Dlaczego uszczelki wiertła górniczego ulegają szybszej awarii w kopalniach położonych na dużych wysokościach?

Na wysokości 4200 m n.p.m. — czyli na poziomie, na którym pracują niektóre miedziowe i złote kopalnie w Andach w Peru i Chile — ciśnienie atmosferyczne wynosi 61% wartości na poziomie morza. To obniżenie wpływa na hydrauliczny wiertnik skalny w trzech aspektach, których skumulowany efekt przyspiesza uszkodzenie uszczelek: zmniejsza wydajność chłodzenia wody płuczącej, zwiększa ryzyko powietrzenia oleju hydraulicznego oraz pogarsza odprowadzanie ciepła z powierzchni wszystkich elementów obwodu narażonych na działanie otoczenia. Żadne z tych zjawisk nie jest samo w sobie istotne. Razem jednak podnoszą temperaturę wiercenia uderzeniowego o 12–18°C powyżej temperatury osiąganej przez ten sam wiertnik na wysokości 1000 m n.p.m., co wystarcza, aby materiał poliuretanowy o twardości Shore 90 przeszedł w zakres przyspieszonego starzenia, który rozpoczyna się powyżej jego optymalnej temperatury zwrotna wynoszącej 78°C.

Kopalnia Antamina w regionie Ancash w Peru (na wysokości 4300 m n.p.m.) wykorzystuje wiertniki Atlas Copco do robót podziemnych w skałach skarnowych miedziowo-cynkowych o wytrzymałości na ściskanie (UCS) wynoszącej 140–180 MPa. Inżynierowie ds. konserwacji stwierdzili tam, że żywotność uszczelek uderzeniowych była o 18–22% krótsza niż w przypadku tych samych modeli maszyn stosowanych w norweskich kopalniach podziemnych na poziomie morza — przy uwzględnieniu jednakowej twardości skały i ciśnienia roboczego. Głównym zidentyfikowanym mechanizmem było obniżenie gęstości powietrza na dużej wysokości, co spowodowało spadek skuteczności chłodzenia obwodu hydraulicznego powietrzem wymuszonym o 35–40%; system sterowania temperaturą maszyny nie kompensował tego niedoboru w wystarczającym stopniu. Rozwiązaniem okazała się ponowna kalibracja zaworu obejściowego chłodnicy oleju na niższą wartość zadanej temperatury — obniżenie temperatury oleju powrotnego z 86°C do 78°C — co przywróciło żywotność uszczelek na poziom odstępujący o maksymalnie 8% od wyników osiąganych na poziomie morza.

Dostosowania zarządzania uszczelkami w warunkach wysokiej wysokości

Korekta punktu nastawy obejścia chłodnicy dla wysokości nad poziomem morza nie wiąże się z żadnymi kosztami poza czasem inżyniera ds. konserwacji potrzebnym na dostosowanie termostatu. Pominięcie tej korekty skraca żywotność uszczelek o 18–22% przy każdej wymianie przez cały okres eksploatacji maszyny. HOVOO udostępnia czynniki korekcyjne dla wysokości nad poziomem morza stosowane w zarządzaniu cieplnym układów hydraulicznych oraz korekty interwału wymiany uszczelek w operacjach górniczych w Ameryce Południowej. Pełne odniesienia dostępne pod adresem hovooseal.com.