فهرست مطالب1- مقدمه :Error! Bookmark not defined.2- عملکرد و کارايي عمليات حفاري:Error! Bookmark not defined.3- عملکرد ماشين رودهدر:Error! Bookmark not defined.3-1 مقدمه:Error! Bookmark not defined.3-2 پارامترهاي موثر ماشين رودهدر در عملکرد:Error! Bookmark not defined.3-2-1 تاثير نوع و توان ماشين رودهدر بر عملکرد حفاري:Error! Bookmark not defined.3-2-2 تاثير نوع سر مته ماشين رودهدر بر هملکرد حفاري :Error! Bookmark not defined.3-2-2-1 انواع مته:Error! Bookmark not defined.3-2-2-2 تاثير فاصله داري برنده ها در سرمته بر عملکرد دستگاه رودهدر:Error! Bookmark not defined.3-3 تاثير پارامترهاي ژئوتکنيکي در عملکرد ماشين رودهدر:Error! Bookmark not defined.3-3-1 تاثير مقاومت سنگ:Error! Bookmark not defined.3-3-2 تاثير زون چسبنده:Error! Bookmark not defined.3-3-3 تاثير مواد ساينده بر عملکرد حفاري:Error! Bookmark not defined.4- پيش بيني عملکرد ماشين تمام مقطع:Error! Bookmark not defined.4-1 مقدمه:Error! Bookmark not defined.4-2 عوامل موثر در عملکرد ماشين تمام مقطع:Error! Bookmark not defined.4-2-1 عوامل ژئوتکنيکي موثر در عملکرد ماشين تمام مقطع:Error! Bookmark not defined.4-2-1-1 نرخ نفوذ و مقاومت فشاري. Error! Bookmark not defined.4-3 پيش بيني تجربي عملكرد ماشين حفاري تمام مقطع:Error! Bookmark not defined.4-3-1 روش ساده :Error! Bookmark not defined.4-3-2 روش چند متغيره:Error! Bookmark not defined.4-3-2-1 روش NTH :Error! Bookmark not defined.4-3-2- 2 روش RMiError! Bookmark not defined.4-3-2-3 روش CSM.. Error! Bookmark not defined.4-3-2-4 روش QTBM:Error! Bookmark not defined.4-3-2-5 روش RSR:Error! Bookmark not defined.4-4 مطالعه موردي پيش بيني تجربي عملکرد ماشين تمام مقطع:Error! Bookmark not defined.4-4-1 تونل من:Error! Bookmark not defined.4-4-2 تونل پيو:Error! Bookmark not defined.4-4-3 تونل وارزو:Error! Bookmark not defined.4-4-4 طبقه بنده توده سنگ :Error! Bookmark not defined.4-4-5 روابط هاي تجربي :Error! Bookmark not defined.4-4-5-1 نرخ پيشروي:Error! Bookmark not defined.4-4-5-2 روابط تجربي براي سنگ هاي مختلف:Error! Bookmark not defined.4-4-6 مقايسه با روش هاي پيش بيني عملکرد:Error! Bookmark not defined.4-4-6-1 مدل RSR:Error! Bookmark not defined.4-4-6-2 مدل QTBM:Error! Bookmark not defined.5- نتيجه گيری:Error! Bookmark not defined.6- منابع:Error! Bookmark not defined. فهرست شکلهاشکل 1- عوامل موثر در عمليات حفاري.Error! Bookmark not defined.شکل 2- نماي از ماشين رودهدر با روش حفاري محوري. Error! Bookmark not defined.شکل 3- نماي از ماشين رودهدر با روش حفاري متقاطع.Error! Bookmark not defined.شکل 4- تحليل استحکام رودهدر در رودهدرهاي تاج مخروطي (بالا) و تاج طبلکي(پايين).Error! Bookmark not defined.شکل 5- نماي از نيروهاي وارد به رودهدر نوع مخروطي .Error! Bookmark not defined.شکل 6- نماي از فلوچارت براي محاسبه گشتاور .Error! Bookmark not defined.