Υδραυλικό τρυπάνι για βράχο ειδικό για σήραγγες: Χαμηλός θόρυβος, υψηλή σταθερότητα, αποτελεσματικό σε στενούς χώρους

Η σήραγγα οδικής σύνδεσης Kaminiko στην επαρχία Χιροσίμα διέσχισε γρανίτη με αντοχή σε θλίψη πάνω από 200 MPa, ενώ κτίρια κατοικιών βρίσκονταν σε απόσταση 70 μέτρων πάνω από την κορυφή της σήραγγας. Η χρήση εκρηκτικών δεν ήταν εφικτή σε μεγάλα τμήματα. Η ομάδα κατασκευής χρειαζόταν ένα υδραυλικό τρυπάνι βράχου ικανό να διατηρεί ρυθμό δημιουργίας ελεύθερης επιφάνειας 3,5 m² ανά ώρα σε σκληρό βράχο, σε μία προώθηση όπου δεν υπήρχε χώρος για ελιγμούς μεγάλου εξοπλισμού και δεν υπήρχε ανοχή σε ζημιές του εδάφους λόγω δονήσεων στην περιοχή πάνω από τη σήραγγα.

Αυτό είναι το σύνολο των περιορισμών που ορίζει την ειδική για σήραγγες διάτρηση — όχι μόνο σε στενότερους χώρους, αλλά και με εντελώς διαφορετική μηχανική προδιαγραφή. Ο θόρυβος, η σταθερότητα υπό περιορισμένη δόνηση, η αποτελεσματικότητα του εκπλύματος σε περιορισμένη ροή αέρα και η γεωμετρία του βραχίονα που εξασφαλίζει κάλυψη ολόκληρης της επιφάνειας χωρίς να απαιτείται μηχάνημα που δεν χωράει στη διατομή μέσα από την οποία προορίζεται να διατρήσει. Καθένα από αυτά τα απαιτούμενα χαρακτηριστικά αντιτίθεται στα υπόλοιπα, ενώ μια διατρητική μηχανή που έχει προδιαγραφεί για εργασίες σε επιφανειακά λατομεία θα αποτύχει σε αρκετά από αυτά.

Ο Γεωμετρικός Περιορισμός: Γιατί η Συμπαγής Διάσταση Δεν Σημαίνει Μειωμένη Ισχύς

Οι διατρητικές μηχανές για σήραγγες (jumbo drills) ταξινομούνται βάσει της διατομής που μπορούν να καλύψουν, όχι βάσει των διαστάσεων του φορέα. Μια εγκατάσταση που έχει πιστοποιηθεί για διατομές 7–35 m² απαιτεί γεωμετρία βραχίονα που φτάνει σε ολόκληρο το προφίλ της επιφάνειας — κορυφή, δάπεδο και πλευρικά τοιχώματα — χωρίς να χρειάζεται επανατοποθέτηση του φορέα. Αυτό απαιτεί σχεδιασμό βραχίονα με άρθρωση και δυνατότητα παράλληλης στήριξης, ώστε η δοκός πρόωσης να παραμένει κάθετη στο διατρητικό πρότυπο, ανεξάρτητα από τη θέση στην οποία βρίσκεται ο βραχίονας.

Τι σημαίνει αυτό για το ίδιο το τρυπάνι βράχου: πρέπει να παρέχει 12–20 kW δυναμικής ενέργειας κρούσης σε ένα συμπαγές σώμα drifter. Η σχεδίαση του εμβόλου με βαθμίδες, που χρησιμοποιείται σε ορισμένα drifters προσανατολισμένα σε σήραγγες, βελτιώνει την απόδοση της μεταφοράς ενέργειας κρούσης ακριβώς επειδή βελτιστοποιεί την πυκνότητα ισχύος, όχι την πικ ενέργεια. Ένα drifter με εμβολο ενός βήματος 15 kW σε μία στομία διατομής 3,5 m × 1,8 m μπορεί να διατηρήσει ρυθμό διείσδυσης 2 m/min σε βράχο με αντοχή 80–120 MPa, ενώ ταυτόχρονα χωράει σε φορέα που διέρχεται από μία πρόσβαση διατομής 2,5 m × 1,5 m.

