مثقاب صخور ساندفيك: خاص بالحفر العميق للأنفاق، وعالي المتانة والإنتاجية

يعرّض حفر الأنفاق مكونات مثقاب الصخور لظروف إجهادية لا تقترب منها أعمال الحفر السطحية على المنضدة. فالمachine تعمل في رأس الحفر حيث لا يوجد مكان لتبدّد الاهتزازات، وتبقى قضبان الحفر على اتصالٍ دائم بسطح الحفر لفترات أطول من الدورات في كل وردية، بل وإن الانحراف الطفيف في استقامة الحفرة يتفاقم ليؤدي إلى تجاوز الحفر المطلوب (Overbreak)، ما يترتب عليه تكاليف فعلية إضافية في صب بطانة الخرسانة.

وقد بنت شركة ساندفيك جزءًا كبيرًا من استراتيجيتها لإنتاج سلسلتي HL وRD لحلِّ تلك المشكلة المحددة تحديدًا — ليس فقط الحفر بسرعة أكبر، بل الحفر بأعلى درجة من الاستقامة، وبفترات أطول بين عمليات الصيانة. ويمثّل المُثبِّت (Stabilizer) الجزء الأكثر وضوحًا في هذه الفلسفة التصميمية، لكن البنية التحتية التي تقوم عليها تمتد أعمق من مجرد عنصر واحد.

المُثبِّت: أكثر من مجرد ممتصٍ للاهتزازات

تُركِّب ساندفيك مثبِّتًا هيدروليكيًّا في معظم طرازاتها الثقيلة لآلات الحفر الصخريّة— مثل الطرازات HL1060T وHL1560T وHL1560ST وRD1635CF وRD1840C، والتي تأتي جميعها مزوَّدةً بهذا المثبِّت كتجهيز قياسي. وتتمثل وظيفته في الحفاظ على هندسة التماس الثابت بين جذع المثقاب والمبتدئ طوال دورة الحفر الكاملة، مما يُحكِم التماس بين رأس المثقاب وسطح الصخر.

ولماذا يهم ذلك؟ إن ظاهرة ارتداد الرأس (Bit bounce)—أي ارتفاع رأس المثقاب عن وجه الصخر بين الضربات—تؤدي إلى إهدار طاقة الضرب، وتسرِّع من تآكل الكاربايد بشكل غير منتظم. ففي الجرانيت ذي مقاومة الانضغاط ٢٥٠ ميجا باسكال، وباستخدام سلسلة قضبان طولها ٣٠ مترًا، يمكن أن تقلِّل ظاهرة ارتداد الرأس من انتقال الطاقة الفعّالة بنسبة تتراوح بين ١٥٪ و٢٠٪ مقارنةً بالتماس المستقر. ويُطبِّق المثبِّت قوةً هيدروليكيةً للحفاظ على ثبات هندسة الجذع، ما يضمن انتقال موجات الإجهاد بسلاسةٍ إلى الصخر بدلًا من انعكاسها عائدًةً إلى هيكل المثقاب.

تُبلغ آلة الحفر سانديفيك DL422i، التي تستخدم جهاز الحفر الصخري HF1560ST، عن تحقيق ما يصل إلى ١٠٪ أكثر من الأمتار المحفرة لكل وردية في عمليات الحفر الإنتاجي الآلي، ويرجع ذلك تحديدًا إلى التكامل بين جهاز التثبيت والتحكم الآلي في المعايير— إذ لا تفقد الآلة دورات حفر بسبب ارتداد القاطع أو التعديلات اليدوية.

المسلسلان HL وRD: مقارنة بين هياكل النماذج

merits التصميم الوحدوي للقرع في طراز HL1560ST ذكرًا منفصلًا. فالكبسولة والمُجَرِّب الدوار يعملان دون تماسٍ مع هيكل جسم المثقاب. ويعني انخفاض عدد الأسطح المشتركة انخفاض عدد مسارات التسرب، كما أن تجميع البراغي الجانبية الذي يثبت وحدات الهيكل معًا يقلل من عدد أسطح الإغلاق التي يجب صيانتها تحت تأثير الحمل الهيدروليكي المتكرر.

تقنية الكبسولة الطويلة وما تُحدثه فعليًّا من تغييرات

يستخدم طراز Sandvik RD1840C حزمة قرع ذات كبسولة طويلة، والتي تولِّد طاقة تصادمية أعلى وبشكل نبضي مختلف عن التصميم ذي الكبسولة القصيرة. وتبيّن الأبحاث المتعلقة بآليات الحفر بالقرع أن الكبسولة القصيرة تُنتج طاقة تصادمية قصوى أعلى، بينما تُنتج الكبسولة الطويلة شكل نبضة أكثر تحسينًا — أي انتقال طاقة أفضل إلى الصخر في كل ضربة مع إجهاد قصوي أقل على قضيب الحفر.

