Jaka jest różnica między wiertnikiem skalnym a hydraulicznym młotem? Jak dokonać wyboru?

Oba narzędzia uderzają w skałę za pomocą mocy hydraulicznej. Obie są montowane na koparkach. Obie pojawiają się w specyfikacjach w ogólnej kategorii „sprzęt hydrauliczny do łamania skał”. Poza tymi pozornymi podobieństwami wiertnica do skał i łamacz hydrauliczny są zaprojektowane do wykonywania zasadniczo różnych zadań, a zastosowanie niewłaściwego urządzenia na danym etapie robót nie prowadzi do wolniejszego wykonania właściwej czynności — powoduje awarię sprzętu, uszkodzenie powierzchni roboczej lub realizację projektu z wydajnością wynoszącą zaledwie 20% zaplanowanej.

Nieporozumienie ma częściowo podłoże językowe. Pojęcie 'wiertnica do skał' jest używane nieformalnie do określenia dowolnego urządzenia hydraulicznego przeznaczonego do rozdrabniania skał. Technicznie rzecz biorąc, wiertnica do skał (lub drifter) to narzędzie obrotowo-udarowe tworzące cylindryczne otwory wiercone – wierci otwór w celu osiągnięcia określonego zastosowania: inicjowania odstrzału, zakotwienia, badań geologicznych lub pobierania próbek geotechnicznych. Hydrauliczny młot rozbijający to urządzenie wyłącznie udarowe, bez funkcji obrotu i bez obiegu płuczącego – niszczy materiał na powierzchni, nie tworząc przy tym wyraźnie zdefiniowanego otworu. Wyniki działania tych urządzeń są zupełnie różne, tak jak różnią się też ich zastosowania.

Podstawowa różnica mechaniczna: obrót + płukanie vs. wyłącznie uderzenie

Wiertnica skalna hydrauliczna działa dzięki trzem jednoczesnym funkcjom: uderzeniom (uderzanie tłoka w trzpień), obrotowi (obracanie wiertła przez silnik między uderzeniami) oraz płukaniu (woda lub powietrze usuwające odpadki z otworu wierconego). Wspólne działanie tych trzech funkcji zapewnia powstanie czystego, cylindrycznego otworu. Usunięcie którejś z nich skutkuje albo brakiem utworzenia otworu, albo jego zasypaniem pyłem skalnym i zakleszczeniem, albo odchyleniem od zamierzonej geometrii.

Łamacz hydrauliczny działa wyłącznie za pomocą uderzeń. Grot lub ciosak przekazuje energię uderzeniową bezpośrednio na powierzchnię skały, tworząc pęknięcia rozpraszające się od punktu kontaktu. Nie ma obrotu, nie ma obwodu płucznego, nie ma otworu wierconego do utrzymania. Efektem jest rozdrobniona skała — przydatna przy burzeniu, wtórnym rozbijaniu głazów lub usuwaniu betonu — ale nie otwór, w który można umieścić ładunek wybuchowy lub wkręcić śrubę.

Strzelanie na sucho jest głównym trybem awarii młota hydraulicznego: działanie młota w sytuacji, gdy narzędzie nie jest solidnie przyciśnięte do materiału, powoduje odbicie całej fali uderzeniowej z powrotem do obudowy młota zamiast do skały. Ta odbita energia powoduje zmęczenie śrub łączących, obciąża tłok i prowadzi do uszkodzenia obudowy już w ciągu kilku godzin. Wiertniki hydrauliczne mają inną słabość – awarię obwodu płuczącego, która pozwala odpadom na zagęszczenie się wokół wiertła, blokując jego obrót i potencjalnie powodując pęknięcie drążka wiertniczego pod wpływem jednoczesnego obciążenia skręcającego i uderzeniowego.

Porównanie obok siebie

Zastosowania, w których działa tylko jedno narzędzie

Wiercenie otworów strzałowych wymaga wiertnicy górniczej. Punkt. Łamacz hydrauliczny nie jest w stanie wykonać otworu o wymaganym średnicy, głębokości i geometrii niezbędnym do załadowania materiału wybuchowego. Pięciometrowy otwór strzałowy o średnicy 64 mm w granicie – standardowa specyfikacja dla rundy kopalnianej w kamieniołomie – może zostać wykonany wyłącznie przy użyciu narzędzi uderzeniowo-obrotowych z odpowiednim odpowietrzaniem. Zastosowanie łamacza do tej powierzchni spowoduje nieregularne pęknięcie jej warstwy wierzchniej i znacznie wydłuży czas usuwania każdego metra sześciennego materiału w porównaniu do prawidłowo dobranego wiertnika.

