Kaivostoimintaan ja tunnelointiin liittyvä poraus: täydellinen sovellusopas hydraulisille kallionporakoneille

Kaivosteollisuuden poraamisessa ja tunneliporaamisessa käytetään hydraulisesti samankaltaisia laitteita, mutta niitä käytetään perustavasti erilaisissa käyttöympäristöissä – ja nämä ympäristölliset erot vaikuttavat kaikkiin huolto- ja valintapäätöksiin. Pintakaivoksissa porakone toimii avoimessa ilmastossa, johon on suora pääsy huoltotoimenpiteisiin, maan olosuhteet ovat suhteellisen vakaita ja rei’ityskuvio toistuu koko tason alueella. Tunneliporaamisessa jumbo toimii suljetussa tilassa, ilmastossa, joka saattaa sisältää kaasuja ja hienojakoista kivijauhetta, vastaan kohtailemassa geologian muuttuvaa kallioseinämää joka kierroksella, eikä konetta voida ottaa pois käytöstä muuhun kuin merkittävän vian tapauksessa.

Ymmärtäminen siitä, mitkä parametrit ovat tärkeitä kussakin ympäristössä – ja mitkä porakoneen ominaisuudet on suunniteltu ratkaisemaan juuri ne – erottaa laitteiden valinnan, joka tehdään teknisestä eritelmästä, laitteiden valinnasta, joka tehdään sovellustietoon perustuen.

Pintakaivoksen poraaminen: Tuotantonopeus ensisijaisena muuttujana

Pintapohjaisen porauspöydän käyttö avoimen kaivoksen ja kivikatoksen porauksessa arvioidaan yhden keskitetyn mittarin perusteella: porattuja metrejä käyttötunnissa koko vuorosyklin aikana, mukaan lukien uudelleensijoittaminen, sauva vaihto ja poraterästen huolto. Kaikki muu – polttoaineenkulutus, huoltoväli, poraketjun taloudellisuus – arvioidaan tämän ensisijaisen tuloksen perusteella.

Sandvik DL422i -pitkäporauskone ilmoittaa automatisoidussa tuotantoporauksessa jopa 10 % enemmän porattuja metrejä vuorossa, mikä johtuu HF1560ST-porakoneen vakautusjärjestelmästä, joka estää porakärjen pomppimisen, sekä automatisoidusta parametrien säätöpiiristä, joka säätää iskupainetta reaaliajassa, kun muodostuman kovuus vaihtelee pohjatasolla. Pintapohjaisessa pohjatyössä halkaisijalla 140–178 mm pitkän pistokkeen iskupulssimuoto RD1840C:ssä tuottaa jännitysaaltoja, jotka sopivat paremmin sauvan pituuteen ja porakärjen kokoan kuin lyhyempi, korkeamman taajuuden pulssit alustaporauskoneiden porakoneista.

Kierrejärjestelmän valinta pinnan työhön perustuu kalliomuodostuman kovuuteen: R25/T38 kevyisiin töihin pehmeissä muodostumissa, T45 keskimittaisen koville kalkkikiville ja hiekkakiville, T51/GT60 koville graniitille ja basaltille. Kierrejärjestelmän väärä valinta – esimerkiksi kevyiden T38-sauvojen käyttö kovassa graniitissa – aiheuttaa kiihtynytä kierrekulutusta, joka ylittää kevyemmän sauvasarjan tuottamisen edun.

Alustan kaivoksen poraus: Kiertoaika ja tilalliset rajoitukset

Alustan kehitystyössä – esimerkiksi tunnelien, poikkileikkausten ja nousukulmien rakentamisessa – porauskierto on osa sarjaa, johon kuuluvat myös räjäytyslatauksen asennus, räjäytys, ilmanvaihto, roskien poisto (mucking) ja kallion puhdistus (scaling). Drifterin nopeutta rajoittaa koko kierto, eikä sitä optimoida erillisesti. Tärkeintä on luotettavuus koko vuorokauden ajan ja kyky siirtyä nopeasti seuraavaan porausreikään vaurioittamatta iskumoduulia.

