रॉक ड्रिल स्टील के प्रकार: इंटीग्रल, डिटैचेबल और एक्सटेंशन टूल्स
चट्टान ड्रिलिंग का प्रदर्शन केवल ड्रिल रिग या रॉक ड्रिल पर ही निर्भर नहीं करता। ड्रिल स्टील, बिट, शैंक कनेक्शन और कपलिंग सिस्टम यह निर्धारित करते हैं कि प्रभाव ऊर्जा और घूर्णी टॉर्क कितनी कुशलता से चट्टान तक पहुँचते हैं। सही रॉक ड्रिलिंग टूल का चयन ड्रिलिंग गति, छेद की सीधापन, रखरखाव कार्यभार, टूल की खपत और परिचालन लागत को प्रभावित करता है।
पारंपरिक टॉप-हैमर रॉक ड्रिल के साथ उपयोग किए जाने वाले रॉक ड्रिलिंग टूल्स को आमतौर पर तीन समूहों में विभाजित किया जाता है: इंटीग्रल ड्रिल स्टील, डिटैचेबल ड्रिल स्टील और एक्सटेंशन ड्रिलिंग टूल्स। प्रत्येक डिज़ाइन की संरचना, संचालन सीमा और आर्थिक लाभ अलग-अलग होते हैं। इन अंतरों को समझने से ठेकेदारों, खानों और पत्थर की खदानों के संचालकों को चट्टान की स्थितियों और ड्रिलिंग की गहराई के अनुसार उपयुक्त टूल सिस्टम का चयन करने में मदद मिलती है।
रॉक ड्रिल स्टील ऊर्जा का स्थानांतरण कैसे करता है
एक पारंपरिक टॉप-हैमर रॉक ड्रिल, ड्रिल स्टील के माध्यम से प्रभाव ऊर्जा और घूर्णन दोनों को संचारित करती है। पिस्टन, शैंक के सिरे पर प्रहार करता है, जिससे एक तनाव तरंग उत्पन्न होती है जो स्टील के साथ-साथ ड्रिल बिट तक जाती है। साथ ही, मशीन घूर्णन और फीड बल लगाती है ताकि बिट बार-बार चट्टान के नए क्षेत्रों पर प्रहार करे।
यह डाउन-द-होल ड्रिलिंग से भिन्न है। डीटीएच प्रणाली में, हथौड़ा छेद के तल के पास, डीटीएच बिट के ठीक पीछे काम करता है। ड्रिल पाइप मुख्य रूप से घूर्णन, फीड बल और फ्लशिंग वायु का स्थानांतरण करता है; यह टॉप हैमर से उत्पन्न होने वाली बार-बार लगने वाली ऊर्जा को वहन नहीं करता है। इसी कारण, टॉप-हैमर ड्रिलिंग में उपयोग किए जाने वाले उपकरणों को सामान्यतः ड्रिल स्टील कहा जाता है, जबकि डीटीएच उपकरणों को आमतौर पर ड्रिल पाइप, हथौड़ा और बिट कहा जाता है।
टॉप-हैमर अनुप्रयोगों के लिए, ड्रिल स्टील का मुख्य उद्देश्य पर्याप्त मजबूती, थकान प्रतिरोध और घिसाव प्रतिरोध को बनाए रखते हुए न्यूनतम नुकसान के साथ प्रभाव ऊर्जा और टॉर्क को संचारित करना है।
उथले छेद ड्रिलिंग के लिए इंटीग्रल ड्रिल स्टील
इंटीग्रल ड्रिल स्टील को एक इकाई के रूप में बनाया जाता है। इसका एक सिरा रॉक ड्रिल में फिट होने वाले शैंक में ढाला जाता है, जबकि दूसरा सिरा कार्बाइड इंसर्ट या बटन से सुसज्जित बिट सेक्शन में ढाला जाता है। आमतौर पर खोखले षट्कोणीय ड्रिल स्टील का उपयोग किया जाता है, जिसकी चौड़ाई अक्सर 19 मिमी, 22 मिमी और 25 मिमी होती है।
चूंकि बिट और स्टील स्थायी रूप से जुड़े होते हैं, इसलिए इंटीग्रल ड्रिल स्टील में रॉड और बिट के बीच कोई अलग कनेक्शन नहीं होता है। इससे इसे कई फायदे मिलते हैं:
छेद में किसी अलग होने वाले हिस्से के खो जाने का कोई खतरा नहीं है।
बिट और रॉड के बीच कोई जोड़ न होने के कारण प्रभाव ऊर्जा का अच्छा स्थानांतरण होता है।
अपने आकार के हिसाब से इसमें झटके और टॉर्क के प्रति उच्च प्रतिरोध क्षमता है।
उथले विस्फोट छेदों से आसानी से निकासी।
छोटे व्यास और छोटे छेद की ड्रिलिंग के लिए सरल प्रक्रिया।