Z drugiej strony wtórne rozbijanie zbyt dużych głazów po odpaleniu ładunku wybuchowego to zadanie młota hydraulicznego. Głazy te już istnieją jako materiał rozdrobniony; wymagają dalszego zmniejszenia rozmiaru w celu transportu. Przeprowadzanie wiertnicy skalnej w wolnostojącym głazie nie przynosi żadnego pożytecznego efektu — brak jest ograniczonej powierzchni, przeciw którą mogłaby działać energia uderzeniowa, silnik obrotowy pracuje w niestabilnej geometrii, a drążek wiertniczy może się złamać pod wpływem obciążenia mimośrodowego. Mechanizm młota działający wyłącznie na zasadzie uderzenia radzi sobie z tym zadaniem wydajnie.

Demolowanie terenów zurbanizowanych w pobliżu istniejących budynków stanowi szczególny przypadek. Oba narzędzia generują drgania — jednak młoty wywołują wyższą amplitudę szczytową drgań przy niższej częstotliwości, które rozprzestrzeniają się na większe odległości przez grunt i fundamenty budynków. Wiertniki do skał działające z częstotliwością uderzeń 30–60 Hz generują drgania o wyższej częstotliwości i niższej amplitudzie. W niektórych sytuacjach, gdy narzędzia są stosowane w bliskiej odległości od budynków, profil drgań wiertnika do skał (o wyższej częstotliwości i niższej amplitudzie) jest mniej szkodliwy dla sąsiednich budynków niż wolniejsze i cięższe uderzenia młota, nawet przy równoważnej energii na jedno uderzenie.

Połączenie narzędzi do robót tunelowych: jednoczesne zastosowanie obu narzędzi na tym samym placu budowy

Tunelowanie metodą wiercenia i odpalania wymaga stosowania obu narzędzi. Wiertnica do robót na czołu tunelu wykorzystuje hydrauliczne wiertniki skalne do tworzenia otworów zapłonowych — otwory centralne (slotowe) o średnicy 64–127 mm przeznaczone do wykonania wycięcia oraz otwory konturowe o średnicy 43–51 mm służące do kształtowania przekroju. Po odpaleniu ładunków nadmiernie duże głazy w gruzie oraz trudno dostępne zakamarki w stropie tunelu (invert), które nie rozpadły się w sposób jednorodny, usuwa się za pomocą hydraulicznego młota montowanego na osobnym koparzu. W projekcie tunelu w Chongqing z 2021 roku, w którym połączenie cięcia skalnego piłą tarczową z fragmentacją za pomocą młota umożliwiło osiągnięcie postępu robót na poziomie 4–5 metrów dziennie w skałach twardych — wynik znacznie wyższy niż przy konwencjonalnej metodzie wykonywania robót — to połączenie okazało się skuteczne właśnie dlatego, że każde narzędzie było stosowane do zadania, dla którego zostało zaprojektowane.

Uwagi dotyczące zestawów uszczelek dla każdego narzędzia

Konserwacja uszczelek wiertarki udarowej obejmuje dwa oddzielne obwody, które zużywają się w różnym tempie: uszczelki tłoka udarowego pracujące z częstotliwością 30–60 Hz przy ciśnieniu 160–220 bar oraz uszczelki komory płuczącej narażone na działanie wody zawierającej ścierne odpadki. Oba typy uszczelek muszą być dopasowane do wymiarów otworu zgodnych z oryginalnymi specyfikacjami producenta (OEM) oraz do odpowiednich związków kauczukowych, uwzględniających temperaturę pracy i skład chemiczny wody.

Zestawy uszczelek do młotów hydraulicznych koncentrują się na pierścieniach uszczelniających komorę udarową oraz membranie akumulatora – elemencie ładowanym azotem, który amortyzuje każdy uderzenie. Uszkodzenie membrany powoduje charakterystyczny chrypkawy dźwięk udaru, taki sam jak przy awarii akumulatora wiertarki udarowej; logika naprawy jest również podobna: przed skreśleniem membrany należy sprawdzić początkowe ciśnienie wstępne azotu. HOVOO dostarcza zestawy uszczelek zarówno do wiertarek udarowych (modele Epiroc, Sandvik, Furukawa, Montabert), jak i do młotów hydraulicznych wszystkich głównych marek. Odniesienia modelowe dostępne są na stronie hovooseal.com.