عند أقطار الثقوب التي تتراوح بين ١٤٠ و١٧٨ مم في تطبيقات الثقوب الطويلة السطحية، يحافظ التصميم ذو المكبس الطويل في جهاز RD1840C على إجهاد القضيب ضمن الحدود التي تمدد عمر خدمة قضبان T51 وGT60 بشكل ملحوظ. وهذه عاملٌ مهمٌّ من عوامل تكلفة التشغيل: إذ إن استبدال سلاسل القضبان للثقوب التي يزيد عمقها عن ٣٠ مترًا مكلفٌ للغاية، كما أن شكل الموجة النابضة الذي يقلل من دورات الإرهاق عند وصلات القضيب يتراكم تأثيره طوال موسم الإنتاج.

تقنية RockPulse—المتاحة كتكامل تكنولوجي في معدات سانديفيك الأحدث—ترصد موجة الإجهاد في الوقت الفعلي، وتزوّد المشغل ببياناتٍ تمكنه من ضبط معايير الحفر وفقًا لحالة التلامس الفعلية مع الصخور. وبذلك تنتقل عملية تحسين المعايير من مجرد التخمين إلى الاعتماد على القياسات.

تشحيم الجذع: الخطوة الصيانية التي يتم تجاهلها غالبًا

تقلل نظام تشحيم الساق الدوراني (CSL) في طرازي RD1635CF وHL1560T من استهلاك زيت تشحيم الساق بنسبة تصل إلى ٧٠٪ مقارنةً بالنظم التقليدية. وهذه النسبة لا تمثّل مجرد رقماً يتعلق بتكاليف التشغيل فحسب، بل تعني أيضاً انخفاضاً في تلوث دائرة الغسل بالزيت المُنفَث، وهو أمرٌ بالغ الأهمية عندما تكون ضغوط ماء الغسل عند مستوى ١٠–١٥ بار والحفاظ على نظافة ظروف الحفر في البئر.

في طرازات ساندفيك التي لا تتضمّن نظام CSL، فإن فترات تشحيم الساق واختيار درجة الزيت تؤثّر مباشرةً في اهتراء غلاف التوجيه وعمر خدمة محول الساق. فحقن الشحوم المضغوطة بشكل غير متكررٍ بما يكفي يؤدي إلى حدوث تلامس معدني بين الساق وحلقة التوجيه أثناء مرحلة الدوران. أما حقنها بشكل متكررٍ أكثر من اللازم فيؤدي إلى تسرب كميات زائدة من مادة التشحيم إلى أختام غرفة الضرب، ما يُسرّع تدهور الأختام المصنوعة من البولي يوريثان أكثر مما تسببه عملية الاهتراء الدورية العادية وحدها.

توفر شركة HOVOO مجموعات أختام لمحاريث الصخور المتوافقة مع طرازات سلسلة Sandvik HL وRD، بما في ذلك أختام الأكمام التوجيهية وأطواق O الخاصة بمحولات الجذع التي تتعرض عادةً للتلف الناتج عن التآكل المرتبط بالتشحيم. وتُسرد المراجع الخاصة بكل طراز تطبيقي لـ Sandvik على الموقع الإلكتروني hovooseal.com.

الحفر الآلي والتحول نحو التشغيل المستمر

تم تصميم محاريث الحفر الطويلة من سلسلة i-Series التابعة لشركة Sandvik — مثل طراز DL422i الحالي المنتج تجاريًّا — للعمل دون تشغيل يدوي خلال تغيير الورديات. ويسمح الحفر الآلي بالمنشار، وإعادة وضع الذراع الهيدروليكي تلقائيًّا، والتشغيل عن بُعد عبر وحدة تحكم واحدة، للمعادن بالاستمرار في تشغيل المحاريث خلال الفترة الزمنية البالغة ٣٠–٤٥ دقيقة أثناء تغيير الطاقم، والتي كانت ستبقى غير مستغلة في السابق.

وعلى مستوى المكونات، فهذا يعني أن مثقاب الصخور نفسه يعمل بالقرب من دورة العمل النظرية الخاصة به. وتتراكم ساعات الضرب بشكل أسرع. أما مجموعات الأختام التي قد تدوم ٤٠٠ ساعة في المعدات المشغلة يدويًّا، فهي تبدأ في تحمل ٥٠٠ ساعة أو أكثر من الأحمال في التكوينات الآلية. ولذلك فإن اختيار مركبات الأختام — مثل البولي يوريثان (PU) للدورات القياسية، والمطاط الهيدروجيني النتريلي (HNBR) للمناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة — مع مراعاة الساعات الفعلية للتشغيل، يكتسب أهمية أكبر في الأساطيل الآلية مقارنةً بالأساطيل المشغلة تقليديًّا.