دریل سنگ‌شکن هیدرولیک معادن زغال‌سنگ: قوانین ایمنی و انتخاب

یک دریل هیدرولیکی سنگ‌شکن که در معدن زغال‌سنگ کار می‌کند، با دسته‌بندی خطری روبه‌رو است که به‌طور مستقیم بر حفاری فلزی یا ساخت تونل اعمال نمی‌شود: اشتعال متان. مکانیزم ضربه‌ای گرما را در سطح برخورد پیستون و در محل اتصال بوش راهنمای شفت تولید می‌کند؛ مدار هیدرولیک در فشار ۱۶۰ تا ۲۲۰ بار کار می‌کند و دمای روغن بازگشتی گرم است؛ و اگر پاشش روغن ناشی از شکست فیتینگ به تجمع گاز برسد، خطر آتش‌سوزی بلافاصله ایجاد می‌شود. انتخاب هر مؤلفه‌ای و هر رویهٔ عملیاتی در کاربردهای دریل هیدرولیکی معدن زغال‌سنگ باید در این زمینهٔ خاص ارزیابی شود، نه صرفاً بر اساس معیارهای استاندارد عملکرد و طول عمر.

معادن زغال‌سنگ نیز بر اساس طبقه‌بندی خطر گاز — از غیرگازی تا بسیار گازی — دسته‌بندی می‌شوند که با هر سطح از خطر گاز، الزامات نظارتی مربوط به مشخصات تجهیزات وجود دارد که این الزامات بسته به حوزه قضایی متفاوت است. قواعد انتخاب ارائه‌شده در این مقاله به‌طور خاص برای دِریفتِر‌های هیدرولیکی تخریب سنگ و مدارهای مرتبط با سیال آن‌ها در دسته تجهیزات صدق می‌کند و جایگزین انطباق با الزامات نظارتی خاص محلی نیست.

الزامات طراحی ضدانفجار

مایع هیدرولیک مقاوم در برابر آتش، حداقل الزام برای هر مدار هیدرولیکی در معادن زیرزمینی زغال‌سنگ است. مایع هیدرولیکی روغن معدنی استاندارد قابل اشتعال است؛ و شکستن لوله‌های هیدرولیکی و پاشیدن روغن معدنی بر سطوح داغ یا قوس الکتریکی، مسیر واقعی اشتعال را ایجاد می‌کند. امولسیون‌های آب در روغن (HFA-E، معمولاً حاوی ۹۵ تا ۹۷ درصد آب و غلظت روغن) یا گلیکول‌های آبی (HFC)، جایگزین‌های استاندارد مقاوم در برابر آتش برای مدارهای ضربه‌ای هیدرولیکی در معادن زیرزمینی زغال‌سنگ هستند. این انتخاب با این تفاوت همراه است که هر دو از روغن معدنی روغنکاری کمتری دارند؛ بنابراین نیاز به مواد درزگیر و بسته‌های افزودنی ضد سایش موجود در مایع، افزایش می‌یابد.

درزگیرهای ضربه‌ای پلی‌اورتان (PU) عملکرد قابل قبولی در مواجهه با امولسیون‌های آب در روغن دارند، به‌شرطی که غلظت امولسیون در محدوده مشخص‌شده باقی بماند. هنگامی که غلظت امولسیون زیر ۵٪ غلظت روغن (حداقل معمول) کاهش یابد، قابلیت روان‌کاری به‌طور حادی کاهش یافته و درزگیرهای PU سریع‌تر از عمر طراحی‌شده خود فرسوده می‌شوند. درزگیرهای HNBR نسبت به تغییرات غلظت امولسیون مقاومت بیشتری دارند و در عملیاتی که حفظ دقیق غلظت امولسیون دشوار است، ترجیح داده می‌شوند. سیالات گلیکول-آب با غلظت نادرست گلیکول می‌توانند از طریق متورم‌شدن، درزگیرهای استاتیک استاندارد NBR (حلقه‌های O شکل) را تخریب کنند؛ بنابراین برای مدارهای گلیکول-آب، ترکیبات حلقه‌های O شکل FKM یا HNBR جایگزین ترکیبات استاندارد NBR تعیین می‌شوند.

مشخصات تجهیزات برای محیط‌های گازدار

ایمنی عملیاتی: سه روش اجرایی که اهمیت بیشتری دارند

بازرسی مدار سیال قبل از هر شیفت در محیط معادن زغال‌سنگ الزامی است، زیرا شکستن لوله در حین عملیات خطر فوری آتش‌سوزی ایجاد می‌کند. این بازرسی شامل موارد زیر می‌شود: وضعیت لوله (بدون برش، سایش از طریق پوشش خارجی یا متورم‌شدن که نشان‌دهنده آسیب داخلی است)، اتصالات قطعات (بدون نشت در اتصالات ر thread، و بدون جابجایی قطعات تحت فشار دست)، و سطح مایع در مخزن همراه با بررسی غلظت امولسیون یا گلیکول. امولسیون تخریب‌شده‌ای که از نظر رنگ عادی به نظر می‌رسد اما غلظت روغن آن کمتر از ۵٪ اندازه‌گیری می‌شود، همزمان خطر آسیب به آب‌بندی و ایجاد جرقه را به همراه دارد.