شکل 7- نحوه برش دستگاه رودهدرError! Bookmark not defined.شکل 8- تاثير عرض ماشين (e)، عرض چرخ زنجير (p)، و فاصله بين مرکز ثقل تا انتهاي ماشين(a) با توجه به گشتاور.Error! Bookmark not defined.شکل 9 – تغييرات گشتاور با توجه به به تغييرات وزن..Error! Bookmark not defined.شکل 10 – تغييرات گشتاور به توجه به تغييرات طول بازوي .Error! Bookmark not defined.شکل 11-انواع مته هاي مته هاي برش.Error! Bookmark not defined.شکل 12-نماي از پارامترها فاصله داري ابزار برنده در سرمته مخروطي.Error! Bookmark not defined.شکل 13- نماي از همپوشاني نگهدارنده ابزاز برنده در سرمته نوع سوم.Error! Bookmark not defined.شکل 14 -نماي از محل قرار گيري ابزار برنده در سرمته به صورت دو بعدي..Error! Bookmark not defined.شکل 15- نماي سه بعدي مدل ابزار برنده شماره 1 و شماره 4 در سرمته با فاصله داري نابرابر.Error! Bookmark not defined.شکل 16- نماي سه بعدي مدل ابزار برنده شماره 1 و شماره 4 در سرمته با فاصله داري برابر.Error! Bookmark not defined.شکل 17- نماي از سرمته با فاصله داري برابر.Error! Bookmark not defined.شکل 18- عوامل زئوتکنيکي مهم در کارآيي رودهدرها.Error! Bookmark not defined.شکل 19- مقطع زمين شناسي تونل.Error! Bookmark not defined.شکل 20- مقاومت فشاري در هر شرايط زمين شناسي– نرخ نفوذ آني براي هر نوع رودهدر.Error! Bookmark not defined.شکل 21- نمودار نرخ نفوذ آني با توجه به نسبت P/UCS.Error! Bookmark not defined.شکل 22- نمودار نرخ نفوذ آني با توجه به نسبت W/UCS.Error! Bookmark not defined.شکل 23- نرخ نفوذ آني با توجه به نسبت P*W/UCS براي سنگ هاي رسوبي رودهدرهاي متقاطع Error! Bookmark not defined.شکل 24- نماي از تاثير مواد چسبنده در سرمته.Error! Bookmark not defined.شکل 25 - تاثير ميزا ن درصد کوارتز معادل در عمر سرمته.Error! Bookmark not defined.شکل 26-مقطع عرضي TBM.. Error! Bookmark not defined.شکل 27- صفحه حفار يك ماشين تمام مقطع.Error! Bookmark not defined.شکل 28-ابزار برندة ديسكي و نيروهاي مؤثر وارد بر آن .Error! Bookmark not defined.شکل 29- ابزار برندة غلتكي و نيروهاي وارد برآن.Error! Bookmark not defined.شکل 30- استفاده از جت آب در ماشينهاي حفار تمام مقطع.Error! Bookmark not defined.شکل 31- منحني مقاومت فشاري - نرخ نفوذError! Bookmark not defined.شکل 32- رابطه شاخص نرخ حفاري– مقاومت فشاري. Error! Bookmark not defined.شکل 33- شاخص عمر برش دهنده ها در سنگ هاي مختلف. Error! Bookmark not defined.شکل 34- رابطه m1 با طبقه بندي Q.. Error! Bookmark not defined.شکل 35– مقطع زمين شناسي تونلهاError! Bookmark not defined.شکل 36- طبقه بندي RMR در سه تونل. Error! Bookmark not defined.شکل 37- رابطه بين طبقه بندي Q و RMR در سه تونل. Error! Bookmark not defined.شکل 38- اناليز آماري واريانس به منظور رسيدن به يک مدل رگراسيون معني دار(داده ها حاصل از تونل من Error! Bookmark not defined.شکل 40- رابطه بين نرخ نفوذ و طبقه بندي RMR در تونلهاي حفاري شده . جدول کوجک در بالا هر نمودار نشانده نتايج الانيز واريانس مي باشد. Error! Bookmark not defined.