Sandvik-rotatieboor: speciaal voor zware tunnelboring, hoge duurzaamheid en productiviteit

Tunnelboorwerk onderwerpt rotsborencomponenten aan een belastingsregime dat door oppervlaktebankwerkzaamheden bij lange na niet kan worden nagebootst. De machine werkt in een voorboring waar trillingen geen mogelijkheid hebben om af te nemen, de boorstaaf blijft langer per ploeg in contact met de wand, en zelfs een kleine afwijking in de boorgatuitlijning leidt tot overbreken, wat daadwerkelijke kosten met zich meebrengt voor de betonnen bekleding.

Sandvik heeft een groot deel van zijn HL- en RD-serieproductstrategie opgebouwd rond het oplossen van dat specifieke probleem: niet alleen sneller boren, maar ook rechter en langer tussen onderhoudspauzes. De stabilisator is het meest zichtbare onderdeel van die ontwerpfilosofie, maar de architectuur erachter gaat dieper dan één enkel component.

De stabilisator: meer dan een trillingsdemper

Sandvik installeert een hydraulische stabilisator op de meeste van zijn zware rotatiedraaiboren—de modellen HL1060T, HL1560T, HL1560ST, RD1635CF en RD1840C zijn allemaal standaard voorzien van deze stabilisator. De functie ervan is om gedurende de volledige boorcyclus een constante geometrie van het contact tussen de schacht en de zuiger te handhaven, waardoor het contact tussen het boorgereedschap en het rotsoppervlak wordt geregeld.

Waarom is dat belangrijk? Bit bounce—waarbij het boorgereedschap tussen de slagen loskomt van het rotsoppervlak—verspilt slagenergie en versnelt ongelijkmatige slijtage van het carbide. Bij graniet met een sterkte van 250 MPa en een stanglengte van 30 meter kan bit bounce de effectieve energieoverdracht met 15–20% verminderen ten opzichte van een stabiel contact. De stabilisator werkt met een hydraulische kracht om de schachtgeometrie stabiel te houden, zodat spanningsgolven schoon in de rots doordringen in plaats van terug te worden weerspiegeld naar het boorgereedschap.

De Sandvik DL422i, die gebruikmaakt van de HF1560ST-rotatieboor, rapporteert tot 10% meer geboorde meters per ploeg bij geautomatiseerd productiebooren, met name omdat de stabilisator en de geautomatiseerde parameterregeling samenwerken—de boor verliest geen cycli door bitveren of handmatige aanpassingen.

HL- en RD-serie: vergelijking van modelarchitectuur

Het percussiemoduleontwerp van de HL1560ST is afzonderlijk vermeldenswaard. De zuiger en de verdeelbus werken zonder contact met het boorlichaam. Minder aansluitvlakken betekent minder lekpaden, en de zijboutbevestiging die de lichaamsmodules bij elkaar houdt, vermindert het aantal afdichtingsvlakken die onder cyclische hydraulische belasting moeten worden onderhouden.

Lange-zuigertechnologie en wat deze daadwerkelijk verandert

De RD1840C van Sandvik gebruikt een percussiepakket met een lange zuiger, dat hogere slagenergie genereert met een andere pulsvervorming dan een ontwerp met een korte zuiger. Onderzoek naar de mechanica van percussieboorprocessen toont aan dat de korte zuiger een hogere piekslagenergie produceert, terwijl de lange zuiger een beter geoptimaliseerde pulsvervorming oplevert — een efficiëntere energieoverdracht naar het gesteente per slag en minder piekbelasting op de boorstang.

Bij gatdiameters van 140–178 mm in oppervlakte-lange-boorgaten-toepassingen houdt het ontwerp met lange zuiger van de RD1840C de staafspanning binnen grenzen die de levensduur van T51- en GT60-staven aanzienlijk verlengen. Dat is een belangrijke factor voor de bedrijfskosten: vervangende staafstrings voor gaten van meer dan 30 meter zijn duur, en een pulsformaat dat de vermoeidheidscycli op de staafverbindingen vermindert, levert over een productieseizoen heen aanzienlijke voordelen op.

RockPulse—beschikbaar als technologie-integratie op nieuwere Sandvik-apparatuur—bewaakt de spanningsgolf in real time en geeft de operator gegevens om de borenparameters aan te passen aan de werkelijke rotscontactomstandigheden. Hierdoor verschuift de optimalisatie van parameters van gissen naar meten.

Schachtvetting: De onderhoudsstap die wordt overgeslagen

Het circulerende schacht-smeersysteem (CSL) op de RD1635CF en HL1560T vermindert het smeervloeistofverbruik van de schacht met tot wel 70% ten opzichte van conventionele systemen. Dat is niet alleen een cijfer voor de bedrijfskosten—het betekent ook minder vervuiling van het spoelsysteem door olieoverslag, wat belangrijk is wanneer de spoelwatertijd onder een druk van 10–15 bar verloopt en schone boorgatcondities moeten worden gehandhaafd.

Bij Sandvik-modellen zonder CSL beïnvloeden de smeringsintervallen van de schacht en de keuze van de oliekwaliteit direct de slijtage van de geleidbus en de levensduur van de schachtadapter. Te zeldzaam geïnjecteerde samengeperste vetstof laat metaal-op-metaalcontact tussen de schacht en de geleidbus toe tijdens de rotatiefase. Te vaak geïnjecteerd vet migreert daarentegen in de afdichtingen van de slagkamer—waardoor PU-afdichtingen sneller verslijten dan bij normale cyclische slijtage alleen.

HOVOO levert kits voor rotatieboorafdichtingen die compatibel zijn met de Sandvik HL- en RD-serie modellen, inclusief de afdichtingen voor de geleidbuis en de O-ringen voor de schachtadapter die het meest gevoelig zijn voor slijtage door smeringsgerelateerde oorzaken. Modelspecifieke referenties voor Sandvik-toepassingen staan vermeld op hovooseal.com.

Geautomatiseerd boren en de overstap naar continu bedrijf

De Sandvik i-serie langgatboren—waarvan de DL422i het huidige productiemodel is—zijn ontworpen voor onbemande werking tijdens ploegwisselingen. Geautomatiseerd ventilatieboren, automatische herpositionering van de arm en bediening op afstand via één console maken het mogelijk voor een mijn om de boor gedurende de 30–45 minuten van een ploegwisseling, die anders onbenut zouden blijven, in bedrijf te houden.

Op componentniveau betekent dit dat de rotatieboor zelf dichter bij zijn theoretische bedrijfscyclus draait. De slaguren nemen sneller toe. Afdichtingssets die in handmatig bediende apparatuur mogelijk 400 uur mee gaan, ondergaan in geautomatiseerde configuraties al 500+ uur belasting. Het kiezen van afdichtingsmaterialen — PU voor standaard cycli, HNBR voor zones met verhoogde temperatuur — met de daadwerkelijke bedrijfsuren in gedachten is belangrijker in geautomatiseerde vloten dan in traditioneel bediende vloten.