دانلود گزارشهای کارآموزی و پروژه دانشجویی

دانلود پژوهش ارزیابی کیفیت اجرایی ماشین های حفاری

فهرست مطالب
فهرست شکلها ۵
۲- عملکرد و کارایی عملیات حفاری: ۱۱
۲- عملکرد و کارایی عملیات حفاری: ۱۱
۳- عملکرد ماشین رودهدر: ۱۷
۳-۱ مقدمه: ۱۷
۱-۱-۱- ۱-روش حفاری محوری ۱۸
۱-۱-۲- ۲-روش حفاری متقاطع ۱۸
۳-۲ پارامترهای موثر ماشین رودهدر در عملکرد: ۱۹
۳-۲-۱ تاثیر  نوع و توان ماشین رودهدر بر عملکرد حفاری: ۱۹
۳-۲-۲ تاثیر نوع سر مته ماشین رودهدر بر هملکرد حفاری : ۲۶
۳-۲-۲-۱ انواع مته: ۲۶
۳-۲-۲-۲  تاثیر فاصله داری برنده ها در سرمته بر عملکرد دستگاه رودهدر: ۲۸
۳-۳  تاثیر پارامترهای ژئوتکنیکی در عملکرد ماشین رودهدر: ۳۳
۳-۳-۱ تاثیر مقاومت سنگ: ۳۵
۳-۳-۲ تاثیر زون چسبنده: ۳۹
۳-۳-۳ تاثیر مواد ساینده بر عملکرد حفاری: ۴۰
۴- پیش بینی عملکرد ماشین تمام مقطع: ۴۲
۴-۱ مقدمه: ۴۲
۴-۲ عوامل موثر در عملکرد ماشین تمام مقطع: ۴۸
۴-۲-۱ عوامل ژئوتکنیکی موثر در عملکرد ماشین تمام مقطع: ۴۸
۴-۲-۱-۱ نرخ نفوذ و مقاومت فشاری ۴۹
۴-۳ پیش بینی تجربی عملکرد ماشین حفاری تمام مقطع: ۵۱
۴-۳-۱  روش ساده : ۵۱
۴-۳-۲ روش چند متغیره: ۵۱
۴-۳-۲-۱ روش NTH : 51
4-3-2- 2 روش  RMI 51
4-3-2-3 روش CSM 52
4-3-2-4 روش QTBM: 52
4-3-2-5 روش RSR: 56
4-4 مطالعه موردی پیش بینی تجربی عملکرد ماشین تمام مقطع: ۵۷
۴-۴-۱ تونل من: ۶۰
۴-۴-۲ تونل پیو: ۶۰
۴-۴-۳ تونل وارزو: ۶۰
۴-۴-۴ طبقه بنده توده سنگ : ۶۰
۴-۴-۵ روابط های تجربی : ۶۲
۴-۴-۵-۱ نرخ پیشروی: ۶۲
۴-۴-۵-۲ روابط تجربی برای سنگ های مختلف: ۶۳
۴-۴-۶ مقایسه با روش های پیش بینی عملکرد: ۶۷
۴-۴-۶-۱ مدل RSR: 67
4-4-6-2 مدل QTBM: 68
5- نتیجه گیری: ۷۰
۶- منابع: ۷۱
فهرست شکلها
شکل ۱- عوامل موثر در عملیات حفاری[۱]. ۱۲
شکل ۲- نمای از ماشین رودهدر با روش حفاری محوری(شرکت ویرث). ۱۸
شکل ۳- نمای از ماشین رودهدر با روش حفاری متقاطع(شرکت ویرث). ۱۹
شکل ۴- تحلیل استحکام رودهدر در رودهدرهای تاج مخروطی (بالا) و تاج طبلکی(پایین) [۴]. ۲۰
شکل ۵- نمای از نیروهای وارد به رودهدر نوع مخروطی [۵]. ۲۱
شکل ۶- نمای از فلوچارت برای محاسبه گشتاور[۵] . ۲۲
شکل ۷- نحوه برش دستگاه رودهدر [۶] ۲۳
شکل ۸- تاثیر عرض ماشین (E)، عرض چرخ زنجیر (P)، و فاصله بین مرکز ثقل تا انتهای ماشین(A) با توجه به گشتاور[۵] . ۲۴
شکل ۹ – تغییرات گشتاور با توجه به به تغییرات وزن. [۵]. ۲۵
شکل ۱۰ – تغییرات گشتاور به توجه به تغییرات طول بازوی [۵] . ۲۵
شکل ۱۱-انواع مته های مته های برش [۶]. ۲۷
شکل ۱۲-نمای از پارامترها فاصله داری ابزار برنده در سرمته مخروطی[۷]. ۲۹