شکل 41- زابطه نرخ نفوذ (چپ)و نرخ نفوذ ويژه(راست) TBM و طبقه بندي RMR. Error! Bookmark not defined.شکل 42 – رابطه ميزان بهره دهي و طبقه بندي RMRError! Bookmark not defined.شکل 43 – نرخ نفوذ متفاومت در سنگ هاي مختلف و با RMR يکسان.Error! Bookmark not defined.شکل 44- تغييرات نرخ نفوذ براي سختي موس رابطه بهتري نسبت به مقاومت فشاري تک محوره نشان مي دهد. 10 داده از پنچ نوع سنگ مختلف از تونل من براي اين آناليز استفاده شده است.Error! Bookmark not defined.شکل 45- پيش بيني عملکرد ماشين تمام مقطع توسط روش RSR (چپ) و QTBM (راست).Error! Bookmark not defined.شکل 46 - مقايسه داده هاي ثبت شده نرخ نفوذ براي سه تونل مذکور با توجه به روش QTBMError! Bookmark not defined. فهرست جداولجدول 1- مشخصات سرمته و ابزار برنده و فاصله داري طراحي شده.Error! Bookmark not defined.جدول 2- ميزان مصرف برنده ها با توجه به نوع سرمته.Error! Bookmark not defined.جدول 3 – نتايج حاصل از اندازه گيري برجا براي دو نوع سرمته.Error! Bookmark not defined.جدول 4-نتايج ازمايش شميايي در تونل.Error! Bookmark not defined.جدول 5- پارامترهاي ژئوتکنيکي نمونه هاي سنگي در زون هاي مختلف .Error! Bookmark not defined.جدول 6- نتايج عملکرد رودهدر در زون هاي مختلف.Error! Bookmark not defined.جدول 7- طبقه بندي اطلاعات حاصل از حفاري در نقاط مختلف جهان توسط مدرسه عالي معدن.Error! Bookmark not defined.جدول 8- رده بندي سنگ‌ها براي TBM .Error! Bookmark not defined.جدول 9- جدول مقاومت فشاري - نرخ نفوذ Error! Bookmark not defined.جدول 10- اطلاعات توصيفي و تجهيزات لازم براي حفاري تونلهاError! Bookmark not defined.جدول 11- مشخصات ژئوتکنيکي و زمين شناسي تونلهاError! Bookmark not defined.جدول 12 - پارامتر هاي لازم براي روش QTBMError! Bookmark not defined. - مقدمه :با پيشرفت علم و پيشرفت در ساخت ماشين هاي حفاري، استفاده وسيع ماشين آلات حفاري به جاي عمليات آتشباري براي حفاريات زيرزميني کاربرد وسيعي پيدا کرده است. در حفاري مکانيزه از ابزار و ماشين آلات براي حفر فضاهاي زير زميني استفاده مي شود و هدف اصلي آن رسيدن به سرعت بالا در احداث و حفر اين فضاها مي باشد. عمليات حفاري يکي از پرهزينه ترين عمليات اجراي در حفريات زيرزميني مي باشد. از طرفي در انتخاب دستگاه حفاري محدوديت زيادي وجود دارد و يا به بيان ديگر در انتخاب دستگاه حفاري انعطاف پذيري وجود ندارد يعني در يک پروژهاستفاده از چندين ماشين حفاري, به دليل بحث اقتصادي و هزينه بالايي ماشين آلات حفاري کمتر استفاد مي شود. بنابراين بايد قبل از انجام عمليات، نوع دستگاه و ماشين آلات حفاري مشخص شده باشد. در انتخاب نوع ماشين حفاري بررسي و کارايي آن، يکي از عوامل بسيار مهم مي باشد. در نتيجه بررسي عملکرد و کارايي هريک از ماشين الات حفاري يکي از عوامل بسيار حياتي در حفريات زير زميني مي باشد. در اين جا بحث در مورد عوامل تعيين کننده در انتخاب نوع دستگاه نمي باشد بلکه عملکرد دستگاه حفاري رودهدر و TBM به طور جداگانه مورد بررسي قرار گرفته شده است. 2- عملکرد و کارايي عمليات حفاري: عوامل مؤثر