Οι χαμηλού προφίλ διαμορφώσεις—όπως η κλάση KJ212, σχεδιασμένη για στομίες όσο στενές και 3,5 m × 1,8 m—χρησιμοποιούν ειδικά αναδιπλούμενη δοκό, ώστε η μηχανή να μπορεί να διέλθει από μία διατομή 2,5 m × 1,5 m και στη συνέχεια να αναπτυχθεί στο πλήρες ύψος λειτουργίας της στο πρόσωπο. Δεν πρόκειται για δευτερεύουσα λεπτομέρεια· αποτελεί βασική απαίτηση σχεδιασμού για τις στομίες ανάπτυξης σε μεταλλεία με στενές ζώνες.

Ο θόρυβος σε μία σήραγγα: Όπου η τυποποιημένη προδιαγραφή μετατρέπεται σε ζήτημα συμμόρφωσης

Η ανοιχτή διάτρηση βράχου παράγει 95–115 dB στη θέση του χειριστή σε ένα εξωτερικό χώρο. Σε μία σήραγγα διατομής 5 m × 5 m, η ίδια ενέργεια κρούσης δεν έχει πού να διασκορπιστεί — ο ήχος που ανακλάται από τα τοιχώματα από σκυρόδεμα ή σοτκρέτ (shotcrete) προσθέτει 10–15 dB ηχητικής αντήχησης. Η συνεχής έκθεση σε επίπεδα θορύβου υψηλότερα των 85 dB ενεργοποιεί τις απαιτήσεις για προστασία της ακοής σύμφωνα με την πλειοψηφία των κανονισμών των μεταλλείων· σε κλειστό χώρο, όταν το επίπεδο υπερβαίνει τα 100 dB, εφαρμόζονται περιορισμοί στη διάρκεια της βάρδιας.

Ο σχεδιασμός χαμηλού θορύβου για τους δρίφτερ (drifter) λειτουργεί σε δύο επίπεδα: απομόνωση των δονήσεων μεταξύ της μονάδας κρούσης και της φέρουσας δομής (μείωση της μετάδοσης ηχητικής ενέργειας μέσω της δομής στον βραχίονα και το πλαίσιο), και απόσβεση του αέρα εξάτμισης κατά τον καθαρισμό, όταν ως μέσο καθαρισμού χρησιμοποιείται αέρας. Ο καθαρισμός με νερό καταστέλλει εν γένει ένα μέρος του θορύβου κρούσης και ελέγχει τη σκόνη ταυτόχρονα — και τα δύο είναι σημαντικοί παράγοντες κατά τη λειτουργία εντός μίας σήραγγας, όπου η σκόνη συσσωρεύεται ταχύτερα από ό,τι μπορεί να απομακρυνθεί με εξαερισμό.

Οι ρυθμίσεις σε έργα αστικών σηράγγων—δηλαδή έργα οδικής και σιδηροδρομικής υποδομής που εκτείνονται κάτω από κατοικημένες περιοχές—καθορίζουν συχνά τη μέγιστη επιτρεπόμενη ταχύτητα ταλάντωσης στην επιφάνεια, και όχι μόνο το επίπεδο θορύβου στο πρόσωπο της σήραγγας. Οι μέθοδοι διάτρησης με ελεύθερη επιφάνεια που χρησιμοποιούν υδραυλική κρούση αντί για εκρήξεις μπορούν να επιτύχουν ικανότητα διαμόρφωσης προσώπου 3,5 m²/ώρα σε γρανίτη με αντοχή άνω των 200 MPa, ενώ ταυτόχρονα διατηρούν τις ταλαντώσεις στην επιφάνεια εντός των αποδεκτών ορίων, κάτι που δεν είναι εφικτό με εκρηκτικές μεθόδους.

Προδιαγραφές Διατρητικών Μηχανημάτων Σηράγγων: Διατομή, Βραχίονας και Τάξη Διατρητή

Ένα jumbo με δύο μπούμ επικάλυψης προσώπου 50 τρυπών σε προώθηση 3,5 m ανά γύρο ολοκληρώνει συνήθως τον κύκλο διάτρησης σε 2,5–3 ώρες σε σταθερό πέτρωμα. Ο χρόνος κύκλου αυξάνεται σημαντικά σε διασπασμένο ή με προσμίξεις αργίλου έδαφος, όπου οι λειτουργίες αντι-εγκλωβισμού ενεργοποιούνται συχνά· αυτό είναι το σημείο όπου ο αυτοματοποιημένος έλεγχος παραμέτρων μειώνει την καθυστέρηση αντίδρασης του ανθρώπου, η οποία διαφορετικά οδηγεί στον εγκλωβισμό της διατρητικής ράβδου.

