Hydraulický kamenolez pro uhelné doly: pravidla bezpečnosti a výběru

Hydraulický kamenolez provozovaný v uhelném dole čelí kategorii nebezpečí, která se jednoduše nevztahuje na těžbu kovů nebo stavební práce v tunelech: vznícení metanu. Úderný mechanismus vyvolává teplo na nárazné ploše pístu a na rozhraní mezi nástavcem a vodícím pouzdrem; hydraulický obvod pracuje za tlaku 160–220 bar při teplé teplotě vraceného oleje; a pokud olejový postřik způsobený poškozením spojky dosáhne místa hromadění plynu, je riziko požáru okamžité. Každý výběr komponentů i každý provozní postup při použití hydraulického kamenolezu v uhelném dole musí být posuzován před tímto pozadím, nikoli pouze podle standardních kritérií výkonu a životnosti.

Uhlíkové doly jsou rovněž klasifikovány podle stupně nebezpečí výbuchu plynu – od neplynných po vysoce plynné – s odpovídajícími regulačními požadavky na technické specifikace zařízení, které se liší podle příslušné právní jurisdikce. Pravidla pro výběr uvedená v tomto článku se vztahují konkrétně na hydraulické vrtné kladivové stroje (drifty) a jejich příslušné okruhy kapalin v rámci dané kategorie zařízení, nikoli jako náhrada za dodržení místních regulačních požadavků.

Požadavky na protivýbušný design

Ohnivzdorná hydraulická kapalina je základní požadavek pro jakýkoli podzemní uhelný důl hydraulického obvodu. Standardní minerální olejová hydraulická kapalina je hořlavá; prasknutí hadice, při němž se minerální olej stříká na horké povrchy nebo elektrický oblouk, vytváří skutečnou cestu k zapálení. Emulze vody v oleji (HFA-E, obvykle 95–97 % vody s olejovou koncentrátovou složkou) nebo vodní glykoly (HFC) jsou standardními ohnivzdornými alternativami pro podzemní uhelné důlní úderné obvody. Kompromis: obě mají nižší maznost než minerální olej, což klade vyšší nároky na materiály těsnění i na přísady proti opotřebení obsažené v kapalině.

PU nárazová těsnění fungují přijatelně s emulzemi vody v oleji při koncentracích udržovaných v rámci specifikace. Pokud se koncentrace emulze sníží pod 5 % olejového koncentrátu (běžné minimum), klesne mazivost prudce a PU těsnění se opotřebují rychleji než je jejich navrhovaná životnost. HNBR těsnění lépe snášejí kolísání koncentrace a jsou proto upřednostňována v provozech, kde je obtížné udržovat přesnou koncentraci emulze. Voda-glykolové kapaliny při nesprávné koncentraci glykolu mohou napadat standardní statická NBR těsnění (O-kroužky) způsobem, že se rozvazují – pro obvody s voda-glykolovými kapalinami jsou proto specifikovány O-kroužky z materiálů FKM nebo HNBR místo standardních NBR.

Specifikace zařízení pro plynná prostředí

Bezpečnost provozu: Tři nejdůležitější postupy

Prohlídka kapalinového okruhu před každou směnou je v uhelné šachtě nepodmíněně nutná, neboť selhání hadice během provozu vytváří okamžité nebezpečí požáru. Prohlídka zahrnuje: stav hadice (žádné řezy, opotřebení vnějšího pláště nebo vypouklé místo, které naznačuje vnitřní poškození), spojení nástrček (žádné kapání v závitových spojích, žádné pohyby nástrček při tlaku ruky) a hladinu kapaliny v nádrži spolu s kontrolou koncentrace emulze nebo glykolu. Degradovaná emulze, která má sice normální barvu, ale její koncentrace oleje je pod 5 %, představuje současně riziko poškození těsnění i riziko vznícení.

Prevence prázdného výstřelu je v uhlíkových dolech důležitější než v jiných aplikacích. Pokud se vrták ztratí kontakt s horninou a rázový mechanismus pracuje proti vzduchu, uzavírací ventil rázového obvodu se neustále otevírá, čímž vzniká teplo v tělese ventilu. V běžném hornictví a stavebnictví jde o problém údržby; v prostředí obsahujícím metan představuje horké těleso ventilu další riziko zapálení. Automatické systémy pro vypnutí prázdného výstřelu – které vypnou rázový mechanismus během 200–500 milisekund po detekci nezatíženého rázu analýzou tlakového průběhu – jsou standardním požadavkem u dobře řízených konfigurací dolních vrtacích strojů.

Vyčištění a dekomprese úderového obvodu po směně, ještě před odpojením vrtáku, odstraní tlakovou nehořlavou kapalinu z úseků hadice, které jsou nejvíce ohroženy rušením během změny směny. Odpojení tlakové hadice v prostředí s výskytem plynů představuje jak riziko kontaminace, tak riziko požáru způsobeného rozstřikem kapaliny. Tento postup vyžaduje dekomprezi prostřednictvím konstrukčně určené cesty uvolnění tlaku v systému, nikoli uvolňováním spojek za tlaku.

Kritéria výběru specifická pro prostředí uhlíkových dolů

Konstrukční prvky designu Drifter, které snižují provozní riziko v uhelných dolech: uzavřený obvod rázového mechanismu (olej se vrací zpět do nádrže bez expozice atmosférickému prostředí, čímž se minimalizuje tvorba olejové mlhy v prostředí pracoviště); těsněný kryt rotačního motoru s přetlakovou bariérou, která brání pronikání uhlíkového prachu do ložiskové oblasti; obvod čistící vody pro přední upínací hlavici s zpětným ventilem, který zabrání zpětnému toku rázového oleje do čistícího obvodu (kontaminovaná čistící voda v uhelném pracovišti představuje sekundární nebezpečí); a antistatické pláště hadic pro všechny rázové a rotační hadice.

Specifikace kompletu těsnění pro vrtné stroje používané v uhelných dolech: nárazy v kaučukové směsi HNBR pro kompatibilitu s kapalinami HFA-E nebo HFC, těsnění pro přední promývání z materiálu PTFE s podkladem (chemicky inertní vůči kolísání pH hornické vody) a všechna statická O-kroužková těsnění z kaučuku HNBR nebo FKM pro kompatibilitu s obvodem vodno-glykolu. Tyto specifikace materiálů musí být v dokumentu zakázky uvedeny výslovně, nikoli pouze jako „standardní komplet“. Společnost HOVOO dodává komplety těsnění vhodné pro provoz v uhelných dolech pro všechny hlavní značky vrtných strojů, přičemž možnosti materiálů byly ověřeny na kompatibilitu s kapalinami HFA-E a HFC. Úplné odkazy na modely na adrese hovooseal.com.