Kegagalan palu DTH dalam kondisi batuan keras — penyebab empat jenis patahan utama
Palu down-the-hole (DTH) yang digunakan dalam pengeboran batuan keras rentan terhadap berbagai kerusakan karena kekerasan formasi yang tinggi, beban pengeboran yang berat, dan lingkungan operasi yang keras. Kerusakan ini secara langsung memengaruhi laju penetrasi, kualitas lubang, dan masa pakai peralatan. Berdasarkan kondisi tipikal pengeboran batuan keras, kegagalan umum dikelompokkan menjadi empat kategori: penurunan kinerja tumbukan, keausan/kemacetan mekanis, masalah sistem pembuangan serpihan, dan kerusakan transmisi daya. Berikut ini menjelaskan gejala dan penyebab utama dari setiap kategori.
Penurunan kinerja akibat benturan. Ini adalah salah satu kesalahan yang paling umum dan muncul sebagai penurunan mendadak dalam efisiensi pemecahan batuan: gaya benturan berkurang, frekuensi benturan lebih rendah, dan mata bor yang tidak lagi dapat secara efektif memecah batuan keras, menyebabkan penetrasi melambat secara dramatis atau berhenti. Penyebab utamanya meliputi:
1.1 Masalah pasokan media daya
Pada palu pneumatik, tekanan kompresor yang tidak mencukupi (di bawah kisaran 0,6–1,2 MPa yang biasanya dibutuhkan untuk batuan keras), aliran udara yang tidak stabil, atau kebocoran/penyumbatan pada saluran suplai mengurangi tekanan yang tersedia untuk menggerakkan piston.
Pada palu hidrolik, tekanan pompa yang rendah atau sirkuit hidrolik yang tersumbat akibat oli yang terkontaminasi akan menurunkan gaya dorong palu.
Kontaminan dalam media tenaga (kelembapan atau debu dalam udara terkompresi; partikel logam dalam oli hidrolik) mempercepat keausan segel dan semakin mengurangi efisiensi media.
1.2 Kegagalan aliran internal atau katup
Palu tipe katup sering mengalami keausan, deformasi, atau kemacetan pelat katup, yang mengganggu pergantian katup tepat waktu dan mencegah gerakan bolak-balik piston frekuensi tinggi.
Desain tanpa katup dapat terpengaruh oleh keausan atau penyumbatan alur aliran piston/silinder; penumpukan serpihan menunda pembalikan aliran, mengganggu siklus tumbukan, dan secara tajam mengurangi energi tumbukan.
1.3 Masalah antarmuka piston-ke-bit
Benturan frekuensi tinggi menyebabkan keausan pada permukaan piston dan ekor mata bor, meningkatkan celah kontak dan menyebabkan kehilangan transfer energi.
Pemasangan mata bor yang eksentrik atau pin penentu posisi yang longgar menyebabkan benturan tidak tepat sasaran, mengurangi efisiensi benturan dan mempercepat keausan lokal.
Keausan mekanis, kemacetan, dan kegagalan struktural. Masalah-masalah ini merupakan penyebab utama waktu henti (downtime). Akibat benturan dan torsi rotasi yang berulang, komponen mekanis dapat mengalami keausan berlebihan, macet, atau patah. Manifestasi dan penyebab tipikal meliputi:
2.1 Kerusakan dan keausan piston
Beban berat meningkatkan gesekan antara piston dan silinder. Pelumasan yang tidak memadai (misalnya, interval pelumasan yang terlewat untuk palu pneumatik atau oli hidrolik yang sudah rusak) dan masuknya serpihan batuan mengurangi celah dan menyebabkan piston macet. Pengoperasian frekuensi tinggi dalam jangka panjang juga menyebabkan keausan pada permukaan piston dan dapat menghasilkan retakan; dalam kasus yang parah, piston dapat pecah.
2.2 Kerusakan rangkaian bor
Rangkaian pipa bor mentransmisikan torsi dan menopang palu bor. Jika kekuatan material rangkaian pipa bor tidak mencukupi, ulir longgar, atau terjadi penyimpangan lubang, rangkaian pipa bor dapat mengalami momen lentur tambahan yang menyebabkan tekuk, deformasi, atau kegagalan ulir. Abrasi dari serpihan batuan pada dinding luar semakin mempercepat keausan dan memperpendek masa pakai.
2.3 Kerusakan sambungan dan segel
Komponen penghubung depan dan belakang sangat penting; getaran dan torsi yang kuat dapat merusak atau mengubah bentuk ulir. Segel (O-ring, cincin penyegel) yang terpapar media abrasif dan suhu tinggi akan menua dan retak, menyebabkan kebocoran media daya dan memungkinkan serpihan masuk ke dalam rakitan internal, yang mempercepat keausan.
