مقاله ارزیابی کیفیت اجرایی ماشین های حفاری

دانلود مقاله ارزیابی کیفیت اجرایی ماشین های مته حفاری مقاله مقاله تحقیق مقاله ماشین آلات حفاری مقاله در مورد ماشین آلات حفاری مقاله حفاری مقاله حفاری نفت دانلود مقاله حفاری نفت مقاله حفاری جهت دار تحقیق در مورد ماشین آلات حفاری تحقیق در مورد ماشین های حفاری تحقیق در مورد ماشین آلات حفاری عمودی تحقیق درباره حفاری تحقیق در مورد گل حفاری

فهرست مطالب

‏۱- مقدمه :

۲- عملکرد و کارایی عملیات حفاری:

۳- عملکرد ماشین رودهدر:

۳-۱ مقدمه:

۳-۲ پارامترهای موثر ماشین رودهدر در عملکرد:

۳-۲-۱ تاثیر  نوع و توان ماشین رودهدر بر عملکرد حفاری:

۳-۲-۲ تاثیر نوع سر مته ماشین رودهدر بر هملکرد حفاری :

۳-۲-۲-۱ انواع مته:

۳-۲-۲-۲  تاثیر فاصله داری برنده ها در سرمته بر عملکرد دستگاه رودهدر:

۳-۳  تاثیر پارامترهای ژئوتکنیکی در عملکرد ماشین رودهدر:

۳-۳-۱ تاثیر مقاومت سنگ:

۳-۳-۲ تاثیر زون چسبنده:

۳-۳-۳ تاثیر مواد ساینده بر عملکرد حفاری:

۴- پیش بینی عملکرد ماشین تمام مقطع:

۴-۱ مقدمه:

۴-۲ عوامل موثر در عملکرد ماشین تمام مقطع:

۴-۲-۱ عوامل ژئوتکنیکی موثر در عملکرد ماشین تمام مقطع:

۴-۲-۱-۱ نرخ نفوذ و مقاومت فشاری.

۴-۳ پیش بینی تجربی عملکرد ماشین حفاری تمام مقطع:

۴-۳-۱  روش ساده :

۴-۳-۲ روش چند متغیره:

۴-۳-۲-۱ روش NTH :

۴-۳-۲- ۲ روش  RMi

۴-۳-۲-۳ روش CSM..

۴-۳-۲-۴ روش Q_TBM:

۴-۳-۲-۵ روش RSR:

۴-۴ مطالعه موردی پیش بینی تجربی عملکرد ماشین تمام مقطع:

۴-۴-۱ تونل من:

۴-۴-۲ تونل پیو:

۴-۴-۳ تونل وارزو:

۴-۴-۴ طبقه بنده توده سنگ :

۴-۴-۵ روابط های تجربی :

۴-۴-۵-۱ نرخ پیشروی:

۴-۴-۵-۲ روابط تجربی برای سنگ های مختلف:

۴-۴-۶ مقایسه با روش های پیش بینی عملکرد:

۴-۴-۶-۱ مدل RSR:

۴-۴-۶-۲ مدل Q_TBM:

۵- نتیجه گیری:

۶- منابع:

– منابع:

[۱] Thuro K., Plinninger R.J. “Hard rock tunnel boring, cutting, drilling and blasting: rock parameter for excavatability”.Technology roadmap for rock mechanics , South Africa Institute of mining and metallurgy , 2003

 [۲] A.F.T .E.S.,(2000) , “New Recommendations on Choosing Mechanized Tunneling Techniques ”,www.usace. army. Mil

 [۳] Rostami J., Ozdemir L., “Roadheader Performance Optimization  For Mining and Civil Construction”, Earth Mechanics Institute, CSM, Golden, Colorado.

 [۴]-یاوری مهدی، ”جزوه درسی حفر و چاه و تونل“.

 [۵] Eskikaya S. Omur D. Hiedar M. “A new method to assess the machine design parameter on stability of boom tunneling machine”.۲۰th world mining congress 2005 685-561.

 [۶] مدنی، حسن، ”تونلسازی“، جلد اول : طراحی و اجرا، مرکز نشر دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تابستان ۱۳۷۷٫

 [۷] Mustafa E. “Effects of circumferential pick spacing on boom type roadheader cutting head performance”. Tunneling and Underground Space Technology 20 (2005) 418–۴۲۵٫

 [۸] Thro K., Plinninger R.J., “Roadheader excavation performance – geological and geotechnical influences”, Department for General, Applied and Engineering Geology, Technical University of Munich, Germany, 9th ISRM Congress Paris, August, 25th – ۲۸th, 1999.

