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

Az alagút-fúrás gyakorlatilag kizárólag vízmosáson alapul, ellentétben a felszíni padkafúrással, ahol a levegőmosás is praktikus. A tipikus alagút-fúrási lyukátmérők (45–76 mm, mélység 3–5 m) vízmosási nyomásigénye 15–25 bar között mozog. A magasabb vízmosási nyomást biztosító drifterek ( Epiroc COP 1638+ legfeljebb 25 bar nyomáson) fenntartják a forgácseltávolítást a behatolási sebesség növekedésekor puha-közepesen kemény képződményekben; a alacsonyabb vízmosási nyomással rendelkező drifterek (20 bar) forgácsbefagyadást okozhatnak, ha a behatolási sebesség meghaladja a várhatót.

A vízöblítés közvetlenül is hat a lefolyódoboz tömítéseire – a vízkör és az ütőolajkör közötti kritikus határvonalra. Olyan alagútokban, ahol a bányavíz minősége változó vagy ásványianyag-dús, a PTFE-meghúzott öblítőtömítések jelentősen hosszabb ideig tartanak, mint a szokásos ajaktömítések. Az alagútalkalmazásokban rövidebb tömítési időközöket (általában 350–400 ütőóra, felszíni alkalmazásoknál 450–500 óra) már a tervezés kezdetén figyelembe kell venni. A HOVOO PU-, HNBR- és PTFE-meghúzott zárócsomagok tömítéseket szállít minden főbb alagút-fúrómodellhez. Hivatkozások: hovooseal.com.