Hydraulisk bjergværksbor for kulminer: Sikkerhed og udvalgsregler

En hydraulisk bjergværksbor, der anvendes i en kulmine, udsættes for en farekategorie, som simpelthen ikke gælder for metalmining eller tunneldrift: metanantændelse. Slagmekanismen genererer varme på pistonslagfladen og ved skæft-/føringsbøsningen; det hydrauliske kredsløb kører ved 160–220 bar med en varm retur-olietemperatur; og hvis en oliespray fra en defekt tilslutning når frem til en gasansamling, er brandrisikoen øjeblikkelig. Alle komponentvalg og driftsprocedurer ved anvendelse af en hydraulisk bjergværksbor i kulminer skal vurderes på baggrund af denne risiko – ikke kun ud fra standardkriterierne for ydelse og levetid.

Kulminer klassificeres også efter gasfareklassificering – fra ikke-gasfremkaldende til meget gasfremkaldende – med tilsvarende reguleringskrav til udstyrets specifikationer, som varierer afhængigt af jurisdiktionen. Vælgereglernes i denne artikel gælder specifikt for hydrauliske stenboringsdrifters og deres tilknyttede væskekredsløb inden for udstyrskategorien og er ikke en erstatning for stedsspecifik overholdelse af reguleringskrav.

Krav til eksplosionsbeskyttet design

Brandhæmmende hydraulikvæske er den grundlæggende krav til ethvert underjordisk kulmine-hydraulikkreds. Standard mineralolie-hydraulikvæske er brændbar; en slangefejl, der sprøjter mineralolie over varme overflader eller en elektrisk bue, skaber en reel antændelsesvej. Vand-i-olie-emulsioner (HFA-E, typisk 95–97 % vand med oliekoncentrat) eller vandglykoler (HFC) er de standardmæssige brandhæmmende alternativer til underjordiske kulmine-percussionskredse. Kompromiset: Begge har lavere smøreevne end mineralolie, hvilket stiller højere krav til tætningsmaterialerne og til anti-slid-additivpakken i væsken.

PU-percussiontætninger yder acceptabelt med vand-i-olie-emulsioner ved koncentrationer, der opretholdes inden for specifikationen. Når emulsionskoncentrationen falder under 5 % oliekoncentrat (den typiske minimumskoncentration), falder smøreevnen skarpt, og PU-tætningerne slidtes hurtigere end deres designlevetid. HNBR-tætninger tåler variationer i koncentration bedre og foretrækkes i driften, hvor det er svært at opretholde den præcise emulsionskoncentration. Vand-glykol-væsker med forkert glykolkoncentration kan angribe standard-NBR-statisk tætninger (O-ringe) ved at forårsage svulmning – FKM- eller HNBR-O-ring-sammensætninger specificeres for vand-glykol-kredsløb i stedet for standard-NBR.

Udstyrspecifikationer til gasrige miljøer

Driftssikkerhed: De tre procedurer, der betyder mest

Inspektion af væskekredsløbet før hver skift er ufravigelig i en kulmine, hvor en slangebrud under drift udgør en umiddelbar brandsfare. Inspektionen omfatter: slangeens stand (ingen snit, slid gennem yderkappen eller opblæsning, der indikerer intern beskadigelse), forbindelsesfittings (ingen dråber ved gevindforbindelser, ingen bevægelse af fittings under håndtryk) samt væskeniveauet i tanken med kontrol af emulsionens eller glykolkoncentrationen. En degraderet emulsion, der ser normal ud i farven, men som tester under 5 % oliekoncentration, udgør både en risiko for tætningsbeskadigelse og antændelse samtidigt.

Forhindring af tomfyring er mere kritisk i kulminer end i andre anvendelser. Når borehovedet mister kontakt med bjergarten og perkussionen foregår mod luft, aktiveres trykafbryderventilen i perkussionskredsløbet kontinuerligt, hvilket genererer varme i ventilkroppen. I standardmæssig mining og byggeaktivitet er dette en vedligeholdelsesmæssig bekymring; i en metanholdig atmosfære udgør en varm ventilkrop en ekstra tændrisiko. Automatiske systemer til afbrydelse ved tomfyring – som slukker for perkussionen inden for 200–500 millisekunder efter detektering af ubelastet perkussion via analyse af trykmønstre – er standardkrav i velstyrede kulmineboremaskinekonfigurationer.

Efter skiftets rensning og dekompression af slagkredsløbet, inden drifteren afkobles, fjerner trykluftsfri brandhæmmende væske fra slangeafsnittene, som mest sandsynligt vil blive forstyrret under skifteskiftet. At afkoble en trykfyldt slange i et gasfyldt driftsrum udgør både en risiko for forurening og en risiko for brand ved væskeudsprøjtning. Proceduren kræver dekompression gennem systemets beregnede afladningssti og ikke ved løsning af forbindelser under tryk.

Udvalgskriterier specifikke for kulmine-miljøer

Drifter-designfunktioner, der reducerer risikoen for drift i kulminer: lukket slagkreds (returolie strømmer tilbage til tanken uden atmosfærisk udsættelse, hvilket minimerer olieopdrift i hovedgangens atmosfære); forseglet rotationsmotorhus med overtryksbarriere for at forhindre kulstøv fra at trænge ind i lejedomænet; frontspændemuffens spüllevandskreds med sikkerhedsventil for at forhindre tilbageløb af slagolie til spüllekredsen (forurenet spüllevand i en kulhovedgang udgør en sekundær fare); samt antistatiske slangeskeder på alle slag- og rotationsslanger.

Specifikationer for tætningssæt til kulgrubeborere: slagkit i HNBR-materiale til kompatibilitet med HFA-E- eller HFC-væske, forreste spül-tætninger i PTFE-forstærket materiale (kemisk inerte over for pH-variationer i grubevand) samt alle statiske O-ringe i HNBR eller FKM til kompatibilitet med vand-glykol-kredsløb. Disse materiale-specifikationer skal fremgå eksplicit i indkøbsdokumentet i stedet for at bygge på standardmæssig 'standardkit'. HOVOO leverer tætningssæt, der er egnet til kulgruber, til alle større borermærker, og materialevalgene er verificeret for kompatibilitet med HFA-E og HFC. Fuldstændige modellereferencer findes på hovooseal.com.