Kuinka valita hydraulinen kallionporakone? Ydinvalintaa varten kaivostoiminnan ja tunnelointityön ohjeet

Hydraulisen kallionporakoneen ostaminen pelkän teknisten tietojen perusteella johtaa yleensä johonkin kahdesta ennakoitavasta pettymyksestä. Joko porakone ylittää kuljettimen hydraulisen kapasiteetin ja toimii koko käyttöikänsä ajan vain 70 %:lla nimellislyöntitehostaan – tuhlaten hiljaa polttoainetta ja toimien alatehoisesti – tai porakone on oikein mitoitettu kuljettimelle, mutta liian heikko todelliseen kallioperään, mikä tuottaa hyväksyttäviä tuloksia pehmeissä alueissa, mutta ei täytä tunkeutumistavoitteita, kun kovaa kiveä ilmestyy.

Molemmat epäonnistumiset johtuvat samasta syystä: valintajärjestys oli väärinpäin. Tietolehtejä verrattiin ennen kuin muoto, kantaja ja kohdeaukon geometria oli määritetty. Tässä oppaassa käsitellään neljä ensimmäiseksi määriteltävää syötettä järjestyksessä, joka estää molemmat pettymystyypit.

Syöte 1: Muodon kovuus on hallitseva rajoitus

Yksiaukkoinen puristuslujuus (UCS) on yksittäinen luku, joka määrittää suoraan, pystyykö tietty drifter saavuttamaan kaupallisesti kannattavan tunkeutumisnopeuden. 20 kW:n luokan drifter saavuttaa 1,5–2,5 m/min granitiissa, jonka UCS on 250 MPa. Sama laite poraa kalkkikiveä, jonka UCS on 100 MPa, nopeudella 2,0–3,0 m/min – niin nopeasti, että 20 kW:n ja 15 kW:n valinta tuskin vaikuttaa tuotokseen, mutta vaikuttaa merkittävästi käyttökustannuksiin.

Toinen geologinen muuttuja on kulumisindeksi (CAI). Korkean kulumiskyvyn kallio kuluttaa napakarbidiä nopeasti riippumatta muodostuman kovuudesta. Kvartsiitti, jonka kovuus on 200 MPa, ja graniitti, jonka kovuus on 200 MPa, saattavat vaatia saman iskutehon, mutta niiden kärkien kuluminen tapahtuu eri nopeuksilla riippuen niiden kvartsipitoisuudesta. Tämä vaikuttaa kulutustavaroiden kustannukseen metriä kohden, ei kuitenkaan iskuporakoneen valintaan – mutta se on otettava huomioon projektin taloudellisissa laskelmissa jo alusta alkaen.

Jos geologisia tietoja on vähän valintahetkellä, käytä litologiaa korvaavana tiedonlähteenä. Graniitti: 150–250 MPa. Kalkkikivi: 60–140 MPa. Basaltti: 150–200 MPa. Hiekkakivi: 30–100 MPa riippuen sementoinnista. Nämä arvovälit ovat varovaisia likiarvoja, mutta ne ovat kuitenkin riittävän tarkkoja määrittämään teholuokan ennen kuin yksityiskohtainen paikallistutkimus on valmis.

Syöte 2: Reikä halkaisija määrittää kierreprofiilin ja vääntömomentin vaatimukset

Kierrejärjestelmä ei ole jälkikäteen lisätty ratkaisu – se on mekaaninen rajapinta drifterin pyörimisvääntömomentin ja porakiskon kyvyn välillä siirtää kyseistä vääntömomenttia ilman kierteiden kulumista tai irtoamista. T38-kierret soveltuvat reikiin, joiden halkaisija on noin 51 mm. T45-kierret kattavat luotettavasti 51–64 mm:n reiät. T51- ja GT60-kierret vaaditaan 76–115 mm:n tuotantoreikiin, ja niiden vääntömomenttivaatimukset ovat 800–2 500 Nm riippuen kiskon pituudesta ja kalliomuodostumasta – tämä vaatimus täyttyy vain keskiraskaiden ja raskaiden driftersien avulla.

