DTH (Down-The-Hole) bits là các thành phần quan trọng trong hệ thống khoan định hướng, được thiết kế để chịu đựng va đập mạnh mẽ và mài mòn trong khi nghiền nát đá một cách hiệu quả. Chúng chủ yếu được phân loại dựa trên hình dạng mặt bit, kiểu dáng/hình thức nút bấm và các đặc điểm thiết kế cụ thể. Dưới đây là phân tích các loại chính:
1. Hồ sơ Gương Mặt By Bit (Phân loại chính):
Lõm (Hình Chóp):
Mô tả: Khuôn mặt cong vào như một cái đĩa nông.
Ưu điểm: Khả năng khoan đá tuyệt vời trong các formation mềm đến cứng vừa. Khả năng loại bỏ mảnh vụn tốt do hình dạng dẫn mảnh vụn ra ngoài. Thời gian sử dụng chung tốt trong đá mềm.
Những nhược điểm: Có thể dễ bị lệch lỗ trong đá cứng hoặc dạng địa hình không đều. Ít ổn định hơn so với mũi khoan lồi. Các chốt mòn nhanh hơn ở cạnh ngoài.
Tốt nhất cho: Đá mềm đến cứng vừa, không mài mòn (ví dụ: đá vôi, đá phiến, than).
Lồi (Hình vòm):
Mô tả: Khuôn mặt cong ra ngoài giống như một chiếc mái vòm hoặc nửa cầu.
Ưu điểm: Ổn định vượt trội và khoan lỗ thẳng hơn. Hiệu suất tuyệt vời trong đá từ trung bình cứng đến rất cứng và mài mòn. Các nút mòn đều hơn trên bề mặt. Kháng lệch tốt hơn.
Nhược điểm: Tỷ lệ xâm nhập hơi thấp hơn trong đá rất mềm so với loại lõm. Đôi khi có thể tích tụ mảnh vụn dễ dàng hơn nếu quá trình xối nước không tối ưu.
Tốt nhất cho: Đá từ cứng vừa đến rất cứng và có tính mài mòn (ví dụ: granite, basalt, gneiss, quartzite cứng). Mẫu mã đa năng nhất và thường được sử dụng nhất ngày nay.
Khuôn mặt phẳng:
Mô tả: Khuôn mặt về cơ bản là phẳng hoặc hơi cong một chút.
Ưu điểm: Thiết kế rất chắc chắn, tốt cho đá cứng, khối lượng lớn. Thiết kế đơn giản.
Nhược điểm: Tỷ lệ thâm nhập thấp nhất giữa các hồ sơ. Dễ bị “balling” (đóng cứng cắt) nếu việc xả không tốt. Có thể gặp tỷ lệ mài mòn cao hơn do tiếp xúc bề mặt hoàn toàn.
Tốt nhất cho: Các cấu trúc đá cực kỳ cứng, không bị nứt và không bào mòn (ít phổ biến hơn so với đá lồi/lõm).
2. Theo Hình Dạng & Chức Năng Nút:
Nút Hình Cầu (Hình Tròn):
Mô tả: Các chèn carbide tungsten hình bán cầu.
Ưu điểm: Hiệu suất tổng thể xuất sắc và khả năng chống mài mòn tốt. Thích hợp cho nhiều loại độ cứng đá khác nhau.
Tốt nhất cho: Khoan mục đích chung, đặc biệt là đá cứng trung bình. Thường được sử dụng trên thước và ở trung tâm.
Nút Bán Đạn (Parabolic):
Mô tả: Hình dạng phẳng, rộng hơn so với nút hình cầu, giống như một đường parabol.
Ưu điểm: Diện tích tiếp xúc lớn hơn phân phối lực va chạm tốt hơn, tăng tốc độ lan truyền rạn nứt trong đá cứng. Khả năng chống mài mòn tuyệt vời.
Tốt nhất cho: Đá cứng đến rất cứng, giòn. Ngày càng phổ biến, thường thay thế các nút hình cầu trong các ứng dụng yêu cầu cao.
Nút hình nón (Dạng dao)
Mô tả: Các miếng chèn tungsten carbide hình nón, thon gọn.
Ưu điểm: Hành động cắt mạnh mẽ, tỷ lệ thâm nhập cao trong đá mềm đến trung bình. Tập trung lực một cách hiệu quả.
Nhược điểm: Dễ bị gãy và mòn hơn trong đá cứng/khó khăn hơn so với nút hình cầu/đạn. Có thể vỡ nếu đá bị nứt.
