Bányászati és alagútépítési fúrás: teljes alkalmazási útmutató hidraulikus szikafúrókhoz

A bányászati fúrás és az alagútépítési fúrás hidraulikailag hasonló berendezéseket használ, de működési környezetük alapvetően eltér – és ezek a környezeti különbségek minden karbantartási és kiválasztási döntést befolyásolnak. A felszíni bányászatban egy fúróberendezés szabad levegőn működik, közvetlen hozzáféréssel a karbantartáshoz, viszonylag stabil talajviszonyok mellett, és olyan fúrásmintákkal, amelyek egy szinten ismétlődnek. Az alagútépítési fúrásnál egy jumbo berendezés korlátozott térben működik, olyan levegőben, amely gázokat és finom kőpor-tartalmat is tartalmazhat, egy olyan vágófelületen, amelynek geológiája minden körben megváltozik, és nincs lehetőség a berendezés kivitelére semmilyen kisebb hiba esetén.

Annak megértése, hogy mely paraméterek számítanak mindegyik környezetben – és melyik fúrófej-jellemzők lettek tervezve ezek kezelésére – az, ami elválasztja a specifikációs lap alapján történő berendezés-kiválasztást az alkalmazási tapasztalaton alapuló kiválasztástól.

Felszíni bányászati fúrás: a termelési sebesség a fő változó

A felszíni szakaszos fúrás a nyitott bányászatban és a kőfejtésben a teljes műszakciklusra (áthelyezés, rúdváltás és fúrócső-karbantartás is beleértve) vonatkozóan egyetlen domináns mutató szerint értékeli a teljesítményt: fúrt méterek száma üzemóránként. Minden egyéb tényező – például az üzemanyag-fogyasztás, a karbantartási időközök, illetve a fúrócső-gazdaságosság – ezen elsődleges kimeneti mutatóhoz képest kerül értékelésre.

A Sandvik DL422i hosszúlyukas termelési fúró automata termelési fúrás során akár 10%-kal több fúrt métert ér el műszakonként, amit az HF1560ST fúrófej stabilizátorrendszere és az automatikus paramétervezérlési hurka tesz lehetővé: az előbbi kiküszöböli a fúrófej ugrálását, az utóbbi pedig valós idejű módon igazítja a percussziós nyomást a különböző keménységű rétegekhez a szakaszon. A 140–178 mm átmérőjű felszíni szakaszos fúrásokhoz a RD1840C hosszúpistonos percussziós impulzusformája jobban illeszkedik a fúrórudak hosszához és a fúrófej méretéhez, mint az alagúti fúrófejekből származó rövidebb, magasabb frekvenciájú impulzusok.

A felületi munkához szükséges menetrendszer-kiválasztás a képződmény keménységétől függ: R25/T38 könnyű munkákhoz puha képződményekben, T45 közepesen kemény mészkőhöz és homokkőhöz, T51/GT60 kemény gránithoz és bazalttermeléshez. A menetrendszer nem megfelelő kiválasztása – például könnyű T38 rúdok használata kemény gránitban – gyorsított menetkopást eredményez, amely meghaladja a könnyebb csövek súlycsökkentéséből származó termelési előnyt.

Alagúti bányászati fúrás: ciklusidő és helykorlátozások

Az alagúti fejlesztés során – előrehaladó járatok, keresztjáratok és emelőaknák kialakításakor – a fúrás ciklusa csak egy része egy olyan sorozatnak, amely magában foglalja a töltést, a robbantást, a szellőzést, a kőzet eltávolítását (mucking) és a szikafelszín lekaparását (scaling). A fúróberendezés sebességét a teljes ciklus korlátozza, nem pedig önállóan optimalizálják. Ami számít, az a megbízhatóság az egész műszakos ciklus során, valamint a fúrólyukak közötti gyors újrapozicionálási képesség anélkül, hogy kárt okoznánk a percussziós modulban.

