Hogyan válasszunk hidraulikus kőfúrót alagútépítéshez? Szakmai módszer

Egy helytelen drifter kiválasztásának költsége a gyűrű alapú alagútépítésben egy olyan számviteli tételben jelenik meg, amelyet a legtöbb beszerzési folyamat nem követ: a túlfúrási térfogat gyűrűnként. Egy az alagút keresztmetszetéhez, a kőzetformációhoz vagy a fúrásmélységhez nem illő drifter olyan robbantási mintát eredményez, amelyben egyenetlen a terheléseloszlás – a fúrásonkénti töltet több vagy kevesebb kőzetet kell mozgasson, mint amennyit eredetileg terveztek, a peremfúrások durva, egyenetlen falakat hoznak létre, és a túlfúrás kitöltésére szükséges beton vagy fröccsöntött beton mennyisége minden egyes gyűrűnél számlázásra kerül a projekt teljes élettartama alatt. Egy 5 kilométeres útalagút esetében, ahol átlagosan 100 gyűrűt építenek, akár 0,1 m³ túlfúrás gyűrűnként is 10 m³ plusz betont jelent, amely nem szerepelt az eredeti költségvetésben.

Ez az üzemeltetési kockázat, amely mögött a drifter kiválasztása áll az alagútépítés során. A műszaki döntések a fúrások pontosságára, a geológiai viszonyok változékonysága mellett is egyenletes behatolási sebességre és megbízható teljesítményre vonatkoznak folyamatos üzemelés közben – nem pedig a specifikációs lapokon feltüntetett csúcsperkussziós energiaszámokra.

A fúrási alagút keresztmetszete határozza meg a karos szerkezet konfigurációját, amely viszont meghatározza a fúróberendezés típusát

A kiindulási alap az alagút keresztmetszete, nem a kőzet típusa. A keresztmetszet határozza meg, hogy hány karos szerkezetre van szükség a fúrójumbón, és ez határozza meg a fúróberendezés mechanikai méretkorlátait. Kis alagutaknál (20 m² alatt, például keskeny bányászati járatok vagy kis méretű hozzáférési fejek) egykaros berendezés esetén minden fúrási lyukat el kell érni egyetlen helyzetből, újrapozícionálás nélkül – ezért a fúróberendezésnek elegendően kompakt méretűnek kell lennie a rövid kar geometriájához, miközben nem szabad lemondani a kalapácsoló energiáról. Útalagutaknál, ahol a keresztmetszet 80 m² feletti, két- vagy háromkaros jumbo alkalmazása lehetővé teszi a fúrást több, egyszerre munkáló arc-zónában; ebben az esetben a fúróberendezés kiválasztása elsősorban a kőzet típusának megfelelő kalapácsoló osztályra épül, míg a karos szerkezet biztosítja a geometriai elérhetőséget.

A gyakorlati következmény: egy 6×7 m-es vasúti alagút keresztmetszetben (42 m²) egy kétkaros jumbo közepes osztályú fúróberendezésekkel (80–150 J) általában jobban teljesít, mint egy egyszeres karos nehéz fúróberendezés, mivel a kétkaros berendezés az 50–120 fúrási lyukból álló homlokzati mintát 40–60%-kal gyorsabban készíti el egy beállításon belül. A nehéz fúróberendezés további ütőenergiája akkor marad kihasználatlanul, ha a korlátozó tényező a lyukak közötti újrapozícionálási idő, és nem a behatolási sebesség egy-egy lyukon belül.

Kőzetformációk osztályozása alagút-fúróberendezések kiválasztásához

Az alagút geológiája folyamatosan változik a haladás során – egyes szakaszokon kemebb, mint amire számítottak, másokon lágyabb és töredezettebb. A fúróberendezésnek az összes előforduló kőzetviszonyra megfelelően kell működnie, nem csupán a tervezési kőzetosztályra. Azoknál a projekteknél, ahol a fúróberendezést a leggyakoribb geológiai környezetre optimalizálták, majd 40 méternyi, 180 MPa nyomószilárdságú gránitba ütköznek, miközben a tervezési kőzetosztály 100 MPa nyomószilárdságú mészkő volt, a behatolási sebesség csökkenése miatt az egész projekt ütemterve késésbe kerül.

