مكابس هيدروليكية لبناء الأنفاق: المتطلبات الخاصة ومهارات التكيّف

بيئة النفق تضاعف كل التحديات القياسية

يُعرِّض بناء الأنفاق المثاقب الهيدروليكي لأقسى مجموعة من ظروف التشغيل ضمن نطاق تطبيقات المعدات: هندسة محدودة تقيّد وضعية المركبة الحاملة، وتهوية ضعيفة تُسرّع من ارتفاع درجة حرارة الدائرة الزيتية، وأرض رطبة أو مشبعة بالماء تُسرّع تلوث الرأس الأمامي، وانعكاس صوتي يضخّم الضوضاء إلى مستويات تؤذي سمع المشغل أسرع مما يحدث في مواقع العمل المفتوحة، ووصول مقيد للصيانة ما يعني أن تشخيص كل عطل وإصلاحه يستغرق وقتاً أطول مما لو تم ذلك في موقع سطحي. ولا شيءٌ من هذه العوامل يُعتبر فريداً من نوعه لعملية الحفر في الأنفاق إذا اُنظر إليه بمعزلٍ عن غيره. أما تزامن حدوث جميع هذه العوامل الخمسة في كل وردية، وعلى امتداد مشروع قد يستمر لسنوات عديدة، فهو ما يميز أعمال حفر الأنفاق تحديداً، ويستلزم تكييف المعدات وممارسات المشغلين بما يتناسب مع هذه المجموعة الفريدة من الظروف.

تُهمَل مشكلة إدارة الحرارة غالبًا أكثر من اللازم. ففي المواقع السطحية، يلاحظ المشغل وفريق الصيانة ارتفاع درجة حرارة الزيت لأنهم يشعرون بارتفاع درجة حرارة الهواء المحيط بالآلة. أما في الأنفاق، فإن الهواء المحيط يكون دافئًا بالفعل بسبب حرارة المعدات وسوء التهوية؛ وبالتالي يفتقر المشغل إلى المؤشر الحراري الذي يعتمد عليه عادةً. وغالبًا ما تصل درجة حرارة الزيت إلى ٨٠–٩٠°م أثناء أعمال التكسير في الأنفاق دون أن يدرك ذلك المشغل. والمكثِّف الغشاء يؤدي ركوب الدراجات عند تلك الدرجات الحرارية إلى تصلّب المركّب القياسي من نتريل بيوتادين (NBR) خلال ٥٠٠–٧٠٠ ساعة. أما مجموعات غشاء الهوفو المصنوع من مطاط الفلوروكربون (FKM)، والتي تُصنَّف لتحمل درجة حرارة مستمرة تصل إلى ١٢٠°م، فتمدّد عمر خدمة الغشاء ليصل إلى ١٢٠٠–١٥٠٠ ساعة في ظروف العمل النموذجية داخل الأنفاق، ما يُشكّل الفرق بين توقُّف واحد وغير مخطط له أو توقُّفين غير مخطط لهما لكل جهاز سنويًّا في عقود الأنفاق الكبيرة.

مشكلة التلوث في الرأس الأمامي محددة بنفس القدر. تدخل بقايا الحفر من النفق — وهي عبارة عن ملاط أسمنتي، وجزيئات السيليكا الدقيقة، والماء — إلى الرأس الأمامي عبر ختم غبار مُستهلك أو قياسي بشكل أكثر حدةً مقارنةً بغبار البناء السطحي، وذلك لأن البيئة المغلقة تركز الجسيمات في عمود الهواء العامل. ويُوصى باستخدام مساحات غبار HOUFU المصنوعة من مركّب البوليمر الفلوريني (PTFE) والمزودة بشفة ثانوية حاجزة للرطوبة في جميع تطبيقات الأنفاق التي يكون فيها القاع الرطب أو يكون الملاط الأسمنتي موجودًا في الهواء.

التكيف في التموضع الذي يقلل من حالات فشل الختم

يفرض شكل رأس النفق على الحامل اتخاذ وضعيات ذراع رافعة لا تُستخدم عادةً في الأعمال السطحية: مثل التمدد الأفقي الكامل للذراع على منحدر ضحل، أو زاوية العمل قريبة من ٤٥° من الرأسي، أو التشغيل مع سحب الذراع بإحكام نحو جدار النفق. وكل واحدة من هذه الوضعيات تغيّر. ختم المكبس نمط التحميل عن الوضعية الرأسية التي صُمّمت لها الختم. أما التشغيل المستمر عند زوايا تتراوح بين ٣٠° و٤٥° في هذه الوضعيات، فيركّز تحميل الزيت الجانبي على قطاع واحد من المكبس. ختم العصا بدلاً من توزيعه بشكل محيطي. إن دوران المثقاب بمقدار ٩٠ درجة عند كل إعادة وضع — وهي تقنية شائعة بين مشغِّلي الأنفاق ذوي الخبرة — يؤدي إلى توزيع نمط الحمل على الأرباع الأربعة للحفرة خلال الوردية الواحدة، ما يوسع عمر ختم قضيب المكبس من التآكل الأحادي الجانب إلى التآكل الموحد. ولا يتطلب هذا أي وقت إضافي، بل يحتاج فقط إلى أن يكتسب المشغِّل عادة الدوران قبل إعادة الوضع. ويمكن قياس أثر تمديد عمر الختم خلال موسم كامل من أعمال الحفر.