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지하 광산 채굴은 장비가 제한된 공간, 오염된 환경, 습기 많은 조건 및 기계적 응력이 큰 환경에서 작동하는 엄격한 분야이다. 신뢰성은 단순한 경제적 고려사항이 아니라 안전의 핵심 요소이다. 이 분야에서 가장 중요한 기계 세 종류는 —광산 승강기, 적재-운반-방출 차량(LHD), 드릴 잼보 —이며, 이들은 유압 및 기계 시스템에 의존하는데, 밀봉 부재의 고장은 치명적인 결과를 초래할 수 있다: 승강기 브레이크 고장, LHD의 조향 상실, 또는 드릴 작업자 근처에서 유압 호스 파열 등이다.
광산 승강기:
이들은 인원, 자재 및 광석을 수직 갱도 내에서 고속으로 대량 운반하는 ‘엘리베이터’이다. 브레이크 시스템은 일반적으로 유압식 또는 유압-공기식으로, 고압 상태에서 작동하며 절대적인 신뢰성이 요구된다. 브레이크 캘리퍼와 액큐뮬레이터 내 밀봉 부재는 다음 조건에 노출된다:
· 높은 정적 및 동적 압력.
· 갱도 내 공중 부유 먼지로 인한 오염 가능성.
· 안전에 중대한 영향을 미치는 기능.
이러한 실링에 사용되는 선호 재료는 수소화 아크릴로니트릴 고무(HNBR)입니다. 이 재료는 표준 아크릴로니트릴 고무(NBR)의 뛰어난 오일 내성을 유지하면서도 다음 특성에서 획기적으로 향상된 성능을 제공합니다.
· 내열성(지속 작동 시 최대 150 °°C), 브레이크 시스템에 필수적인 특성.
· 기계적 강도 및 마모 저항성.
· 오존 및 노화에 대한 저항성.
이러한 특성들은 실링이 장기간에 걸쳐 그 완전성과 탄성 유지를 보장함으로써, 안전 시스템에 있어 절대적으로 불가결한 요구사항을 충족시킵니다.
LHD(Load-Haul-Dump) 차량:
이러한 관절식 트래밍 차량은 생산 광산 현장의 핵심 작업 장비입니다. 이 차량에는 조향, 리프트 암, 버킷 틸트 등 다양한 용도로 사용되는 다수의 유압 실린더가 장착되어 있으며, 이들 실린더는 지속적이고 고부하의 동적 사이클링을 견뎌야 합니다. 실린더 실링에 있어서 주요 과제는 압출 및 마모입니다.
· 폴리우레탄(PU)은 LHD 실린더의 피스톤 및 로드 실링에 있어 지배적인 재료입니다. 이 재료는 뛰어난 마모 저항성과 높은 탄성 계수(경도)를 갖추고 있어, 최대 300바를 초과하는 고압 하에서도 피스톤과 실린더 보어 사이의 좁은 간극으로 인한 실링 변형 및 압출을 방지합니다.
· HNBR는 일반적으로 실린더 어셈블리 내부의 보조 실링, 와이퍼(스크레이퍼), 정적 실링에 사용됩니다. 이 재료는 우수한 백업 실링 성능을 제공하며 고온의 유압 오일에 대한 저항성이 뛰어납니다.
드릴 잼보:
이 기계는 유압식 암반 드릴을 사용하여 폭파 구멍을 형성합니다. 드릴 피드 실린더와 해머/회전 메커니즘은 고주파·고강도의 압력 펄스 및 진동에 노출되며, 이러한 환경은 열등한 실링을 급속히 파손시킬 수 있습니다.
· PU와 HNBR의 조합이 표준입니다. PU는 피드 실린더에서 고압 실링을 담당하고, HNBR는 드릴 헤드의 정교한 실링 부위에 사용되어 마모성 암석 분진과 고온 유압 오일에 대한 저항성을 확보합니다.
OEM 협업 및 예측 정비:
Atlas Copco, Sandvik, Caterpillar과 같은 공급업체는 자사 장비를 특정 실링 프로파일 및 재료 권장 사양에 따라 설계합니다. 비정품(OEM) 또는 부적절한 재료로 제작된 실링을 사용하면 보증이 무효화되고 성능이 저하될 수 있습니다.
서호주 및 미국(네바다주)의 심층 고온 광산에서는 주변 암반 온도가 50 °°C를 초과할 수 있어 유압 시스템에 추가적인 부담을 줍니다. 이와 같은 환경에서는 고도화된 정비 전략이 적용됩니다:
1. 오일 분석: 유압 유체를 정기적으로 채취하여 점도, 입자 수, 그리고 특히 실링/환기구 고장으로 인한 마모성 먼지 유입을 나타내는 실리콘 함량 또는 마모로 인한 구리/철 함량을 측정합니다.
2. 상태 기반 교체: 고정된 운전 시간 간격에 따른 교체가 아니라, 계획된 재조립 시 오일 분석 결과 및 분해 점검 결과를 바탕으로 핵심 시스템의 실링을 교체합니다.
3. 실링 업그레이드 프로그램: 광산은 종종 실링 제조사와 협력하여 맞춤형 복합재료를 개발합니다. —예를 들어, 습한 환경에서 개선된 가수분해 저항성을 갖춘 하이브리드 PU 또는 고온 작동 조건을 위한 특수 강화형 HNBR 등.
경제적 측면은 명확합니다. 외진 지하 채광 구역에서 예기치 않은 LHD 또는 잼보(Jumbo) 고장은 시간당 수만 달러에 달하는 생산 손실을 초래할 수 있습니다. 적절한 고성능 HNBR 및 PU 실링재에 투자하고, 과학적으로 입증된 정비 프로그램을 도입하는 것은 장비 가용성을 확보하고 지하 작업 인력을 보호하는 데 가장 효과적인 방법 중 하나입니다.