A változó geológiájú alagutak megfelelő kiválasztási kritériuma: válassza a fúróberendezés osztályát a várható képződmények legkeményebb 20%-ához, ne az átlaghoz. A lágyabb kőzetben elért teljesítménynyereség a behatolási sebesség növekedésében nyilvánul meg a tervezett érték fölé – ez egy kellemes probléma. A keményebb, mint a tervezett kőzetben fellépő teljesítménycsökkenést késések kompenzálják.

Fúróberendezés-kiválasztási mátrix alagútépítési alkalmazásokhoz

A furatok pontossága: A földalatti átjárók építéséhez speciálisan kifejlesztett teljesítménymutató

A felszíni fúrásnál a mélységben fellépő furatelhajlás hatással van a robbantási geometriára, de gyakran kiegyenlíthető a töltet tervezésével. Az alagútépítésnél azonban a furatelhajlás döntő fontosságú abban, hogy a kiégetési vágás működik-e – a szembe néző felület közepén elhelyezett, szorosan egymáshoz közelítő, töltet nélküli segédfuratoknak 20–30 mm-en belül kell lenniük a tervezett pozícióiktól, különben a vágási sorrend nem húzza megfelelően a kőzetet, és ez csökkenti a körönkénti előrehaladást. Egy sikertelen vágással végzett kör esetén 1,5–2 méteres előrehaladás érhető el, nem pedig a tervezett 4–5 méter, és a következő szembe néző felület újrafúrása szükséges.

A félig öntött tényező a kontúrfúrás minőségének szokásos mértéke: a robbantott felületen látható félig öntött robbantási fúrási lyukak aránya az összes kontúrfúrási lyuk hosszához. Összefüggő kőzetben, jól megtervezett fúrási mintázat esetén 50–80%-os félig öntött tényezők érhetők el. A rossz fúrógép-választás – például túl nagy szabad ütőérzékenységgel, egyenetlen tápfunkcióval vagy a geológiai adottságokhoz képest elégtelen akadásgátló funkcióval rendelkező géppel – torz lyukakat eredményez, amelyek alacsony félig öntött tényezőt eredményeznek, függetlenül a robbanóanyag minőségétől. Számítógéppel vezérelt fúrójumbók párhuzamos tartókaros geometriával és automatikus kezdőfúrási funkcióval lényegesen jobb félig öntött tényezőket érnek el homogén kőzetben, mint a manuálisan beállított berendezések ugyanazzal a fúrógéppel.

Fúvási követelmények alagútépítési környezetben

A alagút-fúrás gyakorlatilag kizárólag vízmosáson alapul, ellentétben a felszíni szektoros fúrással, ahol a levegőmosás is alkalmazható. A tipikus alagút-fúrási lyukátmérők (45–76 mm, mélység 3–5 m) esetében a mosóvíz nyomásának szükséglete 15–25 bar tartományban mozog. A magasabb mosónyomás-képességgel rendelkező fúrók (pl. Epiroc COP 1638+, legfeljebb 25 bar) biztosítják a forgácsok eltávolítását a behatolási sebesség növekedésekor puha–közepesen kemény képződményekben; a alacsonyabb mosónyomás-szinttel (20 bar) rendelkező fúrók esetében a forgácsok összetömörülése fordulhat elő, ha a behatolási sebesség a várt értéknél magasabb.

A vízöblítés közvetlenül hat a lefolyó doboz tömítéseire is – ez a kritikus határvonal a vízkör és az ütőolaj-kör között. Olyan alagútokban, ahol a bányavíz minősége változó vagy ásványi anyagokkal terhelt, a PTFE-háttérrel ellátott öblítőtömítések jelentősen hosszabb ideig tartanak, mint a szokásos ajaktömítések. Az alagútalkalmazásokban rövid tömítési időközöket kell tervezni (általában 350–400 ütőóra alagútban, szemben a felszíni alkalmazások 450–500 órájával). A HOVOO PU, HNBR és PTFE-háttérrel ellátott tömítőkészleteket szállít minden főbb alagúti fúrógép-modellhez. Hivatkozások: hovooseal.com.