پیشگیری از شلیک خالی در معادن زغال‌سنگ حائز اهمیت بیشتری نسبت به سایر کاربردها است. هنگامی که سر نازل تماس خود را با سنگ از دست می‌دهد و ضربه‌زنی در برابر هوا انجام می‌شود، شیر اطمینان مدار ضربه‌زنی به‌صورت مداوم فعال می‌شود و حرارتی را در بدنهٔ شیر تولید می‌کند. در معادن و ساخت‌وساز معمولی، این موضوع یک مسئلهٔ نگهداری محسوب می‌شود؛ اما در محیط‌های حاوی متان، بدنهٔ داغ شیر خطر اضافی ایجاد احتراق را به‌همراه دارد. سیستم‌های خودکار قطع شلیک خالی — که با تحلیل الگوی فشار، در صورت تشخیص ضربه‌زنی بی‌بار، ضربه‌زنی را در عرض ۲۰۰ تا ۵۰۰ میلی‌ثانیه متوقف می‌کنند — در پیکربندی‌های استاندارد درفترهای مدیریت‌شدهٔ معادن زغال‌سنگ، به‌عنوان مشخصه‌فنی اجباری در نظر گرفته می‌شوند.

تخلیه و کاهش فشار مدار ضربه‌ای پس از پایان شیفت، پیش از قطع اتصال دریفتر، باعث خروج مایع مقاوم در برابر آتش تحت فشار از بخش‌های لوله‌کشی می‌شود که احتمال اختلال در آن‌ها در طول تغییر شیفت بیشتر است. قطع اتصال لوله‌ای تحت فشار در سرپوش گازدار، هم خطر آلودگی و هم خطر آتش‌سوزی ناشی از پاشش مایع را به همراه دارد. این روش نیازمند کاهش فشار از طریق مسیر تخلیه‌ی طراحی‌شده‌ی سیستم است، نه از طریق شل‌کردن اتصالات در حالت تحت فشار.

معیارهای انتخاب خاص محیط‌های معادن زغال‌سنگ

ویژگی‌های طراحی دریفتر که خطر عملیاتی معادن زغال‌سنگ را کاهش می‌دهد: مدار ضربه‌ای بسته (روغن بازگشتی مستقیماً به مخزن بازمی‌گردد و در معرض جو قرار نمی‌گیرد، که این امر پخش ریزذرات روغن در جو محیط حفاری را به حداقل می‌رساند)؛ پوستهٔ موتور چرخشی دربسته با سد مثبت‌فشار برای جلوگیری از نفوذ غبار زغال‌سنگ به منطقهٔ یاتاقان‌ها؛ مدار آب شست‌وشوی گیرهٔ جلویی مجهز به شیر یک‌طرفه برای جلوگیری از بازگشت روغن ضربه‌ای به مدار شست‌وشو (آب شست‌وشوی آلوده در محیط حفاری معادن زغال‌سنگ، خطر ثانویه‌ای محسوب می‌شود)؛ و روکش ضدآنتی‌استاتیک بر روی تمام لوله‌های ضربه‌ای و چرخشی.

مشخصات کیت آب‌بندی برای دستگاه‌های حفاری معادن زغال‌سنگ: کیت‌های ضربه‌ای از ترکیب HNBR برای سازگاری با سیال‌های HFA-E یا HFC، آب‌بندی‌های شستشوی جلویی از ترکیب پلی‌تترافلورواتیلن (PTFE) با پشتیبانی پلیمری (خنثی از نظر شیمیایی در برابر تغییرات pH آب معدن)، و تمام واشرهای استاتیک از ترکیب HNBR یا FKM برای سازگاری با مدار گلیکول آبی. این مشخصات ترکیبی باید به‌صورت صریح در سند خرید ذکر شوند و نباید به‌جای آن از عبارت «کیت استاندارد» استفاده شود. شرکت HOVOO کیت‌های آب‌بندی مناسب برای معادن زغال‌سنگ را برای تمام برندهای اصلی دستگاه‌های حفاری عرضه می‌کند؛ و گزینه‌های ترکیبی ارائه‌شده از نظر سازگاری با سیال‌های HFA-E و HFC تأیید شده‌اند. ارجاع کامل به مدل‌ها در وب‌سایت hovooseal.com موجود است.