Jak zwiększyć wydajność młota hydraulicznego w operacjach górniczych?

Wskaznik, który zmienił sposób, w jaki kopalnie oceniają młoty

Przez większość historii branży młotów wydajność mierzona była w tonach skały na godzinę. Jest to rozsądny wskaźnik — prosty, obserwowalny i umożliwiający porównanie między maszynami. Problem polega na tym, że ukrywa on rzeczywisty czynnik kosztowy. Dwa młoty mogą produkować tę samą ilość ton na godzinę, zużywając przy tym bardzo różną ilość paliwa, powodując bardzo różne tempo zużycia dłut oraz wymagając bardzo różnych interwałów konserwacji. Szybszy młot, który zużywa dłuto w ciągu 40 godzin, generuje wyższe koszty na tonę niż nieco wolniejszy młot, który pracuje przez 120 godzin na jedno dłuto.

Koszt na tonę szybko staje się standardem branżowym do pomiaru wydajności młotów w górnictwie i kamieniołomach. Zmiana miary zmienia to, co jest optymalizowane. W ramach podejścia opartego na tonach na godzinę rozwiązaniem niskiej produktywności jest większy młot. W ramach podejścia opartego na koszcie na tonę rozwiązaniem może być uruchomienie obecnego młota przy odpowiednim ciśnieniu roboczym, przełączenie się na odpowiednie narzędzie dopasowane do konkretnej wielkości głazów lub zainstalowanie systemu podstawy przy kruszarni, aby zaprzestać używania głównego koparko-ładowacza do usuwania zablokowań. Każda z tych zmian wiąże się z niższymi kosztami niż zakup nowej maszyny.

W górnictwie łamacz rzadko stanowi jedyną przeszkodę w produkcji w danej zmianie. Koparka, która poświęca 40 minut na zmianę na usuwanie zablokowań kruszarki zamiast łamania skały na głównym froncie robót, traci około 10% swojego czasu produkcyjnego — i to w najniebezpieczniejszej strefie na terenie zakładu. Pierwszym pytaniem jest ustalenie, czy wąskim gardłem jest front robót, czy kruszarka, ponieważ rozwiązanie każdego z tych problemów jest zupełnie inne.

Pięć dźwigni zwiększających wydajność — obecna praktyka, ulepszona praktyka oraz zmierzony zysk

Poniższa tabela dotyczy pięciu zmiennych o największym wpływie na wydajność łamaczy w górnictwie. Kolumna „obecny problem praktyczny” opisuje to, co zwykle dzieje się na placach robót, a nie to, co powinno się dziać. Kolumna „ulepszona praktyka” opisuje konkretną zmianę. Kolumna „zmierzony zysk / źródło” zawiera dane pochodzące z praktyki polowej, tam, gdzie są dostępne.

Jaki wkład wnoszą techniki obsługi — i gdzie się one kończą

Technika operatora to jeden z największych źródeł zmienności wydajności młotów górniczych i zarazem jeden z najmniej omawianych aspektów. Ten sam młot, ten sam nośnik i ta sama ściana skalna – a różnica w wydajności między doświadczonym a niedoświadczonym operatorem może wynosić 25–30% w ciągu jednej zmiany. Większość tej różnicy wynika z częstotliwości przemieszczania urządzenia. Doświadczony operator analizuje głaz – szuka naturalnych szczelin, lini załamania oraz płaszczyzn rozłupania – i umieszcza pierwszy uderzenie tam, gdzie pęknięcie będzie się rozprzestrzeniać najefektywniej. Niedoświadczony operator natomiast ustawia narzędzie na najbliższej płaskiej powierzchni i pracuje, aż coś się złamie – co zwykle trwa znacznie dłużej.

Intervencja szkoleniowa praktyczna to reguła 15–30 sekund. Jeśli młotek działa na jednym punkcie przez 30 sekund, a operator nie zauważa przebicia, pęknięcia, pyłu ani szczeliny, należy przerwać pracę i zmienić położenie narzędzia. Chodzi tu nie tylko o wydajność — długotrwałe uderzanie w tym samym miejscu generuje intensywne, lokalne nagrzanie (powyżej 500 °C w punkcie styku przy długotrwałej pracy), co w ciągu jednej zmiany usuwa strefę hartowaną z końcówki klinka. Uderzenie z nowego kąta, po zmianie położenia, sprzyja rozprzestrzenianiu się pęknięcia zamiast docierania do powierzchni. Po zmianie położenia należy pozostawić maszynę w stanie postoju z wysokimi obrotami przez 60 sekund przed kolejnym uderzeniem, aby umożliwić przywrócenie się temperatury oleju.

Przerzutniki o zmiennej prędkości częściowo rozwiązują ten problem na poziomie sprzętu. Gdy skok przerzutnika można dostosować, operatorzy mogą dopasować częstotliwość do twardości materiału — wysoką częstotliwość przy miększym wapieniu i niską częstotliwość przy granicie — bez konieczności ręcznego oceniania i przemieszczania urządzenia. Dzięki temu zmniejsza się zarówno zmienność wynikająca z różnic między operatorami, jak i ilość ciepła wydzielanego na tonę przetwarzanego materiału. W przypadku operacji prowadzonych w trakcie 10–12-godzinnych zmian przy ciężkich skałach automatyczne dostosowanie skoku uzasadnia swoją wyższą cenę, ponieważ zysk produkcyjny kumuluje się przez całą zmianę, a nie tylko wtedy, gdy operator skupia uwagę.

Jedna konkretna technika, której operatorzy kopalni systematycznie nie wykorzystują w pełni: w etapie wtórnego rozbijania nadmiernie dużych głazów należy najpierw umieścić dłuto w pobliżu krawędzi głazu, a nie w jego środku. Praca od krawędzi tworzy wolną powierzchnię i powoduje rozprzestrzenianie się pęknięcia w sposób boczny przez materiał, zamiast wbijać się w pojedynczy punkt w środku, gdzie otaczająca skała pochłania energię. To samo prawo obowiązuje również na pierwotnej ścianie roboczej: każdy nowy głaz należy zaczynać rozbić w miejscu widocznego naturalnego spękania lub szczeliny, a nie w geometrycznie wygodnym środkowym punkcie. Skały łamią się wzdłuż swojej wewnętrznej struktury. Zadaniem młota jest znalezienie tej struktury, a nie pokonywanie jej.