋼は、脆くなっても疲労強度を失わない特性を備えている必要があります。最も適した鋼は低炭素クロム鋼またはニッケルクロム鋼であり、一般的に使用される熱処理は完全浸炭です。浅い穴を掘削する場合、特に硬い岩に大口径の穴を掘削し、高出力の岩石ドリルを使用する場合は、シャンクアダプタ付きの単一のドリルロッドを使用するよりも、レールタイプのロックドリルとライブドリルビットをアダプタロッドテールに接続する方がよいでしょう。この方法では、アダプタロッドテール、アダプタスリーブ、ドリルロッド、ドリルビットを必要に応じて交換できます。ただし、アダプタスリーブはオープンドリルホルダーを通過するため、アダプタロッドテールの長さに等しいプッシュ長さが失われるという欠点があります。下向きのステップ穴を掘削する場合は、アダプタを追加する前に、最初のドリルロッドをシャンクアダプタから取り外す必要があります。アダプタスリーブを使用すると、外れることがあるため、内ねじ付きのシャンクアダプタを使用することをお勧めします。すべての雌ねじを使用しない限り、アダプタスリーブはドリルロッドの下端に接続する必要があります。アダプタスリーブの使用と比較して、シャンクアダプタと第1のドリルロッドとの間により剛性の高い接続が形成されます。発破孔のたわみによりシャンクアダプタに大きな曲げ応力が生じると、剛性の高い接続が損傷する可能性が高くなります。ドリルビットのテールとねじ山部分の間には細い遷移セクションがあり、これによりドリルビットが弾力性を持ち、曲げ応力に耐えられると言われています。フラッシング媒体（水または圧縮空気）は、さく岩機のウォーターニードルまたは独立した回転装置を介して発破孔に入ります。高圧水（8バール以上）をフラッシングに使用する場合は、独立した回転装置を使用する必要があります。現代の油圧式さく岩機には、ドリルビットスリーブの端に統合されたフラッシングシステムがあります。
コネクティングドリルロッド:
深穴掘削用ドリルロッドは、2～3％のクロムまたはニッケルを含むクロムモリブデン鋼で作られており、六角形または円形にすることができます。大断面ドリルロッドのロッド本体とねじ部の直径は同じですが、軽量ドリルロッドのねじ端の直径は大きくなります。軽量ドリルロッドは剛性が低下するため、発破孔がたわむリスクがありますが、上向きに掘削する場合は軽量ドリルロッドを使用する方が便利です。軽量ドリルロッドは複雑な鍛造プロセスを必要とし、より高い疲労強度を得るには浸炭が基本的な方法です。直径32mm以上の丸型ドリルロッドは、大型掘削車両での深穴掘削に使用されます。深穴掘削用の大型ドリルロッドの接続とアンロードを行うときは、効果的な補助装置を使用して、ドリルロッドの接続とアンロードを機械化します。
スレッド:
ddhhhr" ねじは、ドリルロッドの軸から測定したねじ角度が 20° 一定で、ピッチが 0.5 インチ一定です。直径 22mm ～ 28mm の小型ドリルロッドに使用されます。高出力の削岩機では、ddhhhr" ねじを締めすぎる可能性があり、締め付けの程度は衝撃エネルギー、回転トルク、岩石とスラストによって生じる抵抗によって異なります。ddhhhr" ねじと比較して、ddhhhtddhhh ねじはねじ角度が大きく、直径が大きくなるにつれてピッチが大きくなります。バランスのとれた締め付け特性があり、直径 38mm と 45mm のドリルロッドに使用されます。ああああああ ねじは、直径 51mm や 57mm のドリルロッドなど、より大きな機器に適しています。ダブルスタートねじを持ち、ねじ山プロファイル角度は"T"ねじと似ています。こんにちは-Leed"のねじ山プロファイルは鋸歯状で、接続および分解性能は"R"ねじと"T"ねじの中間です。直径25mm〜57mmのドリルロッドに使用され、ねじ山角度は"R"と"T"ねじの中間です。岩盤掘削が容易な場合は、コネクティングロッドのねじ山部分を2倍の長さにすることができます。これにより、ねじ山の最初の部分が摩耗したときに切断できますが、切断時にはドリルロッドの局所的な加熱と焼き入れを避けるために特別な注意を払う必要があります。場合によっては、ねじ山が摩耗した後、ドリルロッドが疲労寿命に達しています。シングルエンドまたはダブルエンドのねじの選択は、削岩機と岩石の状態の検査と試行によって決定されます。 決定するためには、推力が重要なパラメータです。 インガソル-ランド は、ロッドの全長に沿ってねじ山が切られた特殊なねじを製造しており、片方の端が摩耗した場合は、それを切断して面取りし、再利用することができます。 端部のみにねじ山が切られたロッドの 5 倍の寿命があると報告されています。 ねじ山は転造されているため、高いせん断強度が得られ、表面は靭性と耐摩耗性のために硬化されています。 最小限のトルクで緩めることができるように、かなり急なねじれ角が使用されています。 32mm、38mm、44mm で利用できます。