Σταθερότητα υπό φόρτιση υψηλής συχνότητας σε περιορισμένο χώρο

Μία μηχανή διάτρησης βράχου που λειτουργεί σε μπούμ τύπου «τζάμπο» μεταδίδει ταλαντώσεις στο πλαίσιο του φορέα μέσω της δοκού πρόωσης, των στηριγμάτων της κραδάνης και των υδραυλικών σωλήνων. Σε έναν σήραγγα, το πλαίσιο δεν έχει κάτω του μαλακό έδαφος που να απορροφά αυτές τις ταλαντώσεις· βρίσκεται αντίθετα επάνω σε σκυρόδεμα ή σε συμπιεσμένη πέτρα, τα οποία μεταδίδουν ολόκληρη την ταλάντωση. Οι υγρές πολυδίσκοι φρένοι λειτουργίας και τα φρένα στάθμευσης με εφαρμογή ελατηρίου και υδραυλική απελευθέρωση είναι πρότυπος εξοπλισμός σύγχρονων μηχανημάτων τύπου «τζάμπο» για σήραγγες, ειδικά για να αποτρέψουν την προώθηση («περιπάτημα») του φορέα κατά τη διάρκεια της περκουσιβής διάτρησης, γεγονός που θα μετέτοπιζε την τρύπα από την προβλεπόμενη θέση της.

Η ακρίβεια θέσης του μπούμ στο ±2 cm είναι εφικτή με αυτόματα συστήματα διατήρησης παραλληλισμού και ευθυγράμμιση με λέιζερ, αλλά μόνο εάν το πλαίσιο είναι σταθερό τη στιγμή της δημιουργίας του στόμιου της τρύπας. Ένα πλαίσιο που μετατοπίζεται κατά 5 mm κατά τον πρώτο μέτρο διάτρησης προκαλεί απόκλιση της τρύπας η οποία συσσωρεύεται και φτάνει τα 50–80 mm σε βάθος 4 μέτρων — ποσότητα επαρκής για να συμβιβάσει το σχήμα της εκρηκτικής φόρτισης και να προκαλέσει υπερδιάτρηση, με αποτέλεσμα να αυξηθούν οι δαπάνες για το σκυρόδεμα ψεκασμού σε κάθε μεμονωμένο γύρο.

Συντήρηση σφραγίδας και κυκλώματος πλύσιμος σε συνθήκες τούνελ

Οι διατρητικές μηχανές για τούνελ συγκεντρώνουν ώρες περκουσιόν ταχύτερα από τον εξοπλισμό επιφάνειας, επειδή η μηχανή συχνά δεν μπορεί να μετακινηθεί μεταξύ των τρυπών όπως μπορεί ένας επιφανειακός γεωτρύπανος. Λιγότερος χρόνος μετακίνησης σημαίνει περισσότερος χρόνος διάτρησης ανά βάρδια. Το κύκλωμα πλύσιμος ειδικότερα υφίσταται μεγαλύτερο φορτίο: η πλύση με νερό σε ένα περιορισμένο πρόσωπο διάτρησης σημαίνει ότι η επιστρεφόμενη ροή μεταφέρει συνεχώς λεπτά υλικά κοπής μέσω της διεπαφής σφραγίδας του κιβωτίου πλύσιμος, αντί να απομακρύνονται καθαρά όπως θα έκαναν σε μια ανοιχτή τρύπα στην επιφάνεια.

Η HOVOO προμηθεύει σετ μανδαλών για τους διατρητές σήραγγας που λειτουργούν σε κύριες πλατφόρμες jumbo—συμπεριλαμβανομένων μοντέλων που αντιστοιχούν στις προδιαγραφές διατρητών Epiroc, Sandvik και Montabert. Λόγω του υψηλότερου ρυθμού φθοράς του θαλάμου πλύσης σε υπόγειες εφαρμογές, η διαχωριστική προσφορά του σετ πλύσης και του σετ κρούσης ως ξεχωριστών αντικαθιστώσιμων εξαρτημάτων—αντί για ενός ενιαίου συνδυασμένου σετ—επιτρέπει επιλεκτική αντικατάσταση βάσει της πραγματικής φθοράς, αντί να αντικαθίστανται και τα δύο στο ίδιο χρονικό διάστημα. Τα σετ ειδικά για κάθε μοντέλο αναφέρονται στη διεύθυνση hovooseal.com.