Az Epiroc COP MD20-es modelljét kifejezetten ezen üzemelési minta számára tervezték: a fúrófej újrapozícionálása során – amikor a kalapácsolás működik, de a fúrófej még nem ér hozzá a kőzethez – javított ellenállása a szabad kalapácsolásnak csökkenti a házban fellépő feszültségi hibákat, amelyeket az előző generációk gyakran tapasztaltak a gyakori indítás–leállítás pozícionálási ciklus során. Az alagútépítési fejlesztési gépek általában műszakonként 6–8 órát üzemelnek kalapácsolással; a többi időt az újrapozícionálás, a töltés és a karbantartás teszi ki. Egy olyan fúróberendezés, amely jól kezeli az újrapozícionálási fázist, akár magas műszakkihasználtság mellett is megőrzi kalapácsolási élettartamát.

Alagútépítési fúrás: geometria és robbantástervezési pontosság

Az utak, vasutak és alagútinfrastruktúra építése során a fúrásos robbantásnál egy olyan korlátozó tényező lép fel, amelyre sem a felszíni bányászat, sem az alálló ércek kitermelése nem helyez ilyen hangsúlyt: a fúrási minta pontossága határozza meg a robbantás geometriáját, amely viszont meghatározza az alagút keresztmetszetét, és ezzel együtt azt a túlfúrt (túlrobbantott) térfogatot, amelyet betonnal vagy fröccsöntött betonnal (shotcrete) kell kitölteni. Egy olyan fúrási minta, amelyben az egyes fúrások 150 mm-rel térnek el a tervezett helyzettől, mérhetően növeli a túlfúrt térfogatot minden egyes robbantási ciklus során – és az alagútépítési költségek szintjén ez a túlfúrás jelentős költséget jelent.

A tápkeret igazítása kritikus fontosságú a alagútépítés során, mert ugyanaz a jumbo gép egy fordulatban teljes arcprofilra fúr 50–150 lyukat, és bármely rendszeres karpozíciós hiba összeadódik az összes lyuknál. A fúrás közbeni mérés (MWD) technológia, amelyet modern jumbókon több gyártó is kínál, rögzíti a percussziós nyomást, a tápnyomást és a forgatási nyomást minden egyes lyuk fúrása során – így egy naplót hoz létre, amely azonosítja a képződményváltozásokat, és jelzi azokat a lyukakat, ahol a paraméterek eltérése problémát jelez. A Sandvik iSure platformja ezt az adatot használja a PERFECT SHAPE alagútvezérléshez, grafikus arcképet és fúrási terv-ellenőrzést biztosítva minden fordulat előtt.

Alkalmazási összehasonlítás: Kulcsfontosságú kiválasztási paraméterek kontextus szerint

Öblítőrendszerek: a bányászat és az alagútépítés legnagyobb eltérései

A fúrási lyuk öblítése – a kőzetdarabok eltávolítása és a fúrófej hűtése – az egyes alkalmazási területeken eltérő módon történik. A felszíni bányászatban sűrített levegőt vagy víz-levegő ködöt használnak, míg az alagszinti bányászatban és az alagútépítésben általában 10–25 bar nyomású vízöblítést alkalmaznak. Az öblítés nyomása és a víz minősége nagyobb mértékben befolyásolja a drifter karbantartását, mint ahogy azt a legtöbb üzemeltető gondolná.

A víz átmosása alagútás során finom kőporrészeket és néha a képződményből származó megnövekedett ásványtartalmat is magával visz. Amikor a víz átmosását szabályozó visszacsapó szelep meghibásodik – vagy a víz átmosásához használt doboz tömítései elkopnak –, ez a víz visszafelé jut a kalapácsoló áramkörbe, szennyezve ezzel a hidraulikaolajat, és a kalapácsoló tömítéseket sokkal gyorsabban rongálva, mint a szokásos, mechanikai kopás. Alagútás alkalmazásokban a tömítések ellenőrzésének időközét 350–400 kalapácsoló órára kell beállítani, nem pedig a száraz felszíni fúrásnál szokásos 450–500 órára. A HOVOO tömítőkészleteket szállít az összes három alkalmazási típusra (felszíni, al földi és alagútás) használt drifter modellekhez, a tömítőanyag kiválasztását az üzemelési hőmérséklet és a folyadék-környezet határozza meg. Teljes referenciahivatkozások: hovooseal.com.