 [۹] Bilgin N. Copur H. “Some geological and geotechnical factors affecting the performance of a roadheader in an inclined tunnel”. Tunneling and Underground Space Technology 19 (2004) 629–۶۳۶٫

 [۱۰] Copur H., Ozdemir L., Rostami J.,“Roadheader applications in mining and Tunnelling industries”, Earth Mechanics Institute, Colorado School of Mines

 [۱۱] Rostami J., Ozdemir L., Nilson B., “Comparison Between CSM and NTH Hard Rock TBM Performance Prediction Models”, ColoradoSchool of Mines, Golden, Colorado, USA;2002

 [۱۲] M. Sapigni et al, “TBM performance estimation using rock mass classifications”, International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, Vol 39;2002;PP 771-778

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 مقاله 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 درجه درزه‌داری(RQD)، تعداد درزه‌ها، جهت یافتگی ناپیوستگی‌ها (هر چه زاویه 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 توده 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[۱].

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، برنامه 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 مقاله‌ تونلسازی تنها پارامتر‌های قابل کنترل، پارامترهای مربوط به ماشین هستند.[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)[2] 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[3]  یا میزان برش عملیاتی می‌گویند و همه زمان‌های تأخیر و افت کار را در نظر می‌گیرد.

انرژی ویژه[۴] : 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 : مجموعه 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 مقاله 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[۵] 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.

اگر در هنگام محاسبه نرخ حفاری، زمان‌های توقف محاسبه نگردد آن را به صورت نرخ حفاری آنی تعریف می‌کنند. به عبارت دیگر نرخ حفاری آنی مقدار حفاری است که بدون تأخیر برای هر نوع ماشین بدست می‌آید. از طرف دیگر، در یک شرایط عمومی عملیاتی، زمان حفاری مترادف با میزان بهره‌دهی[۶] است که تمام زمان‌های توقف را در نظر می‌گیرد و زمان واقعی عملیات حفاری را مشخص کرده و نرخ حفاری عملیاتی از روی آن بدست می‌‌آید. در عملکرد علاوه بر محاسبه نرخ تولید، میزان مصرف ابزار برنده را نیز مد نظر قرار می‌دهند زیرا یکی از مهمترین پارامترهایی است که از نظر اقتصادی اهمیت دارد. در زمان امکان سنجی روش‌های حفاری مکانیزه، سؤالات اساسی زیر مطرح می‌شوند:

–        آیا این ماشین قادر به حفر سنگ است؟

–        اگر اینگونه است، چطور می‌توان به حفاری سریعتری دست یافت؟

–        هزینه ثابت ماندن این عملکرد چه مقدار است؟

مطمئناً پاسخ به این سؤالات به یک روش قابل اعتماد برای پیش‌بینی عملکرد حفاری نیاز دارد. برای پاسخ به این سؤالات عملکرد ماشین را باید از دو جنبه یکی از نقطه نظر نرخ حفاری یا نفوذ و دیگری از جنبه عملکرد و  قابلیت اعتماد به سیستم مخصوصاً با توجه به بهره‌دهی ماشین، ارزیابی کرد.

پیش‌بینی نرخ حفاری به اطلاعاتی درباره خواص مواد سنگی، خواص توده سنگ و خصوصیات ماشین نیاز دارد. برای برقراری ارتباط بین این سه دسته اطلاعات، باید از مدل‌های رفتاری متقابل بین سنگ و ماشین استفاده کرد که نتایج این رفتار در تخمین عملکرد ماشین مؤثر خواهد بود. بطور کلی مدل‌های پیش‌بینی عملکرد را می‌توان به دو گروه کلی تقسیم کرد.

 ۱  مدل‌های تئوری

اساس این مدل‌ها، نیروهای وارد بر ابزار برنده و یا کار انجام شده برای حفر یک واحد حجمی سنگ (انرژی ویژه) است.

خصوصیات این مدل‌ها را می‌توان به صورت زیر بیان کرد :

اساس آنها تعادل نیرو یا انرژی است .
در حالت شکست هر دو تنش کششی و برشی را در نظر می‌گیرند .
در این مدل‌ها معمولاً مواد همگن فرض شده و تأثیر شکستگی‌هایی را که از قبل وجود داشته‌اند، نادیده فرض می‌شود .
حالت توزیع تنش را بصورت دو بعدی در نظر می‌گیرد (مانند بارگذاری خطی یا نقطه‌ای) .