بر عملكرد عملياتحفاري را به طور كلي ميتوان به چهار گروه اصلي تقسيم‌بندي كرد(شکل 1). اين چهار گروه عبارتند از: تركيبي از اين پارامترها ظرفيت توليد يك ماشين خاص در يك سازند و شرايط سنگي را مشخص مي‌كند. در ميان اين پارامترها، چند پارامتر وجود دارد كه قابل كنترل نيستند آنها شامل وضعيت زمين و سنگ و برخي پارامترهاي عملياتي هستند. به عبارت ديگر در يك پروژة تونلسازي تنها پارامترهاي قابل كنترل، پارامترهاي مربوط به ماشين هستند.[1]شکل 1- عوامل موثر در عمليات حفاري[1]. همانطور که در شکل 1 مي توان مشاهده کرد عوامل بسار زيادي در عملکرد و کارايي ماشين آلات حفاري تاثير مي گذارد در نتيجه نمي تواند کارايي يک ماشين حفاري را به صورت کمي مورد بررسي قرار داد، به همين دليل تمام نمودار هاي ارايه شده به صورت کيفي مي باشد. قبل از اين که عملکرد هر يک از ماشين آلات حفاري مورد بررسي قرار گيرد بايد چندين تعريف را ارائه داد. ميزان يا نرخ برش : حجم سنگ استحصال شده در واحد زماني را مي‌گويند كه بر حسب واحدهاي يا نشان داده مي شود و گاهي از آن به نام نرخ برش آني (ICR)[2]ياد مي‌كنند. به عبارت ديگر اين ميزان برش آني مقدار برشي است كه بدون تأخير براي هر نوع ماشين بدست ميآيد در برابر اين تعريف يك تعريف ديگر وجود دارد كه به آنOCR[3] يا ميزان برش عملياتي مي‌گويند و همة زمان‌هاي تأخير و افت كار را در نظر مي‌گيرد. انرژي ويژه[4] : مقدار انرژي استفاده شده براي استحصال واحد حجم سنگ است كه با توجه به آن بازدهي و قابليت برش مشخص ميشود. اين ويژگي بر حسب يا بيان ميشود.ميزان نفوذ : بيشتر براي ماشينهاي تمام مقطع است و برابر عمق نفوذ مته به سنگ در يك واحد زماني ميباشد. ميزان عمق نفوذ مته را در سنگ را بر حسب يا بيان ميشود. و نرخ نفوذ بر حسب يا بيان ميشود. در مورد رودهدر ها اين مقدار برابر ميزان نفوذ سرمته در امتداد مسير است.زمان افت : مجموعة زمان‌هايي است كه ماشين كار نمي‌كند. اين زمان‌ها شامل زمان نگهداري دستگاه، زمان نصب، زمان آبكشي، نقشه‌برداري و غيره ميباشد. بهره‌وري : درصد زمان‌هايي است كه ماشين كار مي‌كند به كل زمان يك شيفت يا يك روز يا زمان كل پروژه است.ميزان توليد : ميزان پيشروي بر حسب حجم يا تناژ در محور طولي تونل است و بر حسب يا و يا بيان ميشود.در واقع عملكرد ماشين آلات محاسبه يا اندازه‌گيري نرخ حفاري[5] يا توليد اين دستگاه در واحد زمان ميباشد. به عبارت ديگر خارج قسمت حجم حفاري شده بر زمان حفاري كه بر حسب واحدهاي يا بيان ميشود. اگر در هنگام محاسبة نرخ حفاري، زمان‌هاي توقف محاسبه نگردد آن را به صورت نرخ حفاري آني تعريف مي‌كنند. به عبارت ديگر نرخ حفاري آني مقدار حفاري است كه بدون تأخير براي هر نوع ماشين بدست ميآيد. از طرف ديگر، در يك شرايط عمومي عملياتي، زمان حفاري مترادف با ميزان بهره‌دهي[6] است كه تمام زمان‌هاي توقف را در نظر مي‌گيرد و زمان واقعي عمليات حفاري را مشخص كرده و نرخ حفاري عملياتي از روي آن بدست ميآيد. در عملكرد علاوه بر محاسبة نرخ توليد، ميزان مصرف ابزار برنده را نيز مد نظر قرار مي‌دهند زيرا يكي از مهمترين پارامترهايي است كه از نظر اقتصادي اهميت دارد. در زمان امكان سنجي روشهاي حفاري مكانيزه، سؤالات اساسي زير مطرح ميشوند:- آيا اين ماشين قادر به حفر سنگ است؟