इंटीग्रल ड्रिल स्टील का व्यापक रूप से उपयोग नरम से मध्यम चट्टानों, छोटे व्यास के छेदों, पत्थर की खदानों, निर्माण और हल्के खनन कार्यों में किया जाता है। यह विशेष रूप से उन स्थानों पर उपयोगी है जहां ड्रिलिंग की गहराई सीमित होती है और अधिकतम पुन: प्रयोज्यता की तुलना में उपकरणों को तेजी से बदलना अधिक महत्वपूर्ण होता है।
बिट का आकार चट्टान के प्रकार के अनुसार चुना जाना चाहिए। छेनी के आकार के इंटीग्रल बिट्स को तेज करना आसान होता है और उपयुक्त परिस्थितियों में ये किफायती भी होते हैं। क्रॉस-टाइप या मल्टी-एज बिट्स नरम, टूटी हुई या अधिक जोड़ वाली चट्टानों में स्थिरता बढ़ाते हैं क्योंकि इनसे बिट के छेद में फंसने का खतरा कम हो जाता है। तीन-किनारे वाले डिज़ाइन में पर्याप्त फ्लशिंग ग्रूव भी होते हैं, जो कतरनों को हटाने और कार्बाइड के घिसाव को कम करने में मदद करते हैं।
बटन-बिट इंटीग्रल स्टील आमतौर पर कम घर्षण वाले और आसानी से भेदे जा सकने वाले चट्टानों के लिए बेहतर उपयुक्त होते हैं। इनकी खासियत यह है कि इन्हें बार-बार तेज करने की आवश्यकता नहीं होती, लेकिन उपकरण को किफायती बनाए रखने के लिए कार्बाइड और स्टील बॉडी का सेवा जीवन उचित रूप से संतुलित होना चाहिए।
इंटीग्रल ड्रिल स्टील की मुख्य सीमा यह है कि एक बार बिट का सिरा गंभीर रूप से क्षतिग्रस्त हो जाने पर, पूरे उपकरण को बेकार घोषित करना पड़ सकता है। ऑपरेटरों को विभिन्न लंबाई के कई ड्रिल स्टील का स्टॉक भी रखना पड़ता है, जिससे परिवहन, भंडारण और धार तेज करने की आवश्यकता बढ़ जाती है।
लचीले टूल रिप्लेसमेंट के लिए अलग करने योग्य ड्रिल स्टील
डिटैचेबल ड्रिल स्टील में एक अलग ड्रिल रॉड से जुड़ा हुआ एक रिमूवेबल ड्रिल बिट होता है। टूल के डिज़ाइन और उपयोग के आधार पर, यह कनेक्शन टेपर या थ्रेडेड जॉइंट का हो सकता है। बिट को हटाने पर ड्रिल रॉड बच जाता है, जिसे अक्सर ड्रिल स्टील या ड्रिल रॉड कहा जाता है।
अलग किए जा सकने वाले सिस्टम का मुख्य लाभ सर्विस में लचीलापन है। बिट के घिस जाने पर, रॉड को फेंके बिना उसे बदला जा सकता है। यदि रॉड किसी जोड़ के पास टूट जाती है, तो कभी-कभी पूरे असेंबली को बदलने के बजाय टेपर या थ्रेड को फिर से ठीक करके उसकी मरम्मत की जा सकती है।
एक अलग करने योग्य प्रणाली गहरी ड्रिलिंग में भी सहायक हो सकती है। एक ही बिट से गहरा छेद किया जा सकता है, जबकि छेद के आगे बढ़ने के साथ-साथ अलग-अलग लंबाई की छड़ों को बदला जा सकता है। इससे काम की सतह पर ले जाने वाले उपकरणों की संख्या को सीमित करते हुए छेद की गुणवत्ता को बनाए रखना संभव हो जाता है।
अन्य लाभों में शामिल हैं:
धार तेज करने और बिट की सर्विसिंग के लिए परिवहन की मात्रा कम।
रॉड सामग्री और बिट सामग्री का अलग-अलग चयन।
रॉड बॉडी के लिए संभावित रूप से अधिक उपयोगी जीवन।
बिट्स और रॉड्स को स्टोर करने की सरल सुविधा।
जब केवल बिट खराब हो तो अपशिष्ट कम होता है।
हालांकि, प्रत्येक कनेक्शन से प्रभाव ऊर्जा के नुकसान की संभावना रहती है और एक अतिरिक्त कमज़ोरी उत्पन्न होती है। टेपर कनेक्शन, समान व्यास वाले थ्रेडेड कनेक्शन और अपसेट थ्रेडेड कनेक्शन में ऊर्जा हानि की अलग-अलग विशेषताएं हो सकती हैं। घिसाव, खराब निर्माण गुणवत्ता, अपर्याप्त कसाव या क्षतिग्रस्त थ्रेड के कारण बिट ढीला हो सकता है। एक ढीला बिट कनेक्शन घिसाव को बढ़ा सकता है, बिट को नुकसान पहुंचा सकता है और ड्रिलिंग दक्षता को कम कर सकता है।