ドリルロッドの改良:
新世代の打撃式削岩機、特に油圧駆動のものは、露天掘りの多くの面で回転式ドリルやダウンザホールドリルと十分に競合することができます。これらの進歩は、ドリルロッドとドリルビットの改良と並行して起こっています。掘削速度が増加するにつれて、ドリルロッドはより弾力性が高く、通常はより重くする必要があります。明らかに、重いドリルロッドの取り扱い装置と自動制御は、重要かつ必要な補助装置です。ドリルロッドの寿命は主に応力波の振幅の影響を受けるため、振幅が小さく均一に分布する長い応力波が最も好ましいです。油圧式打撃式削岩機はこのような波を生成します。油圧式打撃式削岩機のピストンは、空気圧式削岩機の短くて厚いピストンと比較して、直径が小さく長いです。油圧式削岩機を使用すると、削岩機の消費コストを 15% 節約できると推定されています。他の有利な要因は、掘削速度と削岩機のコストのマッチングに応じて、削岩機のパワーを比較的簡単に調整できることです。さらに、自動開眼装置や詰まり防止装置の使用によっても、詰まりの発生を防ぐか、少なくとも最小限に抑えることができます。 基本投資は岩盤掘削コストの25〜30％、スペアパーツとメンテナンスは22〜33％、賃金は12〜25％、エネルギー消費は2〜6％、ドリルロッドとドリルビットは20〜22％を占めると推定されています。 上記の費用は、鉱山によって大きな差があります。 ただし、鉱石の岩盤掘削総コストが2ドル/トンの場合、ドリルロッドとドリルビットのコストは0.4ドル/トンです。 岩盤掘削中にドリルが頻繁に破損すると、コストと遅延が増加します。 大規模な鉱山では、ドリルビットとドリルロッドの消費を少しでも節約すると、かなりのメリットが得られます。 コストを最小限に抑えるためには、岩盤掘削ロッドメーカーと話し合い、生産と使用条件に応じてドリルロッドを慎重に選択することが非常に重要です。
ドリルロッドのメンテナンス：
掘削機：ドリルテールスリーブが損傷しておらず、ドリルビットが鋭利であることを確認します。ロッドを回転させ、ロッドグループ内のロッドを順番に使用して、ロッドグループ内のねじ山が均等に摩耗するようにします。ロッドスリーブは、ロッドねじの対応する寿命に応じて使用します。新しいロッドスリーブは新しいロッドと一致します。乾式掘削の場合は、専用のグリースでねじ山を清掃して潤滑し、まっすぐなドリルロッドのみを使用します。寒い気候条件で使用する前にドリルロッドを加熱すると、寿命が延びます。慎重に掘削し、掘削時にはロックドリルのパワーの1/4〜1/2を使用します。ドリルロッドの位置がずれている場合は、再度掘削する必要があります。最適な推力を使用してください。過度の推力はドリルロッドの曲がりを引き起こし、寿命を短くするだけでなく、ドリルヘッドのパージ穴を塞ぎ、ドリルヘッドの超硬プレートの摩耗や損傷を引き起こす可能性があります。推力が不十分だと、接続部が加熱され、接続部が損傷したり、ドリルヘッドの超硬プレートが過度に摩耗したり緩んだりします。ロッドスリーブがドリルホルダーに対して折れ曲がると、ロッドスリーブが損傷します。フラッシングとは、常に十分なフラッシング水があり、岩石チップをすばやく除去できるようにすることです。ドッキングを解除するときは注意してください。固着を防ぐために、ドッキングを解除するときはプッシュ速度の1/4を使用してください。ロッドを外すには、適切なレンチを使用してください。ハンマーで叩いたり、パイプレンチを使用したりすると、硬化した表面が損傷します。落とし穴は疲労破壊を引き起こす可能性があります。延長スリーブとロッドのねじ山の摩耗を測定するには、専用のゲージを使用します。摩耗が指定された限度を超えた場合は、廃棄する必要があります。保管使用後に保管する場合は、防錆剤で処理し、水やほこりの近くに保管しないでください。地下鉱山では腐食が大きな問題です。