Tốt nhất cho: Đá mềm đến cứng vừa, không mài mòn, nơi tốc độ khoan (ROP - Tốc độ thâm nhập) cao là rất quan trọng.
Nút Đo Lường:
Mô tả: Các nút được đặt cụ thể xung quanh mép ngoài (thước đo) của mũi khoan. Thường có đường kính lớn hơn một chút và/hoặc được làm từ loại carbide có khả năng chịu mài mòn tốt hơn. Có thể là hình cầu, hình đạn, hoặc đôi khi là hình nón.
Chức năng: Quan trọng để duy trì đường kính lỗ và bảo vệ thân mũi khoan khỏi sự mài mòn chống lại thành lỗ khoan. Sự cố ở đây gây ra các lỗ "không đạt kích thước".
Nút trước/Nút trong:
Mô tả: Các nút che mặt chính và trung tâm của mũi khoan. Hình dạng, kích thước và hoa văn của chúng được tối ưu hóa cho việc phá vỡ đá và xâm nhập.
Chức năng: Thực hiện công việc phá đá chính.
Nút giữa:
Mô tả: Nút được đặt ngay chính giữa mặt bit.
Chức năng: Ổn định bit, ngăn chặn "mòn trung tâm" (dẫn đến mất độ thẩm thấu và gãy nút), và khởi động sự nứt ở giữa lỗ.
3. Theo các tính năng thiết kế và ứng dụng cụ thể:
Bits DTH tiêu chuẩn: Loại phổ biến nhất, được thiết kế cho khoan đá thông thường bằng khí nén.
Bit đập nước: Được thiết kế đặc biệt để hoạt động với nước thay vì không khí làm chất lỏng (sử dụng ở những khu vực nhạy cảm với môi trường hoặc nơi không khí không khả thi). Có các lỗ xả lớn hơn hoặc nhiều hơn.
Blind Bits: Có một trung tâm vững chắc mà không có lỗ xả trung tâm. Được sử dụng trong các ứng dụng cụ thể như các lỗ bắt đầu hoặc khoan qua lớp đất che phủ, nơi xả trung tâm có thể gây ra vấn đề.
Retrac Bits: Trang bị một cơ chế (như các nút điều chỉnh lò xo) được thiết kế để giúp rút bit ra nếu nó bị mắc kẹt, giảm thiểu các hoạt động khai thác tốn kém. Rất quan trọng trong địa hình không ổn định.
Mũi khoan Cop (Búa COP): Được thiết kế đặc biệt để sử dụng với các búa trong series COP của Atlas Copco, thường có thiết kế thân búa độc đáo.
Bit chịu áp lực cao: Được thiết kế để chịu đựng áp lực cực lớn do các búa DTH lớn, công suất cao tạo ra.
Các Mảnh Vật Liệu Đặc Biệt: Các mảnh sử dụng các loại tungsten carbide cao cấp hoặc sự pha trộn carbide chuyên dụng để chống mài mòn hoặc tác động cực đoan.
Vật liệu và Cấu trúc Chính:
Thân: Thép hợp kim độ bền cao.
Nút/Chèn: Carbide tungsten (WC), thường với chất kết dính Cobalt (Co). Loại carbide cụ thể (kích thước hạt, % chất kết dính, phụ gia) xác định độ cứng so với độ dẻo.
Thân: Được gia công chính xác để vừa vặn chắc chắn vào kẹp búa.
Chọn Mũi Khoan Thích Hợp:
Bit DTH tối ưu phụ thuộc vào:
1. Loại đá & Độ cứng: Yếu tố quan trọng nhất (xác định hình dạng bề mặt & hình dạng nút).
2. Độ mài mòn: Ảnh hưởng đến lựa chọn cấp độ carbide và thiết kế bảo vệ chống mài mòn.
3. Búa khoan: Kích thước, công suất và loại mỏ khoan quyết định kích thước mũi khoan và thiết kế thân khoan.
4. Tham số khoan: Áp suất/thể tích không khí, tốc độ quay, áp suất cấp liệu.
5. Kích thước và độ sâu lỗ: Đường kính mũi khoan và hiệu quả rửa lấp.
6. Tỷ lệ thâm nhập mong muốn so với tuổi thọ mũi khoan: Thường là một sự đánh đổi (ví dụ: mũi khoan hình nón mạnh mẽ khoan nhanh nhưng mòn nhanh hơn trong đá cứng).
7. Điều kiện địa chất: Ổn định vs. nứt/không ổn định (ảnh hưởng đến nhu cầu về các tính năng thu hồi, bảo vệ ray).