این مدل‌ها دارای نقاط ضعف نیز می‌باشند؛ از جمله نقاط ضعف این مدل‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد :

درک ضعیف از حالت گسترش تنش در سنگ در اثر نیروها و مکانیک آغاز شکست
در این مدل‌ها شکستگی‌هایی که از قبل در سنگ وجود داشته‌اند؛ نادیده گرفته می‌شود
حالت توزیع تنش سه بعدی یعنی اندرکنش ابزار برنده را در نظر نمی‌گیرند
به طور کلی این روش‌ها از دقت مناسبی برخوردار نیستند و گاهی اوقات انحرافاتی در استفاده از این مدل‌ها پیش می‌آید.

 این مدل‌ها گاهی با استفاده از عمق نفوذ حفاری، نیروهای عمودی و چرخشی را تخمین می‌زنند و گاهی نیز از این مدل‌ها برای پیش‌بینی میزان عمق حفاری استفاده می‌کنند. در نهایت می‌توان گفت که این مدل‌ها بیشتر برای دستگاه‌های مکانیزه تمام مقطع توسعه یافته‌اند و در مورد رودهدرها کمتر از آنها استفاده می‌شود.

۲  مدل‌های تجربی

استفاده از مدل‌های تجربی بیشتر به علت محدودیت‌ها و مشکلاتی که به صورت ذاتی در روش‌ها و مدل‌های تئوریکی وجود دارد، گسترش یافتند. این روش‌ها ادعا می‌کنند که مدل‌های تئوری برخی از پارامترهای مؤثر بر عملکرد را در نظر نمی‌گیرند. از خصوصیات این روش‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد :

این روش‌ها همیشه از چند پارامتر ثابت و بدون بعد استفاده می‌کند
اساس این مدل‌ها بر پایه اطلاعات واقعی محلی است که در یک پایگاه اطلاعاتی ثبت می‌شود
روابط بین سنگ و ماشین را به صورت ساده نشان می‌دهد

از ضعف‌های این مدل‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد :

جمع‌آوری داده‌های باکیفیت برای این مدل‌ها مشکل است
در بیشتر موارد از روابط تجربی نمی‌توان در دو محل خاص استفاده کرد.

 تا اینجا عوامل تاثیر گذار در عملکرد و انواع مدل پیش بینی عملکرد مورد بررسی قرار گرفته شده است. از آنجایی که بررسی هریک از این عوامل در رودهدر و ماشین تمام مقطع بسیار وسیع می باشد ، سعی شده با بررسی عوامل موثر در عملکرد ماشین رودهدر و پیش بینی تجربی عملکرد ماشین تمام مقطع تمام موضوعات وابسته ارائه شود.

۳- عملکرد ماشین رودهدر:

 ۳-۱ مقدمه:

این نوع ماشینها دارای بازوهایی برای حفاری انتخابی هستند . بازوها به شکلهای مختلفی به ماشینهای حفر متصل می شوند . عملیات حفر توسط این ماشین به صورت خراشیدن سینه کار       می باشد. به طوریکه بازوها در جهتهای مختلف حرکت می کنند و سینه کار را می خراشند . در  توان مؤثر این ماشینها به وزن آنها بستگی دارد . بطوری که اعمال نیروی فشاری برای حفر بوسیله نیروی متقابل ناشی از وزن ماشین تأمین می شود[۲]

نمونه ای از این ماشین در شکل ۲ و ۳ نمایش داده شده است. ماشین های تونلسازی بازوئی عموماً برای سنگهای با مقاومت متوسط مناسب هستند. آنها شامل یک بازوی حفاری هستند، که بر روی یک شاسی خود پیشرونده نصب می شوند. هیچگونه ارتباط مستقیمی بین ماشین و شکل تونلی که حفر می شود وجود ندارد. سطح مقطع تونلی که با این ماشینها حفر می شود می تواند متغیر و متفاوت باشد. سینه کار تونل در هر زمانی به طور مستقیم در دسترس است. از آنجایی که این ماشینها مستقیماً بر کف تونل اثر می گذارد. لذا کف تونل بایستی ظرفیت باربری خاصی داشته باشد [۲].