شکل ۱۳- نمای از همپوشانی نگهدارنده ابزاز برنده در سرمته نوع سوم. [۷]. ۳۰
شکل ۱۴ -نمای از محل قرار گیری ابزار برنده در سرمته به صورت دو بعدی. [۷]. ۳۱
شکل ۱۵- نمای سه بعدی مدل ابزار برنده شماره ۱ و شماره ۴ در سرمته با فاصله داری نابرابر [۷]. ۳۱
شکل ۱۶- نمای سه بعدی مدل ابزار برنده شماره ۱ و شماره ۴ در سرمته با فاصله داری برابر [۷]. ۳۲
شکل ۱۷- نمای از سرمته با فاصله داری برابر[۷]. ۳۲
شکل ۱۸- عوامل زئوتکنیکی مهم در کارآیی رودهدرها[۸]. ۳۴
شکل ۱۹- مقطع زمین شناسی تونل. [۹]. ۳۴
شکل ۲۰- مقاومت فشاری در هر شرایط زمین شناسی– نرخ نفوذ آنی برای هر نوع رودهدر[۱۰]. ۳۷
شکل ۲۱- نمودار نرخ نفوذ آنی با توجه به نسبت P/UCS [10]. 38
شکل ۲۲- نمودار نرخ نفوذ آنی با توجه به نسبت W/UCS [10]. 38
شکل ۲۳- نرخ نفوذ آنی با توجه به نسبت P*W/UCS برای سنگ های رسوبی رودهدرهای متقاطع[۱۰]. ۳۹
شکل ۲۴- نمای از تاثیر مواد چسبنده در سرمته. [۱۰]. ۴۰
شکل ۲۵ – تاثیر میزا ن درصد کوارتز معادل در عمر سرمته[۱۱]. ۴۱
شکل ۲۶-مقطع عرضی TBM 42
شکل ۲۷- صفحه حفار یک ماشین تمام مقطع[۶]. ۴۴
شکل ۲۸-ابزار برندة دیسکی و نیروهای مؤثر وارد بر آن [۶]. ۴۵
شکل ۲۹- ابزار برندة غلتکی و نیروهای وارد برآن [۶]. ۴۶
شکل ۳۰- استفاده از جت آب در ماشین‌های حفار تمام مقطع [۶]. ۴۷
شکل ۳۱- منحنی مقاومت فشاری – نرخ نفوذ ۴۹
شکل ۳۲- رابطه شاخص نرخ حفاری– مقاومت فشاری [۶] ۵۰
شکل ۳۳- شاخص عمر برش دهنده ها در سنگ های مختلف ۵۴
شکل ۳۴- رابطه M1 با طبقه بندی Q [12] 55
شکل ۳۵– مقطع زمین شناسی تونلها [۱۲] ۵۹
شکل ۳۶- طبقه بندی RMR در سه تونل. [۱۲] ۶۱
شکل ۳۷- رابطه بین طبقه بندی Q و RMR در سه تونل [۱۲]. ۶۲
شکل ۳۸- انالیز آماری واریانس به منظور رسیدن به یک مدل رگراسیون معنی دار (داده ها حاصل از تونل من [۱۲]. ۶۳
شکل ۴۰- رابطه بین نرخ نفوذ و طبقه بندی RMR در تونلهای حفاری شده . جدول کوجک در بالا هر نمودار نشانده نتایج الانیز واریانس می باشد[۱۲]. ۶۴
شکل ۴۱- زابطه نرخ نفوذ (چپ)و نرخ نفوذ ویژه(راست) TBM و طبقه بندی RMR [12] 65
شکل ۴۲ – رابطه میزان بهره دهی و طبقه بندی RMR [12] 65
شکل ۴۳ – نرخ نفوذ متفاومت در سنگ های مختلف و با RMR یکسان [۱۲]. ۶۶
شکل ۴۴- تغییرات نرخ نفوذ برای سختی موس رابطه بهتری نسبت به مقاومت فشاری تک محوره نشان می دهد. ۱۰ داده از پنچ نوع سنگ مختلف از تونل من برای این آنالیز استفاده شده است[۱۲]. ۶۷
شکل ۴۵- پیش بینی عملکرد ماشین تمام مقطع توسط روش RSR (چپ) و QTBM (راست) [۱۲]. ۶۹
