石炭採掘におけるスパイラルドリルロッド：ストリングを破損させないための操作ルール
地下炭鉱掘削は、機器にとって非常に過酷な作業です。狭く、湿気が多く、地層は予告なく変化するため、深さ200メートルで何か問題が発生した場合、クレーンで引き上げてやり直すことはできません。ドリルストリングのすべての部品の中で、最も大きな負荷がかかるのはスパイラルドリルロッドです。トルクを伝達し、切削屑を運び、地層の変化に合わせて曲がるという、これらすべてを同時に担っているからです。
数ヶ月も使えるドリルロッドと、3つ目の穴で折れてしまうドリルロッドの違いは、たいてい最初の5分間と最後の5分間の作業にかかっています。重要なのは以下の点です。
始める前に：5分間の点検
ラックにロッドが山積みになっていて、穴を開ける必要がある。つい手当たり次第にロッドをつかんで回し始めたくなるだろう。しかし、スパイラルドリルロッドには、注意深く探さないと気づかない故障モードがいくつかあり、しかもそれらは最悪のタイミングで突然現れるのだ。
まず、接続する前に各ロッドを平らな面に転がしてください。ロッドと表面の間に目に見える隙間があれば、ロッドが曲がっているということです。深い穴の中で曲がったロッドは、単に斜めに掘削するだけでなく、ボーリング孔内で激しく揺れ動き、回転するたびに壁を叩き、その上にあるすべてのねじ込み接続部に繰り返し疲労荷重をかけます。曲がったロッドは廃棄処分です。まっすぐにしようとしないでください。
次に、らせん状の羽根を点検します。らせん状の羽根が中央のチューブに接する溶接部は、応力集中箇所です。溶接部の先端から放射状に伸びる微細な亀裂を探してください。亀裂は小さいですが、穴あけが始まると急速に広がります。羽根をレンチの柄で軽く叩いてみてください。鈍い音がすれば金属がしっかりしています。金属が鳴るような音がすれば、溶接部が割れて羽根が緩んでいることを意味します。
3つ目は、ねじ山の状態です。清潔で乾燥したねじ山は必須です。それが、ドリルストリング全体が深部でねじ切れるのを防ぐからです。ねじ山の根元に石炭粉や泥が詰まっていると、完全にねじ込むことができません。80%しかねじ込まれていないドリルロッドは、トルクをかけると緩んでしまいます。ねじ山をワイヤーブラシで磨き、可能であれば圧縮空気で吹き飛ばし、接続するたびにねじ山用コンパウンドを塗布してください。グリースではなく、使用するトルクに適した焼き付き防止用のねじ山用コンパウンドを使用してください。グリースは熱と圧力で劣化しますが、ねじ山用コンパウンドは劣化しません。
最後の位置合わせチェック：掘削装置、ドリルロッド、そして掘削孔は、すべて同じ軸上にある必要があります。カラー部分でわずか数度のずれでも、100メートル地点では大きな曲げ応力が発生します。適切に位置合わせを行えば、ロッドが折れる心配はありません。
ホールのスタート：300ミリメートルルール
石炭採掘におけるスパイラルドリルロッドの役割は2つあります。1つはドリルビットに回転を伝えること、もう1つはスパイラル状の羽根を通して掘削屑を穴から排出することです。どちらの役割も、ロッドが適切に形成された掘削孔内で回転している必要があります。しかし、掘削開始時点では、掘削孔は存在せず、ただ掘削孔を作ろうとしているロッドがあるだけです。
ここで300ミリメートルルールが重要になります。最初の300ミリメートル（約30センチ）の掘削では、回転数を低めに保ちます。100～150rpm程度が目安で、それ以上は上げないでください。送り圧力も軽く保ちます。目標は最大掘削速度ではなく、ドリルビットがロッドが追従できるような、きれいでまっすぐな穴を開けることです。最初の穴の深さに達するまでは、ロッドには横方向の支えがなく、回転速度が速すぎるとカラーエンドが激しく振れてしまいます。