- اگر اينگونه است، چطور ميتوان به حفاري سريعتري دست يافت؟- هزينة ثابت ماندن اين عملكرد چه مقدار است؟مطمئناً پاسخ به اين سؤالات به يك روش قابل اعتماد براي پيش‌بيني عملكرد حفاري نياز دارد. براي پاسخ به اين سؤالات عملكرد ماشين را بايد از دو جنبه يكي از نقطه نظر نرخ حفاري يا نفوذ و ديگري از جنبة عملكرد و قابليت اعتماد به سيستم مخصوصاً با توجه به بهره‌دهي ماشين، ارزيابي كرد. پيش‌بيني نرخ حفاري به اطلاعاتي دربارة خواص مواد سنگي، خواص توده سنگ و خصوصيات ماشين نياز دارد. براي برقراري ارتباط بين اين سه دسته اطلاعات، بايد از مدل‌هاي رفتاري متقابل بين سنگ و ماشين استفاده كرد كه نتايج اين رفتار در تخمين عملكرد ماشين مؤثر خواهد بود. بطور كلي مدل‌هاي پيش‌بيني عملكرد را ميتوان به دو گروه كلي تقسيم كرد. 1 مدل‌هاي تئورياساس اين مدل‌ها، نيروهاي وارد بر ابزار برنده و يا كار انجام شده براي حفر يك واحد حجمي سنگ (انرژي ويژه) است.خصوصيات اين مدل‌ها را ميتوان به صورت زير بيان كرد :1. اساس آنها تعادل نيرو يا انرژي است . اين مدل‌ها داراي نقاط ضعف نيز مي‌باشند؛ از جمله نقاط ضعف اين مدل‌ها ميتوان به موارد زير اشاره كرد : اين مدل‌ها گاهي با استفاده از عمق نفوذ حفاري، نيروهاي عمودي و چرخشي را تخمين مي‌زنند و گاهي نيز از اين مدل‌ها براي پيش‌بيني ميزان عمق حفاري استفاده مي‌كنند. در نهايت ميتوان گفت كه اين مدل‌ها بيشتر براي دستگاه‌هاي مكانيزة تمام مقطع توسعه يافته‌اند و در مورد رودهدرها كمتر از آنها استفاده ميشود.2 مدل‌هاي تجربياستفاده از مدل‌هاي تجربي بيشتر به علت محدوديت‌ها و مشكلاتي كه به صورت ذاتي در روش‌ها و مدل‌هاي تئوريكي وجود دارد، گسترش يافتند. اين روش‌ها ادعا مي‌كنند كه مدل‌هاي تئوري برخي از پارامترهاي مؤثر بر عملكرد را در نظر نمي‌گيرند. از خصوصيات اين روش‌ها ميتوان به موارد زير اشاره كرد :از ضعف‌هاي اين مدل‌ها ميتوان به موارد زير اشاره كرد : تا اينجا عوامل تاثير گذار در عملکرد و انواع مدل پيش بيني عملکرد مورد بررسي قرار گرفته شده است. از آنجايي که بررسي هريک از اين عوامل در رودهدر و ماشين تمام مقطع بسيار وسيع مي باشد ، سعي شده با بررسي عوامل موثر در عملکرد ماشين رودهدر و پيش بيني تجربي عملکرد ماشين تمام مقطع تمام موضوعات وابسته ارائه شود. 3- عملکرد ماشين رودهدر: 3-1 مقدمه:اين نوع ماشينها داراي بازوهايي براي حفاري انتخابي هستند . بازوها به شكلهاي مختلفي به ماشينهاي حفر متصل مي شوند . عمليات حفر توسط اين ماشين به صورت خراشيدن سينه كار ميباشد. به طوريكه بازوها در جهتهاي مختلف حركت مي كنند و سينه كار را مي خراشند . در توان مؤثر اين ماشينها به وزن آنها بستگي دارد . بطوريكه اعمال نيروي فشاري براي حفر بوسيله نيروي متقابل ناشي از وزن ماشين تأمين ميشود[2]نمونه اي از اين ماشين در شکل 2 و 3 نمايش داده شده است. ماشين هاي تونلسازي بازوئي عموماً براي سنگهاي با مقاومت متوسط مناسب هستند. آنها شامل يكبازوي حفاري هستند، كه بر روي يك شاسي خود پيشرونده نصب ميشوند. هيچگونه ارتباط مستقيمي بين ماشين و شكل تونلي كه حفر مي شود وجود ندارد. سطح مقطع تونلي كه با اين ماشينها حفر مي شود مي تواند متغير و متفاوت باشد. سينه كار تونل در هر زماني به طور مستقيم در دسترس است. از آنجايي كه اين ماشينها مستقيماً بر كف تونل اثر مي گذارد. لذا كف تونل بايستي ظرفيت باربري خاصي داشته باشد[2].