شکل ۴۶ – مقایسه داده های ثبت شده نرخ نفوذ برای سه تونل مذکور با توجه به روش QTBM [12]. 69
فهرست جداول
جدول ۱- مشخصات سرمته و ابزار برنده و فاصله داری طراحی شده [۷]. ۳۰
جدول ۲- میزان مصرف برنده ها با توجه به نوع سرمته[۷]. ۳۳
جدول ۳ – نتایج حاصل از اندازه گیری برجا برای دو نوع سرمته. [۷]. ۳۳
جدول ۴-نتایج ازمایش شمیایی در تونل [۹]. ۳۵
جدول ۵- پارامترهای ژئوتکنیکی نمونه های سنگی در زون های مختلف[۹]. ۳۵
جدول ۶- نتایج عملکرد رودهدر در زون های مختلف [۹]. ۳۵
جدول ۷- طبقه بندی اطلاعات حاصل از حفاری در نقاط مختلف جهان توسط مدرسه عالی معدن[۱۰]. ۳۶
جدول ۸- رده بندی سنگ‌ها برای TBM [6]. 45
جدول ۹- جدول  مقاومت فشاری – نرخ نفوذ  [۶] ۵۰
جدول ۱۰- اطلاعات توصیفی و تجهیزات لازم برای حفاری تونلها [۱۲] ۵۷
جدول ۱۱- مشخصات ژئوتکنیکی و زمین شناسی تونلها [۱۲] ۵۸
جدول ۱۲ – پارامتر های لازم برای روش QTBM [12] 68
1- مقدمه :
با پیشرفت علم و پیشرفت در ساخت ماشین های حفاری، استفاده وسیع ماشین آلات حفاری به جای عملیات آتشباری برای حفاریات زیرزمینی کاربرد وسیعی پیدا کرده است. در حفاری مکانیزه از ابزار و ماشین آلات برای حفر فضاهای زیر زمینی استفاده می شود و هدف اصلی آن رسیدن به سرعت بالا در احداث و حفر این فضاها می باشد. عملیات حفاری یکی از پرهزینه ترین عملیات اجرای در حفریات زیرزمینی می باشد. از طرفی در انتخاب دستگاه حفاری محدودیت زیادی وجود دارد و یا به بیان دیگر در انتخاب دستگاه حفاری انعطاف پذیری وجود ندارد یعنی در یک پروژه استفاده از چندین ماشین حفاری, به دلیل بحث اقتصادی و هزینه بالایی ماشین آلات حفاری کمتر استفاد می شود. بنابراین باید قبل از انجام عملیات، نوع دستگاه و ماشین آلات حفاری مشخص شده باشد. در انتخاب نوع ماشین حفاری بررسی و کارایی آن، یکی از عوامل بسیار مهم می باشد. در نتیجه بررسی عملکرد و کارایی هریک از ماشین الات حفاری یکی از عوامل بسیار حیاتی در حفریات زیر زمینی می باشد. در این جا بحث در مورد عوامل تعیین کننده در انتخاب نوع دستگاه نمی باشد بلکه عملکرد دستگاه حفاری رودهدر و TBM به طور جداگانه مورد بررسی قرار گرفته شده است.
۲- عملکرد و کارایی عملیات حفاری:
عوامل مؤثر بر عملکرد عملیات حفاری را به طور کلی می‌توان به چهار گروه اصلی تقسیم‌بندی کرد(شکل ۱). این چهار گروه عبارتند از:
• پارامترهای ماده سنگ : مقاومت فشاری و کششی سنگ، درصد سختی و کانی‌‌های ساینده(کوارتز)، نوع بافت و ماتریس سنگ، وجود خواص مکانیکی جهت‌دار در ترکیب معدنی و رفتار الاستیک مواد سنگی، خواص انرژی سنگ مانند شاخص سفتی، میزان آزاد شدن انرژی بحرانی، .