بازوها در این ماشینها معمولاً همراه با کله های برشی مخروطی یا استوانه ای[۷] هستند که سینه کار را طی چند مرحله حفر می کنند. قطر کله برشی این ماشینها از قطر تونل خیلی کوچکتر است .

      حداکثر نیروی رانشی و فشاری کله برشی رودهدر مستقیماً وابسته به وزن ماشین است[۲]. برش دهنده ها یا بصورت متقاطع(عمود بر بازو) و یا خطی(در راستای محور بازو) عمل می کنند. این بازو قابلیت حرکت به سمت بالا و پایین محور و همچنین چپ و راست را دارد و به این ترتیب کل سطح سینه کار را میتواند پوشش دهد[۲]. مواد کنده شده که از سینه کار می ریزند، توسط یک صفحه با بازویهای جمع کننده که درجلوی ماشین ثابت شده اند جمع آوری و توسط یک نوار نقاله به پشت ماشین حمل می شوند. این روش حفر گرد و خاک زیادی تولید می کند که باید به شیوه های مختلف کنترل شوند(آب پاشی و فیلتر کردن و…).

هیچگونه نگهداری بلافاصله در ارتباط با این نوع ماشین وجود ندارد. این روش حفر تونل باید با یکی از روشهای نگهداری به کار برده می شود که متناسب با شکل تونل و شرایط زمینی است که در آن کار می شود (پیچ سنگ ها، شاتکریت  و…). این نوع ماشین در مقابل فشار هیدرواستاتیک نمی تواند مقاومت کند، بنابراین ممکن است بعضی اقدام های جانبی مانند به سازی و تقویت زمین، پایین آوردن آب زمین و…لازم باشد.

این دستگاه‌ها با دو مکانیزم عمل می‌کنند :

۱-۱-۱- ۱-روش حفاری محوری [۸]

 در این سیستم کلگی برش دور محور مرکزی بوم می ‌چرخد .( شکل ۲)

۱-۱-۲- ۲-روش حفاری متقاطع [۹]

 در این سیستم کلگی برش حول محوری عمود بر محور مرکزی بوم می‌چرخد. )شکل ۳)

۳-۲ پارامترهای موثر ماشین رودهدر در عملکرد:

می توان به طور خلاصه مهمترین پارامترهای موثر در عملکرد ماشین رودهدر را به صورت زیر خلاصه کرد[۳] .

۱-     جنس سرمته :

۲-     نوع و توان ماشِن:

۳-     نوع سرمته :

 مورد عامل اول ، یعنی جنس سرمته معمولاٌ جنس سرمته از تنگستن کرباید می باشد و هر شرکت جنسی با آلیاژ مختلف برای سرمته طراحی می کنند.

۳-۲-۱ تاثیر  نوع و توان ماشین رودهدر بر عملکرد حفاری:

     رودهدر ابتدای دارای وزن پایین و در نتیجه دارای قابلیت حفاری در زمین های نرم بودند. این موضوع به این دلیل اهمیت دارد که هر جه وزن دستگاه بیشتر باشد میزان ارتعاش و استهلاک دستگاه کمتر می باشد. در نتیجه یکی از عومل بسیار مهم عملکرد رودهدر میزان ارتعاش می باشد. نیروی اصطکاک بین کف تونل و چرخ زنجیری یک عامل موثر در کنترل تکان های ناشی از نیروی عکس العمل وارد به رودهدر است. به همین دلیل رودهدرهایی که توان حفاری بیشتری دارند باید از وزن بالاتری برخوردار باشند. در تاج های مخروطی گشتاور عکس العمل وارد به تاج در صفحه ای عمود بر محور بازوی دستگاه وارد می شود که باعث تکان های شدید می شود اما در تاج های طبلکی با توجه به این که جهت نیروی عکس العمل تقریبا در امتداد قائم و به موازات بازوی ماشین وارد می شود، تکان های حاصل بسیار کم تر است[۴].

      این موضوع به طور مستدل در شکل دیده می شود. به همین دلیل در شرایط عملیاتی مشابه و با یک موتور محرکه مشابه، با استفاده از سیستم تاج طبلکی وزن دستگاه نسبت به حالتی که از سیستم تاج مخروطی استفاده می شود، کمتر خواهد بود. به عبارت دیگر در یک رودهدر با وزن مشخص، سیستم تاج طبلکی قابلیت استفاده از موتورهای قوی تری را خواهد داشت.

