地層の安定性に基づいてDTHドリルビットを選択するための実践的なガイド - 初心者が落とし穴を避けるのに役立つ実践的な戦略
地層の安定性に基づいてDTH掘削ビットを選定する際の核心は、地層が孔崩壊を起こしやすいかどうか、そしてその構造が健全かどうかを考慮し、地層に適した破断メカニズムを持つビットを選択し、適切なボーリングホール保護対策と組み合わせることです。これにより、孔品質と作業効率のバランスが取れます。一般的に、地層は安定地層と崩壊しやすい地層の2つのシナリオに分類され、詳細な選定ガイドラインは以下のとおりです。
安定した地層（例：無傷の石灰岩、緻密な大理石、強固に凝集した砂岩）。これらの地層は構造が損なわれておらず、孔壁が堅固で、崩壊の危険性はほとんどありません。掘削効率の最大化を重視した選定が可能で、壁面保護の必要性に制約されることはありません。ほとんどのDTHビットタイプが適用可能です。以下のオプションをご検討ください。
高効率掘削を優先し、回転式DTHビットを選択してください。高回転速度で連続的に岩石を切削することで、掘削進捗を大幅に向上させることができます。例えば、無傷の石灰岩では、洗浄媒体として清水を使用した回転式ビットを使用することで作業が簡素化されます。回転速度100～150rpmで約1～1.5m/分の貫入速度を達成でき、浅い探査孔や小規模な構造基礎掘削に適しています。
中～大径の孔径には、ローラーコーン（歯付きローラー）DTHビットをお選びください。ローラーコーン型DTHビットのローリング切削作用は、中硬質で安定した岩石に適しており、切削屑の排出がスムーズです。そのため、より大きな孔径が必要な場所（鉱山道路開発における補助孔など）に最適です。効率を維持しながらビットの摩耗を軽減します。
安定した地層内の局部的に硬い岩盤間を処理するには、パーカッション・ロータリー複合ビットを使用します。このビットは、軟らかく安定した岩盤におけるロータリービットの高い切削効率と、硬い岩盤間を貫通するパーカッション作用を組み合わせ、頻繁なビット交換を回避します。
崩壊しやすい地層（例：緩い砂層、風化・破砕された岩石、節理の激しい地層） これらの地層は緩い、または非常に破砕されているため、掘削中にボーリング孔の崩壊や剥離が発生しやすい傾向があります。選定にあたっては、「孔壁への撹乱を最小限に抑えることと、孔壁支持対策との適合性」を最優先に考慮する必要があります。ボーリング孔への影響を最小限に抑え、かつ安定化技術と併用可能なビットを選択してください。
第一選択：回転式DTHビット。回転式切削はインパクト式ビットに比べて滑らかで、孔壁への衝撃や撹乱がはるかに少ないため、崩落リスクを最小限に抑えます。掘削泥水と併用すると、泥水が孔壁に緻密なフィルターケーキを形成し、孔壁の安定化に役立ちます。高圧または高速回転による撹乱を避けるため、回転速度は80rpm以下に抑え、フラッシング／泥水圧は0.3～0.5MPaに維持してください。地下鉄の基礎ピットのアンカーホールや路盤補強材の掘削などに適しています。
特殊なケース：ゲージ保護歯を備えた強化ローラーコーンビット。崩壊しやすい地層に多数の小礫が含まれる場合、純粋な回転ビットでは効率が悪くなる可能性があります。ゲージ保護（安定化）歯を備えた強化ローラーコーンビットは、切削と軽い打撃の組み合わせで礫を処理し、ゲージ保護歯が孔の拡大を抑制します。壁面支持用の高粘度泥水と併用することで、貫入性を向上させながら崩壊を防止できるため、浅い礫質砂層に適しています。
追加メモ
崩壊しやすい地層では、標準的なインパクト式DTHビットの使用は避けてください。高頻度の衝撃により、掘削孔壁がさらに緩み、崩壊リスクが大幅に高まる可能性があります。特殊なケースで使用せざるを得ない場合は、ビットを専用の掘削孔スタビライザーと組み合わせ、衝撃頻度を低減し、掘削孔壁の状態をリアルタイムで監視してください。