بازوها در اين ماشينها معمولاً همراه باكله هاي برشي مخروطي يا استوانه اي[7] هستند كه سينه كار را طي چند مرحله حفر مي كنند. قطر كله برشي اين ماشينها از قطر تونل خيلي كوچكتر است .حداكثر نيروي رانشي و فشاري كله برشي رودهدر مستقيماً وابسته به وزن ماشين است[2]. برش دهنده ها يا بصورت متقاطع(عمود بر بازو) ويا خطي(در راستاي محور بازو) عمل مي كنند. اين بازو قابليت حركت به سمت بالا و پايين محور و همچنين چپ وراست را دارد و به اين ترتيب كل سطح سينه كار راميتواند پوششدهد[2]. مواد كنده شده كهاز سينه كار مي ريزند، توسط يك صفحه با بازويهاي جمع كننده كه درجلوي ماشين ثابت شده اند جمع آوري و توسط يك نوار نقاله به پشت ماشين حمل مي شوند. اين روش حفر گردو خاك زيادي توليد مي كند كه بايد به شيوه هاي مختلف كنترل شوند(آب پاشي و فيلتر كردن و...).هيچگونه نگهداري بلافاصله در ارتباط با اين نوع ماشين وجود ندارد. اين روش حفر تونل بايد با يكي از روشهاي نگهداري به كار برده مي شود كه متناسب با شكل تونل وشرايط زميني است كه درآن كار ميشود (پيچ سنگ ها، شاتكريت و...). اين نوع ماشين در مقابل فشار هيدرواستاتيك نمي تواند مقاومت كند، بنابراين ممكن است بعضي اقدام هاي جانبي مانندبهسازي و تقويت زمين، پايين آوردن آب زمين و...لازم باشد.اين دستگاه‌ها با دو مكانيزم عمل مي‌كنند :در اين سيستم كلگي برش دور محور مركزي بوم مي چرخد .( شكل 2)در اين سيستم كلگي برش حول محوري عمود بر محور مركزي بوم مي‌چرخد. )شكل 3)شکل 2- نماي از ماشين رودهدر با روش حفاري محوري(شرکت ويرث).شکل 3- نماي از ماشين رودهدر با روش حفاري متقاطع(شرکت ويرث). 3-2 پارامترهاي موثر ماشين رودهدر در عملکرد:مي توان به طور خلاصه مهمترين پارامترهاي موثر در عملکرد ماشين رودهدر را به صورت زير خلاصه کرد[3] .1- جنس سرمته :2- نوع و توان ماشِن:3- نوع سرمته : مورد عامل اول ، يعني جنس سرمته معمولاٌ جنس سرمته از تنگستن کربايد مي باشد و هر شرکت جنسي با آلياژ مختلف براي سرمته طراحي مي کنند. 3-2-1 تاثير نوع و توان ماشين رودهدر بر عملکرد حفاري: رودهدر ابتداي داراي وزن پايين و در نتيجه داراي قابليت حفاري در زمين هاي نرم بودند. اين موضوع به اين دليل اهميت دارد که هر جه وزن دستگاه بيشتر باشد ميزان ارتعاش و استهلاک دستگاه کمتر مي باشد. در نتيجه يکي از عومل بسيار مهم عملکرد رودهدر ميزان ارتعاش مي باشد. نيروي اصطکاک بين کف تونل و چرخ زنجيري يک عامل موثر در کنترل تکان هاي ناشي از نيروي عکس العمل وارد به رودهدر است. به همين دليل رودهدرهايي که توان حفاري بيشتري دارند بايد از وزن بالاتري برخوردار باشند.در تاج هاي مخروطي گشتاور عکس العمل وارد به تاج در صفحه اي عمود بر محور بازوي دستگاه وارد مي شود که باعث تکان هاي شديد مي شوداما در تاج هاي طبلکي با توجه به اين که جهت نيروي عکس العمل تقريبا در امتداد قائم و به موازات بازوي ماشين واردمي شود، تکان هايحاصل بسيار کم تراست[4].