    در فرآیند حفر مقدار انرژی که از طریق هر یک از ابزار برنده  می توان انتقال داد به دو عامل سختی سنگ و استحکام (Stability) ماشین بستگی دارد. در حفر یک سنگ سخت هر چه انرژی پشت ابزار برنده  بیشتر شود نرخ استهلاک آنها نیز به شدت افزایش می یابد.

   در این حال عدم استحکام دستگاه (مقاومت در برابر لرزش های شدید) در مواجهه با نیروهای قوی عکس العمل سنگ، سبب تخریب قطعات مختلف رودهدر می شود. انرژی ویژه (انرژی که به هر یک از ابزار برنده وارد می شود) به عواملی از قبیل سرعت چرخش، جرم تاج و همچنین تعداد ابزار برنده یی که در هر لحظه با سینه کار درگیر هستند بستگی دارد. پس در رودهدرهای تاج طبلکی می توان انرژی ویژه حفر را تا حد زیادی افزایش داد.

      امروزه محققان زیادی به صورت تئوری میزان گشتاور وارد به دستگاه رودهدر و تاثیر پارامتر های مختلف در میزان ارتعاش و گشتاور دستگاه رودهدر را ارائه کرده اند. برای درک بهتر در اینجا به بررسی تاثیر پارامتر های مختلف در میزان گشتاور در ماشین رودهدر به صورت تئوری می پردازیم. برای این منظور طبق قانون تعادل ابتدا باید نیرویهای وارده به ماشین را مشخص کنیم. شکل ۵ نمای از نیروی های وارده به یک رودهدر مخروطی را نشان می دهد. در اینحا هدف تاثیر عوامل مختلف دستگاه مثل اندازه بازوی حفاری (پارامتر u در شکل ۵)، وزن دستگاه (w)، عرض دستگاه و …..در میزان ارتعاش و ایجاد گشتاور می باشد[۵] .

مطابق شکل ۵، سه محور X،Y،Z برای نمایش سه بعدی ماشین استفاده شده است. برای بررسی میزان گشتاور با توجه به نیروهای وارده در سه جهت مختلف X،Y،Z بعلاوه گشتاور لازم برای جلوگیری از سر خوردن دستگاه محاسبه می شود (تعادل استایکی مورد نظر می باشد که مطابق شکل ۵ و نیروهای ارائه شده، گشتاور حول مرکز ثقل دستگاه که محل تقاطع محور مختصات محاسبه      می شود). در شکل ۶ فلوچارتی برای بدست آوردن میزان گشتاور با توجه به نوع رودهدر و نوع برش را نشان می دهد.

 مطابق شکل ۶ ابتدا می بایست نوع رودهدر که به صورت حفاری محوری و یا متقاطع وارد شود. در مرحله بعد نوع برش و نحوه برش وارد و سپس محاسبات لازم برای اندازه گیری گشتاور در چهار جهت ارائه شده مورد بررسی قرار می گیرد. انواع نحوه برش به در دستگاه رودهدر در شکل ۷ ارائه شده است.

برای بررسی تاثیر یک پارامتر، آن پارامتر متغیر و دیگر پارامتر ثابت می باشند. شکل ۸ تغییرات گشتاور در جهتهای مختلف به توجه تغییر عرض ماشین (e)، عرض چرخ زنجیر (p)، و فاصله بین مرکز ثقل تا انتهای ماشین(a) نشان می دهد. در واقع گشتاور ارائه شده، گشتاور لازم برای از بین رفتن تعادل در ماشین می باشد و همانطور که که می توان مشاهده کرد با افزایش هر یک از متغیر ها میزان گشتاور لازم افزایش پیدا می کند.

شکل ۹ تغییرات گشتاور با توجه به افزایش وزن را نشان می دهد و همانطور که می توان مشاهد کرد افزایش وزن باعث افزایش مقاومت ماشین در برابر ارتعاش می باشد. شکل ۱۰ تغییرات گشتاور با توجه به تغییرات مقدار طول بازوی حفاری می باشد. همانطور که در شکل ۱۰ می توان مشاهده کرد افزایش طول بازوی حفاری در حالت برش به سمت بالا تاثیر منفی دارد.

 شکلها ارائه شده در مورد بررسی تئوری پارامتر های دستگاه حفاری به صورت کیفی می باشند و نمیتوان یک نتیجه کمی از مطالب گرفت.

۳-۲-۲ تاثیر نوع سر مته ماشین رودهدر بر هملکرد حفاری :

۳-۲-۲-۱ انواع مته: