Středně těžký hydraulický kamenolomový vrták: univerzální pro stavebnictví a těžební průmysl

Provoz 25 kW těžkého vrtacího stroje (drifteru) při řezání vápence na silnici, jehož pevnost v tlaku dosahuje maximálně 100 MPa, nezvyšuje produktivitu. Naopak zvyšuje kapitálové náklady, zvyšuje požadavky na průtok hydraulické kapaliny u nosného vozidla, spotřebovává více paliva na metr a rychleji opotřebuje spotřební materiál, než vyžaduje geologická struktura. Těžká specifikace byla navržena pro žulu o pevnosti 200 MPa a pro hluboké dlouhé vrtání v dolech – její použití při práci s vápencem není efektivní, je pouze nákladné.

Středně těžké vrtací stroje výkonového rozsahu 12–18 kW jsou správně přizpůsobeny většině komerčních vrtacích prací: vrtání teras v lomech, kotvení základů staveb, skalní řezy na dálnicích, podzemní vývoj v měkkých až středně tvrdých horninách a geotechnický průzkum. Závitové systémy T45 a T51, které tyto stroje podporují, pokrývají průměry vrtů od 51 do 89 mm – přesně ten rozsah, který vyžadují většina výbušných schémat, instalací kotev a průzkumných vrtů. Správný výběr výkonové třídy od samotného začátku je levnější než předimenzování a následné řízení nadměrné spotřeby spotřebních materiálů.

Co výkonový rozsah 12–18 kW skutečně poskytuje

Drifter o výkonu 15 kW pracující při 1 800–2 200 úderech za minutu s nárazovou energií 150–250 J dosahuje rychlosti pronikání 1,0–1,8 m/min v vápenci o pevnosti 80–120 MPa. To je dostatečně rychlé na dokončení výbušného schématu s 10 vrty o hloubce 5 metrů během jedné pracovní směny s časovou rezervou pro nastavení a úklid. Vyžaduje hydraulický průtok 80–140 L/min při tlaku 160–190 bar – což je dobře v rámci výstupních parametrů kladiva na 12–22 tunovém rypadle, kde jsou tyto jednotky nejčastěji namontovány.

Specifikace točivého momentu je stejně důležitá jako úderový výkon u středně náročných aplikací. Pískovec a prasklinový vápenec mohou při nedostatečném točivém momentu zablokovat vrták během otáčení, pokud není moment dostatečný k rychlému odstranění třísek z límce při každé změně směru otáčení. Středně náročný vrtací stroj s točivým momentem 500–800 Nm zvládne většinu hornin ve výkonové třídě 12–18 kW bez zaseknutí. Při použití tyčí T51 v tvrdších materiálech je nutné ověřit, zda motor pro otáčení dokáže udržet požadovaný točivý moment na celé délce 15metrového řetězce – některé středně náročné jednotky to nezvládnou, a proto je to kontrolní krok v fázi výběru, nikoli objev na stavbě.

Středně náročné aplikace: skutečné případy použití a požadavky na nosnou techniku

Vrtání pro geotechnický průzkum si zaslouží zvláštní pozornost. Středně těžké příslušenství montované na bagry s magazínem tyčí dokáže vrtat do hloubky 29 metrů v průměru 45–64 mm při poměru času vrtání k času provozu motoru vyšším než 60 % – tento údaj je výrazně vyšší než u běžných specializovaných vrtních souprav, u nichž čas strávený přejezdem a nastavením spotřebuje větší část pracovního času. Pro geotechnické firmy, které provádějí více maloprůměrových průzkumných programů, je příslušenství pro bagr ve výkonové třídě 14–16 kW jak ekonomičtější, tak produktivnější na směnu než samostatná vrtní souprava pro geotechnický průzkum.

Přizpůsobení typu horniny: Kde středně těžké vybavení funguje a kde ne

Formace s UCS mezi 40 a 150 MPa představují přirozené prostředí pro tento typ vrtací techniky. Při UCS pod 40 MPa – měkký pískovec, slabý jílovec, nezpevněný materiál – je jakýkoli nárazový vrták nadměrný; rotující šnekové vrtáky vrtají rychleji a s menším opotřebením. Při UCS nad 150 MPa v aplikacích trvalé výroby začne rychlost pronikání klesat pod úroveň komerční životaschopnosti; správnou volbou je v tomto případě výkonný zařízení o výkonu 20 kW a více.

Praktický test: pokud se na staveništi v průběhu výrobního vrtání narazí na žulu, křemenec nebo tvrdý čedič, není to oblast pro středně výkonné vrtáky. Pokud se jedná o vápenec, pískovec, křídu, středně zpevněný štěrkovec nebo jakoukoli jinou formaci, kterou inženýrská zpráva popisuje jako ‚pevnou, avšak ne tvrdou‘, je optimální volbou zařízení o výkonu 12–18 kW. Náklady na metr vrtaného jádra během celého projektu budou nižší než u příliš výkonného vrtáku pracujícího neefektivně nebo u nedostatečně výkonného vrtáku prodlužujícího dobu směny.

Požadavky na točivý moment podle typu horniny a průměru vrtací tyče

Specifikace rotačního motoru je výběrový parametr, který způsobuje nejvíce neočekávaných poruch v provozu středně náročných aplikací. Rotační tyče T38 bez problémů pracují v vápenci o pevnosti 60–90 MPa při rotačním krouticím momentu 500 Nm. Stejný vrták s použitím tyčí T51 ve pískovci o pevnosti 120–150 MPa se štěrbinami vyplněnými jílem zablokuje rotační motor pod kombinovanou zátěží krouticího momentu a rázu, pokud není motor dimenzován minimálně na trvalý krouticí moment 800–900 Nm.

Podzemní vrtací soustrojí pro rozvoj důlních prostor využívají článkové paže s paralelní funkcí uchycení, aby byla zajištěna správná orientace vrtů – stroj s otočením o 180 stupňů a nakloněním o 30 stupňů pokryje jednou paží čelní plochu o rozměrech 4,5 m × 4,5 m. Středně náročné vrtací hlavy montované na tato zařízení vyžadují rotační krouticí moment dostatečně vysoký k zvládnutí kombinované zátěže systému T45 spolu s dodatečným třením vznikajícím při vrtání v úhlu. Proto patří specifikace rotačního krouticího momentu do kontrolního seznamu pro výběr vedle rázového výkonu, nikoli jako sekundární položka.

Údržba těsnění při práci v prostředí s různými horninami střední náročnosti

Vrtáky střední náročnosti na staveništích a v oblasti stavebního a pozemního inženýrství se obvykle přesunují mezi různými typy hornin rychleji než hornické zařízení. Jednoho dne se vrtá kotvy v vápenci za mírného rázového tlaku; příští týden se řeže základ v žulové hornině, což vyžaduje plný jmenovitý tlak. Tato střídavá zátěž způsobuje proměnné tepelné a mechanické cykly v rázovém těsnění – cykly při maximální zátěži způsobují největší únavu materiálu, i když je průměrný počet provozních hodin skromný.

Společnost HOVOO dodává sady těsnění pro vrtáky střední náročnosti z řad Epiroc RD, Sandvik RD520 a příbuzných modelů, stejně jako pro střední vrtací jednotky značek Furukawa a Montabert, s polyuretanem (PU) jako standardem a HNBR pro aplikace za zvýšených teplot. Odkazy na konkrétní modely jsou k dispozici na stránce hovooseal.com.