• پارامترهای توده سنگ : از قبیل درجة درزه‌داری(RQD)، تعداد درزه‌ها، جهت یافتگی ناپیوستگی‌ها (هر چه زاویة برخورد این ناپیوستگی‌ها با محور تونل به حالت عمود نزدیکتر باشد، حفر تونل آسانتر است)، وضعیت درزه‌ها (درزه‌های بسته تأثیری بر روی نرخ‌های نفوذ نمی‌گذارد ولی درزه‌های باز خیلی مؤثر هستند، درزه‌های کششی در دیواره‌ها نیز که بعضاً جوش خورده هستند تأثیر مثبتی بر افزایش نرخ حفاری دارند)، آب زیرزمینی، نواحی گسله، موقعیت جبهه‌کار پیچیده، طبقه‌بندی عمومی تودة سنگ و نیازهای نگهداری، تنش‌های زمین.
• خصوصیات ماشین : وزن، توان کاج یا کلگی، نیروهای ماشین ، نوع ابزار برنده، تعداد، ترتیب قرارگیری ابزار برنده و ظرفیت سیستم پشتیبانی .
• پارامترهای عملیاتی : شکل، اندازه و طول بازکننده، شیب، قوس مسیر، ترتیب حفاری، عملیات تعریض، شماره و تعداد سازندهای سنگی در مسیر تونل، روش نگهداری زمین، برنامة زمان‌بندی کاری به معنی تعداد شیفت‌های کاری در روز و روزهای هفته.
ترکیبی از این پارامترها ظرفیت تولید یک ماشین خاص در یک سازند و شرایط سنگی را مشخص می‌کند. در میان این پارامترها، چند پارامتر وجود دارد که قابل کنترل نیستند آنها شامل وضعیت زمین و سنگ و برخی پارامترهای عملیاتی هستند. به عبارت دیگر در یک پروژة‌ تونلسازی تنها پارامتر‌های قابل کنترل، پارامترهای مربوط به ماشین هستند.[۱]
شکل ۱- عوامل موثر در عملیات حفاری[۱].
همانطور که در شکل ۱ می توان مشاهده کرد عوامل بسار زیادی در عملکرد و کارایی ماشین آلات حفاری تاثیر می گذارد در نتیجه نمی تواند کارایی یک ماشین حفاری را به صورت کمی مورد بررسی قرار داد، به همین دلیل تمام نمودار های ارایه شده به صورت کیفی می باشد.
قبل از این که عملکرد هر یک از ماشین آلات حفاری مورد بررسی قرار گیرد باید چندین تعریف را ارائه داد.
میزان یا نرخ برش : حجم سنگ استحصال شده در واحد زمانی را می‌گویند که بر حسب واحدهای   یا   نشان داده می شود و گاهی از آن به نام نرخ برش آنی (ICR)  یاد می‌کنند. به عبارت دیگر این میزان برش آنی مقدار برشی است که بدون تأخیر برای هر نوع ماشین بدست می‌آید در برابر این تعریف یک تعریف دیگر وجود دارد که به آن OCR   یا میزان برش عملیاتی می‌گویند و همة زمان‌های تأخیر و افت کار را در نظر می‌گیرد.

انرژی ویژه  : مقدار انرژی استفاده شده برای استحصال واحد حجم سنگ است که با توجه به آن بازدهی و قابلیت برش مشخص می‌شود. این ویژگی بر حسب   یا   بیان می‌شود.
میزان نفوذ : بیشتر برای ماشین‌های تمام مقطع است و برابر عمق نفوذ مته‌ به سنگ در یک واحد زمانی می‌باشد. میزان عمق نفوذ مته را در سنگ را بر حسب   یا   بیان می‌شود. و نرخ نفوذ بر حسب   یا   بیان می‌شود. در مورد رودهدر ها این مقدار برابر میزان نفوذ سرمته در امتداد مسیر است.
زمان افت : مجموعة زمان‌هایی است که ماشین کار نمی‌کند. این زمان‌ها شامل زمان نگهداری دستگاه، زمان نصب، زمان آبکشی، نقشه‌برداری و غیره می‌باشد.

بهره‌وری : درصد زمان‌هایی است که ماشین کار می‌کند به کل زمان یک شیفت یا یک روز یا زمان کل پروژه است.
میزان تولید : میزان پیشروی بر حسب حجم یا تناژ در محور طولی تونل است و بر حسب  یا   و یا   بیان می‌شود.
در واقع عملکرد ماشین آلات محاسبه یا اندازه‌گیری نرخ حفاری  یا تولید این دستگاه در واحد زمان می‌باشد. به عبارت دیگر خارج قسمت حجم حفاری شده بر زمان حفاری که بر حسب واحدهای   یا   بیان می‌شود.

(( برای دانلود کلیک کنید ))