T51-sauvojen käyttö liian heikolla pyörimismoottorilla on yleisin keskipainoinen valintavirhe. Moottori kestää kierrevoiman suorissa ja puhtaisissa rei’issä. Lisää 20 metrin mittainen kisko, savimaan täyttämä halkeama ja lukkiutunut porakärki, ja pyörimismoottori pysähtyy tai kierre irtoaa yhdistetyn vääntömomenttikuorman alaisena. Tämä ei ole käyttöhäiriö; kyseessä on valintavirhe, joka tapahtui jo ennen koneen saapumista työmaalle.

Valintamatriisi: Drifter-luokan sovittaminen paikan olosuhteisiin

Syöte 3: Kulkuneuvon hydraulinen ulostulo, kapasiteetti, iskukoneen suorituskyky

18 kW:n tehoinen iskukone vaatii toiminnan takaamiseksi noin 140–160 l/min 180–200 bar:n paineella. Kulkuneuvon pumppujen virtaus-paine-käyrä käyttönopeudessa – ei teoreettisessa huippunopeudessa – määrittää todellisen ylärajan. Nykyaikaisten alapohjaan rakennettujen koneiden kuormansensoreivat muuttuvan siirtotilavuuden pumput, jotka toimivat 250–350 bar:n paineella, pystyvät täyttämään useimmat iskukoneiden vaatimukset. Kaivinkoneet vaihtelevat suuresti: joissakin 18 tonnin koneissa vasarapiirin virtaus on 160 l/min, kun taas toisissa samanpainoisissa koneissa se on 90 l/min.

Käytännöllinen tarkistus on yksinkertainen ja kestää 20 minuuttia: hanki kuljettimeen liittyvä hydraulinen tietolehti, etsi saatavilla oleva virtaus ja paine nimellismoottorikierrosluvulla ja varmista, että nämä arvot ylittävät iskutyökalun vähimmäiskäyttövaatimukset vähintään 15 prosentilla. Tämä 15 prosentin turvamarginaali huomioi lämpimänä päivänä tapahtuvat viskositeettimuutokset, käytetyn pumppun tilavuudellisen hyötysuhteen heikkenemisen sekä samanaikaiset toiminnot. Ilman tätä turvamarginaalia iskutyökalu toimii nimellispainetta alhaisemmalla iskupaineella kaikina päivinä, jotka eivät ole ideaalisia – mikä kuvaa suurinta osaa työolosuhteista.

Yksi lisäasia, joka kannattaa tarkistaa: sähkö-hydrauliikkakoneita käyttävät alustamit hyötyvät korkeudesta riippumattomasta vakioisesta tehotuotannosta. Dieselvoimaiset kuljettimet 4 000 metrin korkeudella menettävät noin 12–16 % moottoritehostaan, mikä vaikuttaa suoraan pienentyneeseen pumpun tehotuotantoon. Jos hanke toteutetaan korkealla, tarkista kuljettimen alennettu hydraulinen tehotuotanto, ei sen merenpinnan tasolla annettua teknistä eritettä.

Syöte 4: Palvelupääsy ja kulutusaineiden saatavuus laitteiston koko elinkaaren ajan

Drifter, jolle ei ole saatavilla paikallisesti tiivistesarjoja, aiheuttaa pysähtymisriskin jokaisen huoltovälin aikana. Tämä kuulostaa itsestäänselvältä, mutta sitä harvoin otetaan huomioon valintaprosessissa ennen kuin hanke on jo käynnissä. Toimintojen suhteen Etelä-Aasiassa, Länsi-Afrikassa tai Etelä-Amerikassa – alueilla, joissa valmistajan viralliset huoltokeskukset saattavat sijaita kaukana – ratkaisevaa on se, kuka toimittaa kallionporakoneiden tiivistesarjoja alueella, millä toimitusaikataululla ja mitkä materiaalivaihtoehdot (PU standardikäyttöön, HNBR kuumaan ilmastoon) ovat saatavilla, sillä nämä tekijät määrittävät todellisen laitteistoparkin saatavuuden viiden vuoden laitteiston elinkaaren aikana.

HOVOO toimittaa tiivistesarjoja Epiroc-, Sandvik-, Furukawa- ja Montabert-drifter-malleihin OEM:n mukaisilla mitoilla sekä PU-/HNBR-materiaalivaihtoehdoilla maailmanlaajuiseen käyttöön. Toimitussuhteen luominen ennen käyttöönottoa poistaa yhden ennakoitavimmista syistä pitkittyneisiin pysähtymisiin etäprojekteissa. Kaikki malliviitteet osoitteessa hovooseal.com.