شکل 4- تحليل استحکام رودهدر در رودهدرهاي تاج مخروطي (بالا) و تاج طبلکي(پايين)[4]. اين موضوع به طور مستدل در شکل ديده مي شود. به همين دليل در شرايط عملياتي مشابه و با يک موتور محرکه مشابه، با استفاده از سيستم تاج طبلکي وزن دستگاه نسبت به حالتي که از سيستم تاج مخروطي استفاده مي شود، کمتر خواهد بود. به عبارت ديگر در يک رودهدر با وزن مشخص، سيستم تاج طبلکي قابليت استفاده از موتورهاي قوي تري را خواهد داشت.در فرآيند حفر مقدار انرژي که از طريق هر يک از ابزار برنده مي توان انتقال داد به دو عامل سختي سنگ و استحکام (Stability) ماشين بستگي دارد. در حفر يک سنگ سخت هرچه انرژي پشت ابزار برنده بيشتر شود نرخ استهلاک آنها نيز به شدت افزايش مي يابد.در اين حال عدم استحکام دستگاه (مقاومت در برابر لرزش هاي شديد) در مواجهه با نيروهاي قوي عکس العمل سنگ، سبب تخريب قطعات مختلف رودهدر مي شود. انرژي ويژه (انرژي که به هر يک از ابزار برنده وارد مي شود) به عواملي از قبيل سرعت چرخش، جرم تاج و همچنين تعداد ابزار برنده يي که در هر لحظه با سينه کار درگير هستند بستگي دارد. پس در رودهدرهاي تاج طبلکي مي توان انرژي ويژه حفر را تا حد زيادي افزايش داد.امروزه محققان زيادي به صورت تئوري ميزان گشتاور وارد به دستگاه رودهدر و تاثير پارامتر هاي مختلف در ميزان ارتعاش و گشتاور دستگاه رودهدر را ارائه کرده اند. براي درک بهتر در اينجا به بررسي تاثير پارامتر هاي مختلف در ميزان گشتاور در ماشين رودهدر به صورت تئوري مي پردازيم. براي اين منظور طبق قانون تعادل ابتدا بايد نيرويهاي وارده به ماشين را مشخص کنيم. شکل 5 نماي از نيروي هاي وارده به يک رودهدر مخروطي را نشان مي دهد. در اينحا هدف تاثير عوامل مختلف دستگاه مثل اندازه بازوي حفاري (پارامتر u در شکل 5)، وزن دستگاه (w)، عرض دستگاه و .....در ميزان ارتعاش و ايجاد گشتاور مي باشد[5] .شکل 5- نماي از نيروهاي وارد به رودهدر نوع مخروطي [5].مطابق شکل 5، سه محور X،Y،Z براي نمايش سه بعدي ماشين استفاده شده است. براي بررسي ميزان گشتاور با توجه به نيروهاي وارده در سه جهت مختلف X،Y،Z بعلاوه گشتاور لازم براي جلوگيري از سر خوردن دستگاه محاسبه مي شود (تعادل استايکي مورد نظر مي باشد که مطابق شکل 5 و نيروهاي ارائه شده، گشتاور حول مرکز ثقل دستگاه که محل تقاطع محور مختصات محاسبه مي شود). در شکل 6 فلوچارتي براي بدست آوردن ميزان گشتاور با توجه به نوع رودهدر و نوع برش را نشان مي دهد.شکل 6- نماي از فلوچارت براي محاسبه گشتاور[5]. مطابق شکل 6 ابتدا مي بايست نوع رودهدر که به صورت حفاري محوري و يا متقاطع وارد شود. در مرحله بعد نوع برش و نحوه برش وارد و سپس محاسبات لازم براي اندازه گيري گشتاور در چهار جهت ارائه شده مورد بررسي قرار مي گيرد. انواع نحوه برش به در دستگاه رودهدر در شکل 7 ارائه شده است.شکل 7- نحوه برش دستگاه رودهدر [6] براي بررسي تاثير يک پارامتر، آن پارامتر متغير و ديگر پارامتر ثابت مي باشند.شکل 8 تغييرات گشتاور در جهتهاي مختلف به توجه تغيير عرض ماشين (e)، عرض چرخ زنجير (p)، و فاصله بين مرکز ثقل تا انتهاي ماشين(a) نشان مي دهد. در واقع گشتاور ارائه شده، گشتاور لازم براي ازبين رفتن تعادل در ماشين مي باشد و همانطور که که مي توان مشاهده کرد با افزايش هر يک از متغير ها ميزان گشتاور لازم افزايش پيدا مي کند.