Kelainan pada sistem pembuangan serpihan pengeboran Serpihan keras dan kasar yang dihasilkan dalam pengeboran batuan keras memerlukan pembuangan yang andal. Ketika sistem pembuangan serpihan pengeboran berkinerja buruk, hasilnya adalah penyumbatan lubang, evakuasi yang buruk, dan peningkatan hambatan pengeboran—kadang-kadang menyebabkan pipa macet. Penyebab utamanya meliputi:
3.1 Media pembilas atau aliran tidak mencukupi
Palu pneumatik dengan aliran udara pembilas yang terlalu sedikit, atau palu hidrolik dengan aliran fluida pembilas yang tidak memadai, tidak dapat membersihkan serpihan dasar lubang dengan cepat. Aliran abrasif yang berkepanjangan juga menyebabkan keausan dan deformasi pada saluran pengangkutan (misalnya, lubang tengah mata bor atau lubang tengah piston), mempersempit saluran dan mengurangi efisiensi evakuasi.
3.2 Ketidaksesuaian antara parameter pengeboran dan pembuangan serpihan hasil pengeboran
Tingkat penetrasi yang berlebihan dapat menghasilkan serpihan batuan yang lebih banyak daripada yang dapat diangkut oleh sistem pembuangan. Kecepatan putaran atau pengaturan daya dorong mata bor yang tidak tepat dapat menghasilkan serpihan batuan yang terlalu kasar sehingga tidak dapat melewati saluran aliran, menyebabkan penumpukan dan penyumbatan.
3.3 Penyimpangan lubang dan pengendapan serpihan pengeboran
Penyimpangan lubang menciptakan titik-titik rendah tempat serpihan pengeboran terkumpul dan tidak terbuang secara efektif oleh media pembilas. Seiring waktu, endapan ini membentuk lapisan serpihan yang padat yang menghambat pergerakan palu dan aksi mata bor.
Gangguan transmisi daya. Gangguan ini mengganggu pengeboran ketika transmisi torsi hilang atau energi tumbukan gagal mencapai mata bor. Gangguan ini umumnya terjadi pada antarmuka rangkaian bor/palu dan palu/mata bor. Penyebabnya meliputi:
4.1 Sambungan yang longgar atau rusak
Ulir yang longgar atau aus antara rangkaian pipa bor dan sub belakang palu, atau keausan pada pin atau splin pengunci, mencegah transfer torsi yang andal dan menghentikan palu berputar bersama rangkaian pipa bor.
Komponen sambungan sub-bagian depan/mata bor yang aus atau berubah bentuk (mur pengunci, cincin penahan, dll.) dapat menyebabkan mata bor menjadi longgar, menghasilkan pukulan kering di mana energi tidak mencapai batuan dan rotasi sinkron hilang, menyebabkan keausan mata bor yang tidak merata.
4.2 Kerusakan bit yang menyebabkan kegagalan transmisi
Keausan, pengikisan, atau kehilangan mata pisau (tombol tungsten-karbida, mata pisau PDC/berlian) mencegah kontak yang efektif dengan formasi batuan. Energi benturan kemudian gagal ditransmisikan melalui mata pisau ke batuan dan malah dipantulkan kembali ke bagian dalam palu, meningkatkan beban kejut internal dan menyebabkan kegagalan sekunder.
Ringkasan dan faktor-faktor utama yang mempengaruhinya Singkatnya, kegagalan palu DTH yang umum terjadi dalam pengeboran batuan keras berasal dari karakteristik pekerjaan itu sendiri: beban tinggi dan lingkungan yang keras. Faktor-faktor utama yang mempengaruhinya terbagi dalam tiga kelompok:
Ketidaksesuaian peralatan: model palu, jenis mata bor, atau bahan komponen tidak sesuai dengan kondisi batuan keras.
Pengoperasian dan perawatan yang tidak tepat: parameter pengeboran yang tidak sesuai, kegagalan untuk membersihkan atau melumasi secara teratur, dan penundaan penggantian suku cadang yang aus.
Koordinasi sistem bantu yang buruk: pasokan daya-media yang tidak stabil dan ketidaksesuaian antara kapasitas pembuangan serpihan pengeboran dan siklus pengeboran.
Memahami akar penyebab ini memberikan dasar untuk pemecahan masalah yang tepat sasaran dan langkah-langkah pencegahan agar pengeboran batuan keras tetap berkelanjutan dan efisien.
