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.

Tämä Sandvik DL422i-pitkäreikäinen tuotantoporauskone ilmoittaa jopa 10 % enemmän porattuja metriä vuorossa automatisoidussa tuotantoporauksessa, mikä johtuu HF1560ST-porakoneen stabilointijärjestelmästä, joka estää porakärjen heilahtelua, sekä automatisoidusta parametrisäädöstä, joka säätää iskupainetta reaaliajassa, kun kallion kovuus vaihtelee kalliorintamalla. Pinnan kalliorintamien työhön 140–178 mm:n halkaisijassa RD1840C:n pitkän pistokkeen iskupulssimuoto tuottaa jänniteaaltoja, jotka sopivat paremmin poravarsiin ja porakärkiin kuin lyhyempiä, korkeataajuisempia pulsseja, joita käytetään maanalaisissa porakoneissa.

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.

Epiroc COP MD20 -mallin suunnittelussa keskityttiin tähän käyttötilanteeseen: sen parantunut vastus vapaan iskun aiheuttamalle rasitukselle uudelleen sijoitettaessa – kun isku toimii, mutta kärki ei ole vielä kosketuksissa kiveen – vähentää kotelon murtumia, joita edelliset sukupolvet kärsivät toistuvien käynnistys-/pysäytys-sijoitusten aikana. Alapuolisissa kehitysjuomakoneissa iskutoimintoa käytetään työvuoron aikana tyypillisesti 6–8 tuntia; loput ajasta kuluu uudelleensijoittamiseen, lataamiseen ja huoltoon. Drifter, joka selviytyy uudelleensijoitustilanteista hyvin, säilyttää iskutoimintokäyttöiän pitkään, vaikka työvuorojen hyödyntäminen olisi korkeaa.

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.

Tunnelointiin käytettävä vedenpesu kuljettaa mukanaan hienoa kivijauhetta ja joskus myös korkeampaa mineraalipitoisuutta kalliomuodostumasta. Kun pesukytkimen tarkistusventtiili epäonnistuu tai kun pesukotelon tiivisteet ovat kuluneet, tämä vesi kulkeutuu takaisinpäin iskupiiriin, saastuttaen hydrauliöljyn ja heikentäen iskutiivisteitä huomattavasti nopeammin kuin tavallisessa abrasiovoimaisessa kulutuksessa. Tiivisteen tarkastustauot tunnelointisovelluksissa tulisi asettaa 350–400 iskutuntiin, eikä yleisesti kuivassa pinnalla tapahtuvassa porauksessa käytettyihin 450–500 tuntiin. HOVOO tarjoaa sulkupaketit drifter-malleihin, joita käytetään kaikissa kolmessa sovellustyypissä – pinnalla, maanalaisesti ja tunnelointiin – yhdistevalinnan ohjaamana käyttölämpötilan ja nesteympäristön perusteella. Täydelliset viitteet osoitteessa hovooseal.com.