Epirocin COP MD20 -tuote on suunniteltu erityisesti tähän käyttötilanteeseen: sen parantunut kestävyys vapaakäyntilyöntiin uudelleensijoituksen aikana – kun iskutoiminto on käynnissä, mutta kärki ei ole vielä kosketuksissa kiveen – vähentää kotelon jännitysvaurioita, joita edelliset sukupolvet saivat toistuvan käynnistys/pysäytys-sijoitustilanteen aikana. Alamaisten tunnelointijumbot työskentelevät tyypillisesti 6–8 tuntia iskutoimintaa vuorokaudessa; loput ajasta kuluu uudelleensijoittamiseen, lataamiseen ja huoltoon. Drifter, joka selviytyy hyvin uudelleensijoitustilanteesta, säilyttää iskutoimintaelämänsä myös korkealla vuorojen hyötyasteella.

Tunnelirakentamisen poraus: geometria ja räjäytysmuotoilun tarkkuus

Tunnelirakentamisessa teiden, rautateiden ja maanalaisen infrastruktuurin osalta on olemassa rajoitus, jota ei korosteta yhtä voimakkaasti pinnan alla tapahtuvassa kaivannaisessa tai maanalaisessa malminottoon: reikäkuvion tarkkuus määrittää räjäytysgeometrian, joka puolestaan määrittää tunnelin profiilin, joka taas määrittää liiallisen räjäytysmäisen (overbreak) tilavuuden, johon tarvitaan betonia tai ruiskubetonia täyttöön. Reikäkuvio, jossa yksittäiset reiät poikkeavat suunnitellusta sijainnista 150 mm, voi lisätä mitattavaa liiallista räjäytysmaista tilavuutta kullekin räjäytyskierrokselle – ja tunnelirakentamisen kustannustasoilla tämä liiallinen räjäytysmäinen on kallista.

Syöttökehyksen tasaus on kriittinen tekijä tunnelointityössä, koska sama jumbo poraa koko kasvojen kuvion 50–150 reikää kierroksella, ja mikä tahansa systemaattinen nostimen sijoitusvirhe kumuloituu kaikkiin reikiin. Porauksen aikana tehtävän mittauksen (MWD) teknologia, joka on saatavilla nykyaikaisten jumbojen valmistajien tarjoamissa malleissa, tallentaa iskupaineen, syöttöpaineen ja pyörintäpaineen jokaisen reiän aikana – luoden lokin, joka tunnistaa kalliomuutokset ja merkitsee reiät, joissa parametrien poikkeama viittaa ongelmaan. Sandvikin iSure-alusta käyttää tätä tietoa PERFECT SHAPE -tunnelinavigointiin, tarjoamalla graafisen kasvojen esityksen ja poraussuunnitelman tarkistuksen ennen jokaista kierrosta.

Sovellusvertailu: Keskeiset valintaparametrit kontekstin mukaan

Pesujärjestelmät: missä kaivostoiminta ja tunneli-urakointi eroavat eniten

Reiän peseminen – kallion sirpaleiden poisto ja porakärjen jäähdytys – toteutetaan eri tavoin kolmessa sovellustyypissä. Pintakaivannossa käytetään puristettua ilmaa tai vesi-ilma-sumua; alustakaivannossa ja tunneli-urakoinnissa käytetään yleensä vesisuihkua 10–25 bar:n paineella. Pesupaine ja veden laatu vaikuttavat drifterin huoltoon enemmän kuin useimmat käyttäjät tietävät.

Veden käyttö tunnelointityössä kuljettaa hienoa kallionpölyä ja joskus myös korkeampaa mineraalipitoisuutta kalliorakenteesta. Kun puhalluspiirin tarkistusventtiili epäonnistuu tai puhalluslaatikon tiivisteet ovat kuluneet, tämä vesi virtaa takaisinpäin iskupiiriin, saastuttaen hydrauliöljyn ja heikentäen iskutiivisteitä huomattavasti nopeammin kuin tavallinen abrasiovaurio. Tunnelointisovelluksissa tiivisteen tarkastustauot tulisi asettaa 350–400 iskutuntiin sen sijaan, että käytettäisiin kuivassa pinnalla tapahtuvassa porauksessa yleistä 450–500 tunnin väliä. HOVOO tarjoaa tiivistesarjat kaikkiin kolmen sovellustyypin—pinnan, alapuolisen ja tunnelointi—käyttämiin iskuporakoneisiin, ja tiivistemateriaalin valinta perustuu käyttölämpötilaan ja nesteympäristöön. Täydelliset viitteet osoitteessa hovooseal.com.