Гидравлический перфоратор средней мощности: универсальный для строительства и горнодобывающей промышленности

Использование тяжёлого перфоратора мощностью 25 кВт при проходке известнякового участка автомобильной дороги с пределом прочности до 100 МПа не повышает производительность. Это увеличивает капитальные затраты, повышает требования к расходу гидравлической жидкости со стороны базовой машины, повышает расход топлива на погонный метр и ускоряет износ расходных материалов по сравнению с тем, что требует геологическая формация. Тяжёлая модификация была разработана для гранита с пределом прочности 200 МПа и глубокого подземного бурения скважин — её применение в известняке неэффективно, а лишь дорогостояще.

Среднетоннажные буровые установки мощностью 12–18 кВт оптимально подходят для большинства коммерческих буровых работ: бурение уступов карьеров, анкерное крепление оснований гражданских сооружений, проходка скальных выемок на автодорогах, подземная проходка в слабых и среднетвёрдых породах, а также геотехнические изыскания. Резьбовые системы T45 и T51, поддерживаемые этими установками, обеспечивают диаметры скважин от 51 до 89 мм — именно тот диапазон, который требуется для большинства схем взрывных работ, монтажа анкеров и разведочных скважин. Правильный выбор класса мощности с самого начала обходится дешевле, чем избыточная спецификация и последующее управление чрезмерным расходом расходных материалов.

Что на самом деле обеспечивает диапазон мощности 12–18 кВт

Дрифтер мощностью 15 кВт, работающий с частотой ударов 1800–2200 ударов в минуту и энергией удара 150–250 Дж, обеспечивает скорость проходки 1,0–1,8 м/мин в известняке с прочностью на сжатие 80–120 МПа. Этого достаточно для завершения бурового забоя из 10 скважин глубиной 5 м в течение одной рабочей смены с запасом времени на подготовку и уборку. Для его работы требуется гидравлический расход 80–140 л/мин при давлении 160–190 бар — что вполне соответствует выходным параметрам гидроударной системы экскаватора массой 12–22 т, на которых обычно устанавливаются такие агрегаты.

Спецификация вращающего момента имеет такое же значение, как и ударная мощность, при применении в среднетяжёлых условиях. Песчаник и трещиноватый известняк могут захватывать буровое долото при вращении, если момент недостаточен для быстрого очищения муфты при каждом изменении направления вращения. Среднетяжёлый отбойный молоток с вращающим моментом 500–800 Н·м справляется с большинством пород в классе мощности 12–18 кВт без заклинивания. При переходе к штангам T51 в более твёрдых породах необходимо убедиться, что двигатель вращения способен обеспечивать требуемый вращающий момент на всей длине колонны — 15 метров; некоторые среднетяжёлые установки не обладают такой способностью, и это проверяется на этапе подбора оборудования, а не непосредственно на строительной площадке.

Применение в среднетяжёлых условиях: реальные случаи использования и требования к базовым машинам

Следует упомянуть бурение для инженерно-геологических изысканий. Среднегрузные навесные устройства, устанавливаемые на экскаваторы и оснащённые магазинами штанг, позволяют бурить на глубину до 29 метров в диапазоне диаметров 45–64 мм при соотношении времени ударного бурения ко времени работы двигателя выше 60 % — показатель значительно превышающий аналогичный у традиционных специализированных установок, где значительная часть рабочего времени расходуется на перемещение и подготовку к работе. Для геотехнических компаний, выполняющих несколько программ бурения малого диаметра, навесное устройство для экскаватора мощностью 14–16 кВт обеспечивает как более высокую рентабельность, так и большую производительность за смену по сравнению с автономной установкой для инженерно-геологических изысканий.

Соответствие породе: где среднегрузные устройства эффективны, а где — нет

Породы с пределом прочности при одноосном сжатии (UCS) от 40 до 150 МПа — это естественная область применения. При значениях ниже 40 МПа — мягкий песчаник, слабый аргиллит, неконсолидированные породы — ударное бурение избыточно; шнековые буры обеспечивают более высокую скорость проходки и меньший износ. При значениях выше 150 МПа в условиях длительной эксплуатации скорость проходки начинает снижаться до уровня, экономически невыгодного для промышленного применения; в этом случае оптимальным решением является тяжёлый буровой станок мощностью 20 кВт и выше.

Практический критерий: если на площадке в промышленных объёмах вскрываются гранит, кварцит или твёрдый базальт, речь идёт уже не о среднегрузовом оборудовании. Если же бурятся известняк, песчаник, мел, умеренно цементированный конгломерат или любая другая порода, которую инженерный отчёт характеризует как «устойчивую, но не твёрдую», то буровой станок мощностью 12–18 кВт подобран корректно. Себестоимость бурения одного погонного метра за весь срок эксплуатации окажется ниже по сравнению как с завышенной по мощности установкой, работающей неэффективно, так и с недостаточно мощной установкой, увеличивающей продолжительность смены.

Требования к крутящему моменту вращения в зависимости от типа породы и диаметра бурильной колонны

Спецификация вращательного двигателя — это параметр выбора, который чаще всего приводит к неожиданным отказам на объектах средней тяжести. Штанги T38 без проблем работают в известняке с прочностью 60–90 МПа при вращающем моменте 500 Н·м. Та же установка при работе штангами T51 в песчанике с прочностью 120–150 МПа и глинистыми трещинами заблокирует вращательный двигатель под совместным воздействием крутящего момента и ударной нагрузки, если двигатель не рассчитан как минимум на длительную работу при моменте 800–900 Н·м.

Подземные проходческие установки используют шарнирные стрелы с возможностью параллельного удержания для обеспечения точности направления скважины: установка со смещением на 180 градусов и наклоном на 30 градусов охватывает забой площадью 4,5 м × 4,5 м одной стрелой. Среднетяжёлые отбойные молотки, устанавливаемые на такие платформы, требуют вращающего момента достаточной величины для преодоления суммарной нагрузки системы T45 плюс дополнительное трение бурильной колонны, работающей под углом. Именно поэтому параметр вращающего момента должен входить в контрольный перечень выбора наравне с мощностью удара, а не рассматриваться как второстепенный параметр.

Техническое обслуживание уплотнений при работе в среднетяжёлых условиях с чередованием геологических формаций

Среднетяжёлые буровые установки на строительных и гражданских объектах, как правило, переходят между типами геологических формаций быстрее, чем горное оборудование. В один день выполняется бурение якорных скважин в известняке при умеренном ударном давлении; на следующей неделе — прорезка фундамента в граните, требующая полного номинального давления. Такое чередование вызывает переменные тепловые и механические циклы в ударном уплотнении: циклы максимальной нагрузки являются основной причиной усталостных повреждений даже при относительно небольшом суммарном времени работы.

HOVOO поставляет комплекты уплотнений для среднетяжёлых буровых установок серии Epiroc RD, Sandvik RD520 и аналогичных моделей, а также для среднеклассовых установок Furukawa и Montabert; стандартный материал — полиуретан (PU), для применений при повышенных температурах используется гидрогенизированный нитрильный каучук (HNBR). Список моделей доступен на сайте hovooseal.com.