300ミリメートルを超えて穴の壁がガイドとして機能し始めたら、回転数を上げ始めます。目標範囲まで回転数を徐々に上げてください。CMS1シリーズの掘削機では、石炭層の場合、150～300回転/分が一般的です。低回転/分は硬い炭層、高回転/分は柔らかい炭層に適しています。送り速度は、状況に応じて毎分0.5～1.5メートルに落ち着くはずです。
石炭掘削における最も過小評価されているスキル：掘削現場の記録を読むこと
経験豊富な掘削作業員とそうでない作業員を分ける決定的な要素は、掘削屑を常に監視していることだ。たまにではなく、絶えずだ。
スパイラルドリルロッドは、回転しながら切削屑を羽根を通して排出するように設計されています。切削屑がカラーから安定して排出されていれば、穴の状態は良好です。もし排出が数秒間でも止まった場合は、何らかの変化が生じています。ビットが軟弱な地層に当たり、羽根が排出できる量よりも多くの切削屑が発生しているのかもしれません。あるいは、ビットの後ろの穴壁が部分的に崩壊しているのかもしれません。あるいは、洗浄液が切羽まで届いていないのかもしれません。
理由が何であれ、対処法は同じです。すぐに送り込みを止め、回転を維持しながら、ロッドを1メートルほど少し後退させて、羽根を塞いでいるものを取り除きます。その後、ゆっくりと元の位置に戻します。切り屑が出ないのに無理やりロッドを前に押し込むと、環状部が詰まってしまい、ロッドが動かなくなる原因となります。
原則は単純だ。チップが出てこないなら、それ以上深く掘るな。それだけだ。
地下で何かがうまくいかなくなったとき
石炭掘削には、地表掘削にはないいくつかの故障モードが存在する。ガス噴出、水の流入、地層の突然の崩壊などは実際に起こり得ることであり、それが単なる事故で済むか、大惨事になるかは、作業員の対応次第である。
機械的な問題（ロッドの固着、接続部の詰まりなど）が発生した場合、ダウンホールツール全般に共通するルールは、無理に押し込まないことです。送り出しを停止し、回転数を低速に下げてゆっくりと逆回転させます。ロッドを短いストロークで上下に動かしながら、ゆっくりと逆回転させます。らせん状の羽根が、時間をかけて詰まりを解消するのに役立ちます。固着したドリルロッドを全力で引っ張ると、最も弱いネジ山部分で折れてしまう可能性が高く、石炭層の穴から折れたロッドを引き出すのは、誰にとっても望ましい作業ではありません。
安全上重大な事態（ガス濃度の急上昇、坑井からの水の突然の噴出、または噴出の兆候など）が発生した場合、対処手順は存在しません。直ちに掘削装置の電源を遮断し、現場から避難し、報告してください。危険区域に留まる価値のある機器は存在しません。
ロッドの引き抜き：最も損傷を受けやすい箇所
皮肉なことに、スパイラルドリルロッドは、穴あけ作業中よりも取り外し作業中に損傷するケースの方が多い。原因はねじ込み接続部の破損である。正しい手順は、ロッドを固定したら、ゆっくりと逆回転させることだ。高速で逆回転させて接続部を叩いてはいけない。低トルクで接続部が緩まない場合は、動力に戻す前にレンチを使って手で緩めてみよう。接続部が固い状態で高速で逆回転させるとねじ山が焼き付き、一度焼き付くとロッドは使い物にならなくなる。
竿を糸から外したら、必ず拭き取ってください。羽根や糸の根元に残った石炭のカスは、乾燥するとセメントのような固まりになり、翌日には取り除くのが2倍難しくなります。さっと拭いて、糸に防錆スプレーを吹きかけるだけで、竿1本あたり30秒ほどで済みます。竿をラックに掛ける前に、糸保護カバーを取り付けてください。カバーを付けずに保管すると、糸の先端に傷がつき、傷のついた糸は次に糸を通す際に絡まってしまいます。
どれも複雑なことではない。しかし、これを常に完璧にこなせるクルーは、無線で釣り道具を要求するようなクルーではない。
