Pengeboran batuan keras tidak akan "macet"! Tiga tips penyesuaian parameter inti
Formasi batuan keras (ditandai dengan granit, basal, dll.) memiliki kekerasan dan ketangguhan yang tinggi, sehingga menuntut persyaratan ketat dalam pencocokan parameter pengeboran. Penyesuaian kecepatan putar, tekanan pengeboran (tekanan WOB/mata bor), dan pembuangan cutting (pembilasan) yang tepat merupakan kunci untuk meningkatkan laju penetrasi dan mengurangi keausan peralatan. Berikut ini menjelaskan logika penyesuaian dan aturan praktis untuk pengeboran batuan keras pada ketiga parameter inti ini.
Kecepatan putar: kecepatan rendah untuk pemecahan efektif. Karena kekerasan batuan keras yang tinggi, pengeboran biasanya dilakukan pada kecepatan putar rendah agar gigi mata bor memiliki waktu kontak yang cukup untuk memecah batuan. Batuan keras padat dengan sedikit rekahan alami; mata bor rol-kerucut tipe gigi harus menekan dan mengganjal ke dalam formasi seiring waktu. Jika kecepatan terlalu tinggi, waktu kontak gigi akan dipersingkat drastis dan akan tergelincir dari permukaan sebelum terjadi pemecahan efektif. "Penggilingan udara" ini tidak hanya gagal meningkatkan penetrasi tetapi juga mempercepat keausan mata bor.
Dalam praktiknya, kecepatan putar untuk pengeboran batuan keras biasanya dikontrol pada kisaran 30–60 rpm. Misalnya, saat mengebor granit, meningkatkan kecepatan hingga 100 rpm menyebabkan gigi meluncur cepat di permukaan dan hanya menghasilkan goresan dangkal tanpa menembus massa batuan. Mengurangi kecepatan hingga sekitar 40 rpm memungkinkan gigi tetap bersentuhan dengan permukaan dan memberikan tekanan berkelanjutan; aksi baji dan kekerasan gigi secara bertahap membelah batuan, meningkatkan efisiensi pemecahan lebih dari 30% sekaligus mengurangi keausan mata bor secara signifikan.
Tekanan pengeboran: berikan tekanan yang cukup untuk mengatasi hambatan batuan. Batuan keras seringkali memiliki kuat tekan yang tinggi (umumnya >100 MPa), sehingga diperlukan tekanan pengeboran yang memadai untuk mengatasi hambatan dan mendorong gigi mata bor ke dalam formasi. Tekanan yang tidak memadai menyebabkan gigi mata bor tergelincir di permukaan dan menghasilkan efek "selip"; tekanan yang lebih tinggi memungkinkan gigi mata bor menembus tegangan permukaan, mencapai celah internal atau celah antar kristal, dan memecah batuan melalui aksi ekstrusi dan geser gabungan.
Dalam praktik teknik, tekanan pengeboran pada operasi batuan keras umumnya ditetapkan sekitar 3–5 MPa. Misalnya, dalam penambangan bijih keras, jika tekanan mata bor hanya 2 MPa, gigi bor tidak dapat mencapai titik putus yang efektif dan laju penetrasi mungkin di bawah 0,5 m/jam; peningkatan tekanan hingga 4 MPa memungkinkan pengikatan gigi bor yang lebih dalam, siklus tegangan periodik untuk memperbesar rekahan, dan laju penetrasi 1,2–1,5 m/jam, dengan integritas batuan pecah yang lebih baik untuk penanganan selanjutnya.
Pembuangan serpihan (pembilasan): pembilasan yang cukup untuk menjaga permukaan kerja tetap bersih. Meskipun serpihan batu dari pengeboran batuan keras relatif halus, penetrasi yang lambat membuat serpihan mudah terakumulasi di dasar lubang, menciptakan siklus setan "pemecahan ulang" — serpihan yang padat menghalangi mata bor untuk menyentuh batuan segar, meningkatkan keausan, dan membuang energi untuk penghancuran ulang serpihan, sehingga menurunkan efisiensi keseluruhan. Tujuan utama penyesuaian pembuangan serpihan adalah untuk memastikan aliran fluida pembilasan yang memadai sehingga serpihan dapat segera dievakuasi.
Untuk pengeboran batuan keras, laju aliran pembilasan biasanya dikontrol pada 40–80 L/menit. Misalnya, dalam proyek terowongan batuan keras bawah tanah, aliran pembilasan awal sebesar 30 L/menit menyebabkan penumpukan serbuk bor setinggi 5–8 cm di dasar; mata bor perlu diganti setiap 2 jam dan kedalaman harian kurang dari 8 m. Setelah aliran ditingkatkan menjadi 60 L/menit, residu di dasar tetap di bawah 1 cm, umur mata bor diperpanjang hingga lebih dari 8 jam, kedalaman harian meningkat menjadi 15–18 m, dan biaya pengadaan mata bor turun sekitar 40% karena berkurangnya keausan.
Koordinasi parameter: logika inti dari ketiganya bersama-sama Penyesuaian parameter untuk pengeboran batuan keras bukanlah pengoptimalan nilai-nilai individual yang terisolasi tetapi pencocokan terkoordinasi dari ketiganya:
Kecepatan putar dan tekanan pengeboran: saat meningkatkan tekanan pengeboran, pertahankan kecepatan rendah untuk menghindari kelebihan beban mendadak dan kegagalan mata bor secara tiba-tiba dalam kondisi kecepatan tinggi/tekanan tinggi.
Tekanan pembilasan dan pengeboran: saat meningkatkan aliran pembilasan, koordinasikan dengan tekanan pengeboran untuk mencegah dampak pembilasan yang berlebihan sehingga mengganggu stabilitas dinding lubang.
Hanya dengan membentuk kombinasi yang cocok antara kecepatan, tekanan, dan pembilasan, pengeboran batuan keras yang efisien dan konsumsi rendah dapat dicapai.