شکل 8- تاثير عرض ماشين (e)، عرض چرخ زنجير (p)، و فاصله بين مرکز ثقل تا انتهاي ماشين(a) با توجه به گشتاور[5] . شکل 9 تغييرات گشتاور با توجه به افزايش وزن را نشان مي دهد و همانطور که مي توان مشاهد کرد افزايش وزن باعث افزايش مقاومت ماشين در برابر ارتعاش مي باشد.شکل 10 تغييرات گشتاور با توجه به تغييرات مقدار طول بازوي حفاري مي باشد. همانطور که در شکل 10 مي توان مشاهده کرد افزايش طول بازوي حفاري در حالت برش به سمت بالا تاثير منفي دارد.شکل 9 – تغييرات گشتاور با توجه به به تغييرات وزن.[5].شکل 10 – تغييرات گشتاور به توجه به تغييرات طول بازوي [5] .شکلها ارائه شده در مورد بررسي تئوري پارامتر هاي دستگاه حفاري به صورت کيفي مي باشند و نميتوان يک نتيجه کمي از مطالب گرفت. 3-2-2 تاثير نوع سر مته ماشين رودهدر بر هملکرد حفاري :3-2-2-1 انواع مته:مته‌ها يا بيت‌هاي برش بر 5 قسم هستند كه دو نوع گوه‌اي[10] و مخروطي[11] آن كاربرد بيشتري نسبت به بقية آنها دارند.مته‌هاي برش عبارتند از :- مته‌هاي گوه‌اي- مته‌هاي مخروطي يا تماس در نقطه- ديسك‌هاي برش- مته‌هاي دكمه‌اي- مته‌هاي غلطان شکل 11-انواع مته هاي مته هاي برش [6].مته‌هاي گوهاياز نوع تيغه‌هاي برشي بوده و از نيروي برشي بجاي نيروي فشاري براي عمليات برش سنگ‌ها استفاده ميشود اما دوام كمي دارند. علت دوام كم آنها بارگذاري برشي بر روي تيغه‌ها است كه باعث ايجاد ممان‌هاي خمشي و تنش‌هاي كششي در تيغه‌ها شده و باعش فرسوده شدن اين تيغه‌ها ميشود. نوك اين تيغه‌ها از جنس كربيد تنگستن است كه مقداري كبالت نيز به آنها اضافه ميشود. با افزايش ميزان كبالت مقاومت ضربه‌اي اين مته‌ها زياد ميشود ولي در همين حين سختي مته‌ها كم شده و قيمت آنها نيز زياد ميشود.مته‌هاي مخروطيين مته‌ها در جاي خود براحتي مي‌چرخند و خاصيت خود تيز شوندگي دارا مي‌باشند و عمرشان از نوع گوه‌اي نيز بيشتر است. در مدت برش، مته‌ها به داخل سنگ فشرده ميشوند و نيروها بطور موازي در جهت چرخش كلگي وارد ميشوند و نيروهاي عمودي موازي با جهت نيروي عمودي كلگي ميباشد. از معايب اين مته‌ها توليد گرد و غبار و جرقه بيشتر است كه از آنها نميتوان بدون كمك از جت آب در معادن گازدار استفاده كرد چون جت آب باعث ميشود كه مته‌ها خنك شده و جرقه بوجود نيايد.طبق نظر ايوانس[12] اين مته‌ها در سنگهاي ساينده بهتر جواب مي‌دهند. با افزايش زاوية مخروط نيز ميتوان احتمال جرقه را پايين آورد. نوع مخروطي بهترين زاوية آن 75 درجه است. در حالت تيزي با نيروي يكسان برش بيشتري ايجاد مي‌كند.بهر حال امروزه در طراحي سرمته و تاثير آن بر عملکرد حفاري مورد مطالعات صورت گرفته شده است. براي درک بهتر از اين موضوع ميتوان به تاثير فاصله داري برنده هاي سرمته در عملکرد دستگاه حفاري اشاره کرد. [1] Backup[2]-Instantaneous Cutting Rate[3] Operational Cutting Rate[4] specifics energy[5] Cutting rate[6] Utilization[7] milling[8]-milling or axial[9]-Ripping or transvers[10]-Drag[11]-Point attack[12]-evans