इसीलिए, डिटैचेबल ड्रिल स्टील तब सबसे प्रभावी होता है जब कनेक्शन की देखभाल को नियमित परिचालन कार्य के रूप में माना जाता है। ऑपरेटरों को थ्रेड्स या टेपर्स का निरीक्षण करना चाहिए, कनेक्शनों को साफ रखना चाहिए, जहां आवश्यक हो वहां उपयुक्त लुब्रिकेशन का उपयोग करना चाहिए और घिसे हुए पुर्जों को द्वितीयक क्षति पहुंचाने से पहले ही बदल देना चाहिए।
गहरे छेद करने के लिए एक्सटेंशन ड्रिल रॉड
एक्सटेंशन ड्रिलिंग टूल्स लंबी ड्रिलिंग के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। इनमें एक शैंक एडेप्टर या शैंक सेक्शन, एक या अधिक एक्सटेंशन रॉड, कपलिंग और एक ड्रिल बिट शामिल होते हैं। इस कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग आमतौर पर बेंच ड्रिलिंग, ड्रिफ्टिंग और अन्य गहरी ड्रिलिंग के लिए किया जाता है, जहाँ एक-पीस स्टील का उपयोग अव्यावहारिक होता है।
आधुनिक एक्सटेंशन रॉड में अक्सर थ्रेडेड कनेक्शन का उपयोग किया जाता है। सामान्य थ्रेड प्रोफाइल में वेव-टाइप और रिवर्स बट्रेस-टाइप आकार शामिल हैं, जिन्हें इम्पैक्ट लोडिंग, रोटेशन और फीड फोर्स को सहन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। एक्सटेंशन रॉड विभिन्न षट्भुजाकार और गोलाकार आयामों में उपलब्ध हैं, और सही आकार रॉक ड्रिल, आवश्यक छेद व्यास, ड्रिलिंग गहराई और अपेक्षित परिचालन स्थितियों द्वारा निर्धारित किया जाता है।
थ्रेड एक महत्वपूर्ण घिसाव वाला क्षेत्र है। अच्छी ड्रिलिंग स्थितियों में, एक्सटेंशन रॉड का उपयोगी जीवन रॉड बॉडी की विफलता के बजाय थ्रेड के घिसाव पर काफी हद तक निर्भर करता है। आर्थिक जीवन को बेहतर बनाने का एक तरीका है विस्तारित थ्रेड सेक्शन का उपयोग करना। जब पहला थ्रेडेड सेक्शन घिस जाता है, तो उसे हटाया जा सकता है और दूसरे सेक्शन को उपयोग में लाया जा सकता है।
यह विधि बड़े कार्बराइज्ड ड्रिल रॉड्स के लिए विशेष रूप से उपयोगी हो सकती है। इससे मूल कठोर सतह परत हट जाने के बाद घिसे हुए थ्रेड को दोबारा मशीनिंग करने की कठिनाई से बचा जा सकता है। लंबे थ्रेड सेक्शन वाले कपलिंग में रॉड्स को सही स्थिति में रखने के लिए एक उपयुक्त आंतरिक स्टॉप होना आवश्यक है।
सही ड्रिलिंग टूल सिस्टम का चयन करना
सबसे अच्छा रॉक ड्रिलिंग टूल केवल सबसे मजबूत या सबसे सस्ता कंपोनेंट नहीं होता। यह वह सिस्टम होता है जो ड्रिलिंग की गहराई, चट्टान की कठोरता, घर्षण क्षमता, जॉइंटिंग, छेद का व्यास, ड्रिल मॉडल और रखरखाव क्षमता के लिए सबसे उपयुक्त होता है।
उथले, छोटे व्यास वाले छेदों और सीधी ड्रिलिंग स्थितियों के लिए इंटीग्रल ड्रिल स्टील आमतौर पर व्यावहारिक विकल्प होता है। डिटैचेबल ड्रिल स्टील बिट बदलने में अधिक किफायती और ड्रिलिंग स्थितियों में बदलाव होने पर अधिक लचीलापन प्रदान करता है। एक्सटेंशन ड्रिलिंग सिस्टम गहरे छेदों के लिए बेहतर समाधान है, जिनमें कई रॉड और नियंत्रित कनेक्शन की आवश्यकता होती है।
ऑपरेटरों को ड्रिल स्टील की लंबाई और बिट के व्यास की एक निर्धारित सीमा का उपयोग करना चाहिए। ड्रिल स्टील के एक सेट में, प्रत्येक अगले उपकरण की लंबाई और बिट का व्यास भिन्न हो सकता है। लंबाई का उचित अंतर चट्टान की कठोरता और फीड की लंबाई पर निर्भर करता है, जबकि छेद की गहराई बढ़ने के साथ बिट का व्यास आमतौर पर कम किया जाता है। इससे ड्रिलिंग दक्षता बनाए रखने में मदद मिलती है और अंतिम छेद का आकार इच्छित विस्फोटक चार्ज या छेद के उपयोग की अन्य आवश्यकताओं के अनुरूप बना रहता है।
